力特：保护电路设计不可妥协

电路保护的概念大概是从在电路设计中引入保险丝开始，成立于 1927 年力特（Littelfuse），第一款产品就是小型快熔保险丝。不仅名字里面包含了保险丝，延续了近一个世纪的这家公司如今的主营业务仍然是电路保护，就像力特中国及香港地区销售总监查勇所说:“90 年来我们只做了一件事情，即专注于电路保护。”

重点展示两个领域应用

据查勇介绍，在 2016 年慕尼黑电子展上，力特重点强调两个领域的应用。

Littelfuse中国及香港地区销售总监查勇

第一个应用是力特针对传统汽车与电动汽车的保护方案。“电动汽车的安全防护是一个新兴领域，也是大家讨论的热点。力特在这次展会上展示了与很多大客户的合作方案，这些方案经过多年的实用考验，被证明是非常可靠的方案。” 查勇表示，作为汽车保险丝的发明者，力特从 1960 年以来一直致力于提升汽车电子系统的安全防护级别。如今的汽车电子发展日新月异，不同子系统的输入输出接口都需要保护电路，力特的汽车保护产品也从汽车保险丝扩展到了包括瞬态抑制二极管、压敏电阻等完整的板级电路保护方案。

第二个重点领域是特殊应用环境下的电路保护。特殊应用环境是指包括石化、煤矿、油井等易燃易爆环境，在这样的应用环境，电路保护的可靠性至关重要。力特在这一领域有非常深入的研究，提供的针对油气生产环境的安全管满足了特殊应用环境对于安全产品参数的特殊需求。

保护电路失效的两种模式

无论是家电还是工业设备，无论是手机还是电动汽车，有电路的地方，就有保护器件存在。“不加保护器件，手机照样可以打电话，但可靠性会大幅降低,”力特应用技术助理经理李晓辉这样解释保护器件的作用。业界因为在保护电路方面疏忽而导致的召回或巨额赔偿的案例遍地都是，所以加保护电路之于商业产品恰如买保险，目的都是为了锁定风险，正常状况并不希望保护电路动作，因为对于多数一次性保护器件来说，起作用往往意味着该保护器件已经失效。

Littelfuse应用技术助理经理李晓辉

保护电路主要分两类，一类是过流保护，一类是过压保护。“过流保护通常采用一次性的保险丝，这种一次性熔断保护最安全可靠，把电路切断以后，被保护电路就不会对系统造成任何风险，” 李晓辉说道，但他表示在电动汽车电池管理系统中，一次性熔断的保险丝就并不适合。如果一个瞬态脉冲出现，保险丝熔断导致动力输出被切开，这对行驶中的汽车来说是非常危险的场景，所以针对电动汽车，力特提供可恢复保险丝，瞬态脉冲出现时可恢复保险丝短时间切断电路，等脉冲过去以后再恢复到正常的工作状态。

“过压保护器件大部分失效模式是短路，短路失效对被保护电路会产生非常大的风险。客户都希望失效模式是安全的，相比开路失效，短路失效的风险更大，所以一般我们不会允许出现这种状况。”李晓辉强调电路保护设计是一个系统工程，力特几十年的安全防护经验会给客户提供最全面的参考设计。例如对易于出现短路失效的部分，力特会建议加入主动保护电路，监测电路运行状态，当被保护器件被击穿出现短路失效时，可以主动切断电路，以保证整个产品的安全。

保护电路设计不可妥协

电子产品的更新换代，也推动了保护电路器件的不断发展。在过流保护方面，力特有保险丝与 PTC（正温度系数热敏电阻，Positive Temperature Coefficient）；在过压保护方面，力特提供瞬态电压抑制（TVS）二极管、瞬态电压抑制二极管阵列以、泄流性保护器件 SIDACtor 器件、气体放电管（Gas Discharge Tubes，简称 GDT）、防静电二极管与压敏电阻等。

李晓辉重点介绍了 SIDACtor 的优点，他认为以往的设计人员对于 TVS 管等嵌位型保护器件非常熟悉，但对于 SIDACtor 这种泄流性保护器件使用不多。相比 TVS 管这种嵌位型保护器件，泄流性保护器件有一些独特的优势。例如，SIDACtor 的抗浪涌能力更强，目前最高等级的 SIDACtor 5kA 系列，导通时在十纳秒时间之内就可以旁路 5000A 的电流，泄流能力惊人。此外，SIDACtor 的残压比 TVS 管更低，因此对于被保护电路的影响更小。

虽然摩尔定律走在失效的边缘，但整个电子行业对于降低成本的追求还看不到尽头。对于保护电路来说，是不是也会遇到成本压力，甚至在设计中通过“偷”安全设计来降低成本呢？对于这种倾向，李晓辉认为非常危险，这违背了加入保护电路的初衷，绝不鼓励设计人员通过降低安全标准来节省成本。

“新能源汽车电池系统的保护电路如果出现短路失效会很可怕，任何系统的核心模块不工作也会造成风险。要最大限度降低风险，必须提高保护等级，”李晓辉说道，以电动汽车电池管理系统为例，每一组电池都要有独立的保护电路，“不能因为一组电池是备用或者使用频率低就降低保护标准，我们不建议这样做，我们会要求客户选择合适的器件。”

李晓辉建议客户在设计之初就应把应用场景的各种安全风险考虑进去，而且在保护电路设计方面要排除成本等其他因素的干扰。工业设备与汽车电子等对可靠性要求极高的产品自不必说，消费类产品安全设计方面出现问题对于企业带来的风险一点也不小。“在选型与设计方面遗漏某些因素，会导致严重后果！”李晓辉郑重告诫。