电路维护是规划的重要作业
在电子产品中最重要的规划作业是电路规划。电路可分为两类：功用电路和维护电路。功用电路（如电源电路、振荡器电路、A/D改换电路等）是用来完成电子产品各种功用的；而维护电路（过流维护电路、过压维护电路及过流、过压维护电路）是用来维护功用电路，以完成电子产品的安全性、可靠性及耐用性的。
近年来，便携式电子产品开展迅速，如MP3、MP4、PMP、DVD、数码相机及摄像机，笔记本电脑、上网本（一种小型笔记本电脑）和智能手机等。这些便携式电子产品的首要特色是功用多、电路杂乱、作业频率高、频带宽、信号传输率高，而且体积小（悉数选用SMD元器材），这对电路维护提出了更高的规划要求。在手机、笔记本电脑一类便携式电子产品中，因为其作业频率高、频带宽、要求高数据传输速率，电路维护规划的好坏就不只触及电子产品的安全性、可靠性和耐用性，一起也触及到电子产品的功能质量及本钱。所以，电路维护是电子产品规划的重要作业。
电路维护的重要性
现在的便携式电子产品中，电路维护的规模极宽，数量也多。这儿举两个典型便携式电子产品来阐明电路维护的重要性。
1 手机
手机的开展从单一的通话到能完成听音乐、摄影、上网、看电视、GPS等功用的智能手机，电路更加杂乱，而相应的维护电路规模也不断扩展。图1是手机中需求维护的各个部位。
图1 手机中需求维护的部件
2 笔记本电脑
笔记本电脑已成为一种时髦的便携式电子产品，最近开宣布的“上网本”更遭到年轻人的喜爱。笔记本电脑比手机更杂乱，其需求维护的部件规模更广（见图2）。
图2 笔记本电脑中需求维护的部件
这儿要阐明的是，图1及图2中的便携式电子产品还不是最新的产品，但也能看出来电路维护的规模之广及数量之多，可见维护电路在这些产品中的重要性。
正是这些维护元器材才完成了电子产品的安全性、可靠性和耐用性，而且减少了用户的修理次数、修理费用及设有手机及笔记本电脑对作业带来的影响。
维护元器材的种类及作业原理
维护元器材分为三类：过流维护、过压维护及过流、过压维护。它们的根本作业原理如下。
1过流维护
过流维护元件是一种非线性正温度系数热敏电阻（PPTC），如图3所示。一旦有过流状况呈现，过大的电流让维护元件发热使阻值产生改变，由低阻态跃变为高阻态，然后约束电流，使被维护的电路免受过流损坏；在过流毛病扫除后，维护元件冷却，主动由高阻态转变为低阻态，康复正常作业。这种维护元件称为自复式过流维护元件，如泰科电子公司的PolySwitchTM元件。
图3 PolySwitchTM元件作业电路
2 过压维护
过压维护元器材并联在被维护的电路上（见图4）。在输入电压未过压时，过压维护元器材呈高阻态，其走漏电流甚微；一旦输入电压过压时，过压维护元器材在瞬间供给低阻抗通路，并将电压钳坐落安全的低电压，然后维护电路免受过压危害。当输入电压降落到正常作业电压时，过压维护元器材会主动康复到高阻态。泰科电子公司的多层压敏电阻（MLV）及ESD维护元件PESD便是常用的过压维护元件。
图4 过压维护元件作业电路
3 过流、过压维护
过流、过压维护器材是过流维护元件与过压维护元件组成的模块（集成电路），如图5所示。它能在输入电压过压或因为短路形成过流毛病时，维护电路不受危害。
图5 过流、过压维护器材作业电路
泰科电子公司的PolyZenTM元件便是常用的过流、过压维护器材。
便携式产品的维护元器材的特色
为满意便携式电子产品对维护元器材的要求，维护元器材应具有下述特色。
1 功能
● 呼应时刻要短；
● 本身的功耗要小，可延长电池寿数；
● 功能安稳，而且寿数长；
● 不影响被维护电路的功能；
● 满意对环境的要求（无铅，契合RoHs标准）。
2 封装及尺度
● 贴片式（SMD）封装，满意SMT要求；
● 封装尺度小（占PCB面积小）及剖面高度小。
3 其他
● 能够选用回流焊焊接工艺；
● 价格低，下降产品本钱。
PolySwitchTM元件及其使用电路
PolySwitchTM元件是一种自复式聚合物非线性正温度系数（PPTC）热敏电阻。泰科电子公司在1995年就开发了贴片式 miniSMDTM过流维护元件，近年来又开宣布microSMDTM、nanoSMDTM及picoSMDTM等尺度更小的系列。别的，在 miniSMDTM系列中添加了24V、60V的新种类及在microSMDTM系列中添加了2.0A的种类。
PolySwitchTM元件的首要参数：在未过流时，其电阻值很小（不同的额外电压下阻值不同，一般为零点几Ω到几Ω）；在过流产生时，其电阻值可达mΩ，电流极小挨近“断开”，且断开时刻（time-to-trip）更短。
该元件的封装尺度小；电流为0.05～3A；电压为6～60V；常态时阻值小；经过UL、CSA及T哣证明。
该元件使用规模极广，首要为计算机、便携式电子产品、多媒体、游戏机、移动电话，一起也适用于轿车、工业操控及电池等。
图6 用PolySwitchTM元件完成过流维护
PolySwitchTM元件在便携式电子产品适配器（外接电源）中的过流维护如图6所示。图中结构用了两个PolySwitchTM器材，可避免短路时损坏适配器。
图7 用PolySwitchTM元件对充电器进行维护
充电器是便携式电子产品中是必要的附件，图7是充电器中PolySwitchTM元件的使用。图7中的虚线框内是电池组，PolySwitchTM元件在其间作充、放电过流维护。
MLV、PESD及其使用电路
MLV、PESD都是过压维护元器，它们除用过压维护外，也是静电放电（ESD）维护元件。在插拔便携式产品的各种插头时，各端口很简略遭到静电放电的损坏，因而插拔端口都需求加ESD维护元器材。
在传输信号的端口上添加ESD维护元器能够避免静电放电的危害，但因为ESD维护元器本身有必定的电容，在高速信号传输过程中，会形成信号的衰减及失真。所以，高速数据传输端口的ESD维护元器材的正确挑选十分重要。
MLV的电容量较大（40～220pF），首要用于直流及数据传输率较低的端口。但MLV中的“E”系列，其电容量较小，仅3～12pF，能够适用于较高的数据传输速率的端口作ESD维护。
PESD是专门为高数据传输率端口作ESD维护所开发的维护元件。因为它的电容量极低（0.25pF），所以能满意IEEE1394及HDMI1.3的要求，在高速数据传输时满意了信号传输质量。因而在高清电视、LCD等离子电视、笔记本电脑和手机等产品中都选用PESD作ESD维护元件。
图8 PESD的按捺特性曲线
ESD的首要特性：走漏电流要小，呼应时刻要短（《1ns），相位电压要低，电容量要小。
PESD有俩种类型：PESD0603-240及PESD0402-140，其电气特性如表1所示，其按捺特性曲线如图8所示。
ESD元件最重要的参数是电容量。一般MLV的电容量是40～220pf，E系列的电容量是3～12pf；而PESD的电容量仅为0.25pf。
图9 2.25GHz下的ESD维护元件眼图
图10 3.4GHz下的PESD眼图
图11 显现端口维护电路
不同作业频率及要求ESD维护元件的%&&&&&%量联系如表2所示。常用的ESD维护元件比较如表3所示。
选用硅ESD维护元件在2.25GHz时的眼图如图9所示，而选用PESD元件在3.4GHz时的眼图如图10所示，这两图的比较阐明晰PESD的优秀功能。
图11是一种典型的显现端口维护电路。2.7GHz的高频信号线选用8个PESD维护元件，辅佐通道作业频率为1MHz，选用5个MLV维护元件；在低压直流电源中则选用了PolySwitchTM元件作过流维护。这样的规划既满意电路能耗要求，而且下降了本钱。
图12 USB2.0接口维护电路
图13 IEEE1394接口维护电路
图12及图13分别是USB2.0接口电路的维护电路规划及IEEE1394接口电路的维护电路规划。
PolyZenTM元件及其使用电路
PolyZenTM元件器材是由精细齐纳二极管和聚合物正温度系数（PPTC）元件组合而成的%&&&&&%。它是用于避免感应尖峰电压、瞬间高电压、错用电源适配器对电路产生过压、过流危害的维护器材，内部结构如图14所示。其典型使用电路如图15所示。在图15中，RLOAD为被维护的下流电路。
图14 PolyZenTM元件内部结构
图15 PolyZenTM元件典型使用电路
在正常作业时，VIN输入电压高于齐纳二极管的击穿电压VZ，有IFLT电流经齐纳二极管到地，VOUT输出安稳的电压。有不正常的过压输入VIN时，则齐纳二极管的IFLT会产生过流，当器材上有过流时，其电阻由低阻态瞬变到高阻态，使在其上的压降大增，VOUT输出根本不变，而流过齐纳二极管的电流 IFLT反而减小，如图16所示。器材上电压降的增大既维护了齐纳二极管，又维护了下流的电路。别的，若被维护的下流电路中存在有部分短路或短路毛病时，IOUT会添加，PPTC元件由低阻态变成高阻态，可使电路得到过流维护。
图16 PolyZenTM元件作业时的电压或电流改变
该器材的首要特色：维护下流电子元器材免受过压及反向偏压的危害（例如5V的适配器错用了12V的适配器或极性接反）；因为PPTC元件的效果，减少了齐纳二极管散热的要求，减小占PCB的面积及下降本钱；在过压毛病时，VOUT输出根本不变；齐纳二极管的耐受能量大，可达30W；小尺度贴片或 4mm×4mm封装。
该器材首要使用于便携式多媒体播放器（PMP）、GPS、5V和12V硬型驱动器的总线维护、USB5V总线维护等。
该器材有9个种类，其电气特性如表4所示。其间，ZEN132V230A16LS及ZEN056V075ALS是行将上市的新产品。
结语
因为电路维护元器材看起来是一些结构简略的元器材，往往不被人注重。在很多电路书本中，没有介绍维护电路或仅介绍几种老产品（如保险丝、氧化锌压敏电阻及TVS），这方面的技能书本跟不上产品的开展的需求，所以材料的来历首要是电路维护元器材出产厂商的数据材料及使用攻略。
因为篇幅所限，本文仅简略地介绍了泰科电子公司几种使用在便携式电子产品中的维护原器材。别的，维护元器材的使用规模极宽，除便携式电子产品外，还有通讯、轿车、医疗仪器、家用电器、工业操控等范畴。
