Disjoncteurs dans votre PCB et votre nomenclature

Les disjoncteurs ne sont pas nécessaires dans tous les systèmes, mais dans certains environnements, ils constituent la principale source de protection contre les surtensions/hautes courants, ainsi que contre tout dommage pouvant résulter de pics de tension. Les disjoncteurs sont surtout connus pour leur utilisation dans la protection des circuits résidentiels, mais ils peuvent être utilisés dans tout environnement (tel que les systèmes électriques et les systèmes industriels) nécessitant une protection de circuit. Certains disjoncteurs peuvent être montés sur un PCB, tandis que d'autres sont trop grands et doivent être montés sur panneau dans un boîtier.

Lequel de ces options devriez-vous choisir pour votre conception ? Nous allons décrire comment choisir entre ces disjoncteurs et expliquer comment les spécifier dans votre assemblage.

Les disjoncteurs dans votre PCB

Si votre PCB contient des éléments sensibles que vous devez protéger contre un défaut de système à haute courant, vous aurez probablement besoin d'inclure un disjoncteur dans votre PCB. Une protection de circuit peut également être requise en vertu des réglementations CEM ou des normes industrielles applicables à votre produit, et de telles exigences de protection de circuit pourraient justifier un disjoncteur. Il existe de nombreux types de disjoncteurs qui peuvent être inclus dans votre PCB, protégeant votre circuit contre les surtensions AC ou DC et/ou les courants d'appel.

Il existe quatre types de disjoncteurs :

• Thermique - déclenché par un échauffement excessif lors de conditions de surintensité
• Magnétique - se déclenche par le champ magnétique généré par un courant
• Thermo-magnétique - implique la flexion d'une armature bimétallique à courant élevé
• Hydraulique-magnétique - la force magnétique agit sur un ressort dans un fluide amortisseur pour déclencher le disjoncteur

Chaque type de disjoncteur a un profil de déclenchement de courant différent dans le temps et des caractéristiques mécaniques distinctes. Les disjoncteurs purement magnétiques sans retard hydraulique utilisent un solénoïde pour interrompre une surtension de courant et sont de loin les disjoncteurs les plus rapides parmi les quatre options.

Montage sur PCB vs. Montage sur panneau

Des disjoncteurs sont disponibles pouvant être montés directement sur un PCB, tandis que les disjoncteurs plus grands se montent normalement sur un panneau d'un boîtier ou d'une armoire. Des disjoncteurs à faible coût qui peuvent être montés sur un PCB sont disponibles avec des valeurs de déclenchement de courant de dizaines d'Ampères.

Protéger un PCB contre les surintensités nécessite une idée du niveau de courant qui se propagera dans le circuit une fois qu'une faute se produit. Il existe un certain nombre de fusibles et de disjoncteurs que vous pouvez utiliser et qui se montent sur un PCB plus grand capable de supporter de l'ordre de 10 A de courant. Par exemple, le disjoncteur de la série 1410-L110 est un disjoncteur thermique monopolaire, à réarmement par pression, avec une commutation extrêmement rapide. Ce disjoncteur se fixe facilement à votre PCB en tant que composant traversant.

D'autres disjoncteurs sont disponibles en version bipolaire et sont généralement utilisés avec des circuits nécessitant des appareils plus importants. Quelque chose de plus robuste, comme un disjoncteur Merlin Gerin, ne peut pas être monté sur un PCB et doit être fixé à l'emballage externe de votre appareil. Cependant, ils peuvent fournir une protection significative en cas de court-circuit et empêcher votre carte de tomber en panne ou de prendre feu, surtout dans un système à haute puissance.

Sélectionner le bon disjoncteur

Certains ingénieurs vont surdimensionner leur protection de circuit pour éviter les déclenchements accidentels, mais ils spécifient souvent un disjoncteur avec un calibre bien supérieur à ce qu'ils devraient. Le calibre courant sur un disjoncteur vous indique le courant maximal que le disjoncteur peut maintenir à température ambiante. Par exemple, un disjoncteur de 10 A maintiendra un courant de 10 A sans se déclencher. Un disjoncteur typique de 4 A avec un profil de déclenchement lent peut tolérer une surtension momentanée de 10 A sans déclenchement intempestif.

Il existe divers termes utilisés pour décrire la performance des disjoncteurs. Des termes comme « protection contre l'allumage », « étanche à l'eau », et « étanche à la poussière » sont utilisés pour décrire les disjoncteurs. Cependant, ces termes laissent place à l'ambiguïté à moins que des normes industrielles spécifiques ne soient spécifiées dans la documentation du composant. Vous devriez toujours comparer les normes spécifiées pour votre disjoncteur avec votre application prévue lors de la sélection de la protection pour votre carte. Assurez-vous d'inclure les normes pertinentes dans votre nomenclature.

Les disjoncteurs à bornes enfichables sont faciles à installer et à remplacer. Ils peuvent également être soudés, en particulier les disjoncteurs à bornes traversantes. De toute évidence, les connexions à bornes à vis sont plus sécurisées et adaptées aux applications à courant élevé et dans les environnements où les vibrations peuvent devenir un problème. Tous les disjoncteurs à bornes à vis ne peuvent pas être fixés à votre PCB par des trous de montage, et vous devrez examiner ces disjoncteurs avant de tenter de les inclure dans votre PCB.

Protection de circuit haute performance dans un système industriel

Que inclure dans votre nomenclature

Si vous envoyez un ensemble complet (y compris le câblage, les faisceaux de câbles, le boîtier, etc.) à un fabricant sous contrat pour une production en volume, alors tous les composants qui font partie du produit assemblé devraient être inclus dans la nomenclature. Cela inclut tout disjoncteur qui se connectera au PCB. Cela devrait également inclure tout bloc de bornes à vis et les fils volants qui fourniront les connexions électriques nécessaires vers le PCB.

Si vous envoyez uniquement un PCB pour assemblage, et que le disjoncteur sera monté sur le PCB, alors il doit être inclus dans la nomenclature pour l'assembleur. Si des tests en circuit en ligne doivent être effectués avec la carte assemblée (vérification du déclenchement du disjoncteur), l'assembleur doit connaître la tension et le courant qui déclenchent le disjoncteur ; cela peut être inclus dans la description du composant pour la nomenclature.

Lorsque vous devez inclure des composants comme un disjoncteur dans votre produit assemblé, assurez-vous d'utiliser l'ensemble complet d'outils de conception de PCB dans Altium Designer pour concevoir votre PCB. Altium Designer inclut des capacités de conception de faisceaux de câbles qui peuvent vérifier les connexions logiques jusqu'aux composants externes comme un disjoncteur, ainsi que des faisceaux de câblage personnalisés et des assemblages de câbles. Lorsque vous avez terminé votre conception et que vous souhaitez envoyer les fichiers à votre fabricant, la plateforme Altium 365 facilite la collaboration et le partage de vos projets.

Nous n'avons fait qu'effleurer la surface de ce qui est possible avec Altium Designer sur Altium 365. Commencez votre essai gratuit d'Altium Designer + Altium 365 dès aujourd'hui.