正确选用分离器件提高电源的性能
【2012新能源应用开发者论坛精彩笔录】

本文整理自Bourns 技术专家白玉成在2012新能源应用开发者论坛上 的演讲，更多精彩方案尽在2012新能源、工业与嵌入式应用开发者论坛

大家好！对于在座的各位来说，我们是老朋友了，我们不是第一次见面。Bourns公司，尤其是近几年对西部的投入是越来越大，因为我们看到西部比起其他的地方它的成长空间更大。Bourns公司每年在西部的增长也比较大的，所以我们会持续的在西部投入人力物力财力，把更多的产品服务给各位工程师朋友。
   
我给大家介绍一下Bourns，Bourns是我们的老板，他也是工程师出生，他是比较厉害的，因为他把自己的产品能转化成了商品，这就是他比较厉害的地方。他在1947年成立这家公司之初发明这个产品，从发展到现在为止我们说Bourns有超过65年的行业经验，一家独立的私有公司，总部位于美国加州河边市，全球有4千多名员工，9个制造中心，所有的工厂都是通过ISO9001-TS16949认证，所以说我们的产品从可靠性和实用性都是非常具有竞争性的。
   
Bourns的产品有那些呢？看这个图会给你们一个大概的概念，这是我们Bourns所有的一个产品系列。我把它归纳成了两类，一个我们叫做RBD的产品。另一类是电路保护的产品。这一次我主要是讲电路保护的产品，我们还有一些RBD的产品，这个我会在明天的研讨会上去讲。电路保护来讲有哪些产品呢？我们讲到电路保护大家会想到保险丝。其实电路保护来讲主要就是保护的管网和器件为主。
   
这就是我们电路保护器件的一个概况，大家可以注意一下。我们讲到过流保护，主要就是说可恢复式的保险丝，这个我们是用聚合材料做的。除了这个保险丝之外 Bourns还提供另一个产品叫陶瓷PDC，这个大家都知道PDC是什么，那么我也可以把我的保险丝叫做PDC，其中不同的就是我的保险丝出值的时候是零，这是最好的。除了这个可恢复式的保险丝，Bourns还提供一个叫电信类的一次保险丝，这个比较典型的代表就是电信的保险丝，我们叫做电信类的保险丝，这个保险丝必须要抗得住600V的电压。你如果要达到这个电信的标准，你的产品比如说你要做出口或者说你的终端客户是在美国或者是北美这样的一个市场，这些市场都是有一个强制性的规定，所以你一定要达到他们的标准才可以。除了这种电信类的保险丝，Bourns还提供一次端的贴片保险丝，是低压的，比如说63以下的，我的电流抑制到10安频。除了这个东西之外Bourns还提供一个TBU，为什么我们花这么大的精力在这个TBU上？就是说你会看到在过去你需要过流保护，然后你又需要在很快速效应的情况下，你可能会看到你的方案做出来不太漂亮，或者是太复杂，在这样的情况下我们希望帮助到各位能用一个简单的方法实现这个保护的产品，所以就有了这个TBU。
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下面讲的都是一些过流保护的器件，我们再看一下过压保护器件，这个大家可以看到，大家都是知道的这个气体放电管，我们说工程师非常喜欢用气体放电管，因为它的基件兼容是很小的，大部分的气体放电管都会小于1P，所以对工程师来讲是一个非常好的东西。再一个就是MV，我们有提供直径20到24的产品给大家。还有一个产品就是闸流管，它是一个分离器件。这个闸流管，Bourns我们是有一个专利在上面的，这个里边有一个小的出发极，虽然它是分离器件，等于是说它不是一个绝对的控制器件。实际上我们只是加了一个小小的三极管的接管，拓扑的结构，就可以调整它的电压范围，这个电压的范围就可以说是浮动的，这样的浮动比如说对电信类的，用这个的话是非常方便的。还有一种就是TS管，这个Bourns提供比较广。这种TS管主要是一个突破吸收的作用。其实TS管除了这个之外还可以做静电防护，Bourns的静电保护器件是相对比较特别的，比如说我们应对以太网等这些有不同电压等级的产品的时候，就可以月我们这个静电保护器件。最后一个叫Chip  Guard。这是一个浪涌保安单元，这个产品也是方便大家的使用，节省大家在制造时的一些时间。
   
这是给大家一个简单的介绍，通过这个图大家应该有一个比较简单的印象。我的电路保护不是说一个器件，两个器件就可以完成实现，主要是看你到底需要一个什么样的等级的保护，这可能是一个关键。比如说我现在需要一个静电防护，包括说我只需要一个过流保护，比如说你还需要一些雷击保护等等，这个方案就在这个里边。最大的保护我们叫做初次侧保护，这个里边放得最多的就是保安单元，气体放电管。过流保护就是TBU，可恢复式保险丝等。这边我还可以放一些小功率的气体放电管，压敏类等等这些产品。在内测芯片级防护上面我们会放一些磁性器件，瞬态抑制器。
   
那这个也是想给大家一个概念Bourns做这么多的东西，我们的东西是放在什么样的一个应用上面的，主要放在在就是工业、通信，你看什么东西都可以放在上面。原因是这样，我们做这种保护类的器件它的局限性还是相对比较小的，相对还是比较灵活的，这个就看你保护的类型。比如说我们的通信行业，通信行业，语音接入啊，机顶盒，以太网的保护等等，我们都会有一个比较好的保护方案在里边。如果大家有兴趣的话，可以联系我们重庆的销售人员，另外也可以登陆我们的网站，我们的网站上有很多比较齐全的方案。如果你想了解得更详细一点可以联系到我。我们讲到工业上的消费类的就是Rs-485等等这些。
   
这个是接口的一个通用标准，在不同的地区有不同的规范，这个图上就有，大家看一下。像ITO我们说这个是欧标。比如说你是什么样的接口，你是什么样的应用环境，那么你要打一个什么样的等级防护，你需要过什么样的认证，这里边都有这个标准。好在就是说Bourns比较好的就是我们也是做保护器件，所以说像这种ITO，YTD我们都是一个会员，每年我们会跟他们去参与制定修改或者是发表这些标准，我们对这些标准就是比较熟悉的，大家如果有什么疑虑的话可以联系到我，我们一起去探讨这个问题。
   
这个是什么样的Bourns的产品提供给你，你肯定要了解你的产品的接口保护是怎么样的。我现在花一点时间，给大家看一看电路保护的产品，TBU，这个也是我们的一个专利产品。这个东西到底是一个什么样的东西呢？这是我们说TBU的一个选型，这个上面的TBU，你是针对什么孔，TBU也是分得很细，你是 RS-485口，还是以太网口，是双向的还是单向的，我们都把它分得很详细。大家都可能不太了解TBU是一个什么样的东西，大家可以看这个图，这一步我们说这边有一个非正常的信号，一个故障信号过来，这个时候你会看得到你这边的一个电压会被抬高，抬高的过程中你会发现到了它一定的时候这边一个刺激保护，像 TVS这边就会闭合，会启动，它启动之后那我们继续，这个电流就会这样，它可以保护你的受保护电路，这样保护之后你会看到保护的过程中这个电压还是会往上抬的，抬到一级保护的工作点，那么它这边就会导通，导通之后就是这样，大的能量就是通过它这样去工作的，这就是一个传统的电网络机构。这是我们的TBU的一个拓扑结构，比如说一个浪涌过来，你们会看到如果你的芯片是足够强的话，这个TBU的效应是非常快的，一微秒的一个响应速度。这个是上升的，在上升的时候，比如说200毫安，那么TBU就在一秒钟的时候工作。左边这个电压是往上抬的，抬到一定的程度就会去保护，这就是我TBU的一个工作的过程。这个 TBU最多可以做到850毫安，它可以实现一个很好的保护在里边。
   
我们说TBU的这种方案它的特点或者说优点在哪里。我们说特点的话，我用单个的TBU可以做到一个过电压的防护，另外我的响应速度是非常快的，小于一微秒的反应在里边。一个就是说你需要保护的线路端和线路板就不会有很大的电流涌进去，另外TBU等你的故障过去之后它会自动的恢复过来，这也是它的一个特点。另外它还能承受一个大容量的冲击。TBU的带宽是比较宽的，比如说你用在普遍的语音口，还是以太网口，还是高清的数据口你都可以用它。
   
这就是TBU的一个工作原理的描述，器件到了它的出发点的时候，它马上就会出发，这个出发是靠一个电流的出发。我们的TBU装置就是说在正常的情况下我们说它是一个低组态的。TBU还有就是说我们说它是一个双向的保护。有些人说我只要一个单向的保护，其实我们单向和双向的都可以保护。如果说你只需要单向的你只需要告诉我们就可以。这个就是TBU装置过流保护的一个工作原理，打个比方，这就是一个电路保护，我做一个短路电路，之后电流就会迅速的上然后触发到电流，然后负载电流电压都会被限制，起到保护的作用，这个反应是非常快的。你看这个雷击，这个同样也是它的反应速度，反应是非常快的。
   
大家看这个图大家就可以看到它的反应速度是多快的，这个电流响应时间是在100纳米，总的响应时间是800微米。大家看这是我们做的一个雷击的测试，大家看这个蓝色的部分，这是一个电压，我这样给它一个1.5，850V的浪涌，你看它的反应速度是很快的，大概是40V的残压。还有就是说电力线搭接，这儿也是一样的，每半个周期它都会起到一个保护，也就是说TBU是一个双向的保护。
   
TBU是不是真的这样厉害呢？一个TBU是不是什么都搞定呢？这个是不可能的事情，你还是需要一个初级保护，这都是要协调去实现的。这个是过压保护器件，这个是做什么的，它是保护你的TBU不受大的电压，如果说电压比较高的时候，如果说超过850V的话TBU还是会被损坏的，这样的话我们就要在前面再放一个过压保护器件。这是一个TBU跟过压保护器件的协调作用。
   
这个来讲就是说TBU刚刚我们一直强调它的特点就是电容和电感的问题，大家看这个图，它的寄生电感是非常小的。刚刚讲到我们说它的带宽是比较好的，插入损耗使用2个C850系列的TBU在500ohm  LVDS，这是一个测试，总这个测试来看这个数据还是比较漂亮的。这个是TBU的一个超常的寿命，在200V的时候，TBU可以保持，我们做的实验是2亿次的测试，大家可以看到这个是我的次数，这个是我的阻值，大家可以看到这个一致性是非常好的，经过多次重复使用之后还是能够保证这一点。
   
这个是RS-485接口的一个保护，如果大家有一个RS-485接口保护的需求，大家可以到我们的网站上去看。RS-485就是说再一个很小的贴片里边可以低于265V的电压，这个三级防护就是跟这个图所示。我们看一些数据，一个就是在120V的串扰，在这个情况下我可以看到这个数值电流是330毫安。在 220V的时候电流是250毫安左右。好多工业领域里边大家还有一个疑惑就是RS-485与RS-232整合起来的一个情况，我们有这样的一个方案，这个图就是我们的方案，下面就是我的RS-485，上面是RS-232。这个是它测试的数据。这个是13V的残压。除了这个TBU之外Bourns还有一个大功率的TVS管，在这个TVS管上面我可以做到上千安的产品。这是我们TVS管到现在来讲的一些型号。
   
Bourns我们有这么多的器件来讲的话，那怎么样去很好的使用这些器件就显得尤为重要了，那么我们会有自己应用的一些指导，比如说485啊，19这样一个功能测试版可以提供给大家，大家如果感兴趣的话，大家可以联系到我，还有一些设计样品盒。大家如果感兴趣的话，我们网上是有类似TBU的防护软件，你们可以在这里去选择一个适合自己的防护软件。刚刚我们还提到端口的保护，你登陆我们的网站这些像这些保护方案都是有的。
   
由于时间的限制我不能把所有的东西都讲到，通过这个时间大家可能也已经了解到Bourns公司是什么样的公司，有什么样的产品，如果你想更深入的了解我们公司的产品，可以联系到我。