需要多少保护才算足够?

在设计电子系统时,必须考虑经常被忽视和低估的保护主题。 在某些情况下,设计人员可能正在努力满足某些标准,例如IEC 61000-4-2的抗静电(ESD)要求。 安装在恶劣工作环境中的设备,例如远程仪表,机器人技术和电信系统,将需要更高级别的防雷保护。 这些是显而易见的要求。 其他保护问题包括短路,电压尖峰,肮脏的电源,电缆放电事件等。 面对所有这些短暂的威胁,设计人员可能会不知所措,并问:要确保可靠的系统,需要多少保护措施才算足够?

 

智能家居类比

为了回答这个问题,让我们考虑一个家庭安全系统的类比。 毕竟,家庭安全系统的组件为家庭内部的内容提供保护。 如果有任何故障,整个住宅可能会受到损害。 家庭安全系统的基本原理是确保入口点(例如门窗)以及包含贵重物品的关键内部空间的安全。 安全系统由集成设备网络组成,这些设备必须协同工作以防止家庭入侵者。 一个完善的系统将包括门锁,窗户和门传感器,运动传感器,警报器,摄像机和控制面板。 至少,“预算”系统应包括通向房屋的传感器以及易于接近的窗户。 像其他任何东西一样,系统也只有其最薄弱的环节。 固定一些门窗而使其他门窗易受伤害并没有多大意义。

 

但是,如果入侵者设法进入该怎么办?内部可以用运动传感器和警报器固定。当然,该系统可以是专业安装和监视的,也可以是没有自动监视的DIY系统。无论哪种方式,系统都必须协同工作。 “组装”在一起的系统可能单独工作,但整体上却无法正常运行。您还应注意选择质量组件。毕竟,如果某个组件不可靠,则与根本不安装一样糟糕。研究表明,与具有专业监控系统的房屋相比,没有安全系统的房屋被盗的可能性高三倍。这是有道理的,因为入侵者希望利用最简单的目标。 如果我们将家庭安全概念应用于保护电子系统或设备,则可以将电路板/设备视为“住宅”。每个连接器都像是进入设备内部的门或门户。显示器,按钮和开关等设备充当系统的门或窗。像家庭安全类比一样,每一个都是不想要的入侵者的入口,但是在这种情况下,入侵者是电气过载(EOS)事件。这些瞬态事件比典型的邻居防盗事件更加频繁和频繁地出现。保护某些连接器和线路而未保护其他连接器和线路就像没有在您的一扇房门上添加安全传感器。连接到系统内部的任何线路都应包括用于ESD和EOS或浪涌保护的瞬态电压抑制器(TVS)。

 

在家庭安全或电路保护方面不走捷径

例如,在家庭安全系统的情况下,有些人可能认为他们不需要在二楼的窗户上安装传感器。这样,房主可以尝试在“希望”中节省几美元,这一切都会好起来的。实际上,这些快捷方式可能会使整个家庭变得脆弱。在保护按钮和显示器时,同样的原则也适用。设计师可能会认为在这些界面发生EOS事件的机会很低。但是,这些接口周围的接缝为EOS事件进入系统提供了路径。底线是,如果有进入住宅的通道,则应加以保护。因此,如果所有“门窗”都受到保护,那应该足够了吗?再次回到家庭系统,在住宅内部使用运动检测器,摄像机和警报器,以防止内部威胁。对于电子设备,负载开关和电子保险丝等设备可保护输入电源线免受总线或数据线短路,雷电浪涌和感应开关等事件的影响。像在家里一样,在选择保护装置时也要小心。具有较差特性(例如高钳位电压或较慢的响应时间)的设备将无法按预期保护电路,并可能产生错误的安全感。

 

可靠的保护全面发展 如前所述,选择可靠的家庭安全设备非常重要,并且高质量的设备设计会应用这些系统保护概念。 例如,监视和无线摄像机使用TVS在以太网,RS-485,存储卡,音频和视频接口上提供ESD和EOS保护。 还可以防止电磁干扰(EMI)和射频干扰(RFI)的设备可以进一步增强存储卡和音频端口。 USB接口使用TVS保护高速数据线,并使用电子保险丝(电子保险丝)保护电源线上的过流和过压。 直流电源输入也需要过电流保护和EOS保护。 这只是系统保护的一个示例。 其他家庭安全设备,例如控制面板,电子锁,警报器,密钥卡,接近传感器和视频门铃,都可以利用类似的保护解决方案来提高系统可靠性。


图1 –监控摄像机保护组件

像保护您的房屋一样保护您的电子设备 当试图回答多少保护足够的问题时,需要考虑很多因素。 大多数电子设备将需要满足某些抗扰度标准。 通常,这有助于确定所需的级别或保护类型。 通常,应该保护EOS事件进入PCB的任何潜在路径。 有时这些路径并不总是很明显。 为了节省成本,可能会倾向于不保护线路或连接器。 但是,如果您使用家庭安全的类比,请问问自己,您愿意做出什么样的妥协。 您将使哪些入口点不受保护? 然后将回答有关“需要多少保护”的问题。 Semtech为各种应用提供系统保护解决方案。 我们的应用工程师团队和在线资源可以帮助您选择一种保护方案,以在系统中无缝运行。

 

Written by Bill Russell

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