Wyłączniki obwodów w Twojej płytce PCB i na Twojej liście materiałów

Wyłączniki obwodów nie są wymagane w każdym systemie, ale w niektórych środowiskach są głównym źródłem ochrony przed przepięciami/wysokim prądem, jak również przed wszelkimi uszkodzeniami, które mogą wyniknąć z przepięć. Wyłączniki obwodów są najlepiej znane z zastosowania w ochronie obwodów mieszkalnych, ale mogą być używane w dowolnym środowisku (takim jak systemy zasilania i systemy przemysłowe), które wymaga ochrony obwodów. Niektóre wyłączniki obwodów mogą być montowane na PCB, podczas gdy inne są zbyt duże i muszą być montowane na panelu w obudowie.

Którą z tych opcji powinieneś wybrać dla swojego projektu? Przedstawimy, jak wybrać między tymi wyłącznikami obwodów i jak określić je w swoim montażu.

Wyłączniki obwodów w Twojej PCB

Jeśli twoja PCB zawiera elementy wrażliwe, które musisz chronić przed awarią systemu przy wysokim prądzie, prawdopodobnie będziesz musiał dołączyć wyłącznik obwodu do swojej PCB. Ochrona obwodu może być również wymagana zgodnie z obowiązującymi przepisami EMC lub normami branżowymi dla twojego produktu, i takie wymagania dotyczące ochrony obwodu mogą uzasadniać wyłącznik obwodu. Istnieje wiele typów wyłączników obwodów, które mogą być włączone do twojej PCB, chroniąc twój obwód przed przepięciami AC lub DC i/lub prądami rozruchowymi.

Istnieją cztery typy wyłączników obwodów:

• Termiczny - uruchamiany przez nadmierne nagrzewanie podczas warunków przeciążeniowych
• Magnetyczny - uruchamiany przez pole magnetyczne generowane przez prąd
• Termiczno-magnetyczny - polega na zginaniu dwumetalowego ramienia przy wysokim prądzie
• Hydrauliczno-magnetyczny - siła magnetyczna działa na sprężynę w płynie tłumiącym, aby uruchomić wyłącznik

Każdy typ wyłącznika ma inny profil wyzwalania prądu w czasie oraz odrębne cechy mechaniczne. Czysto magnetyczne wyłączniki bez opóźnienia hydraulicznego używają cewki elektromagnetycznej do przerwania nagłego wzrostu prądu i są zdecydowanie najszybszymi wyłącznikami spośród czterech opcji.

Montaż na płytce PCB vs. montaż na panelu

Wyłączniki, które można montować bezpośrednio na płytce PCB, są dostępne, podczas gdy większe wyłączniki zwykle montuje się na panelu w obudowie lub szafie. Niskokosztowe wyłączniki, które można montować na płytce PCB, są dostępne z ocenami wyzwalania prądu rzędu dziesiątek amperów.

Ochrona PCB przed przeciążeniem prądowym wymaga pewnego pomysłu na poziom prądu, który będzie się propagował w obwodzie po wystąpieniu awarii. Istnieje wiele bezpieczników i wyłączników automatycznych, które można użyć i które można zamontować na większej płytce PCB, zdolnej wytrzymać prąd rzędu 10 A. Na przykład, wyłącznik automatyczny serii 1410-L110 to jednobiegunowy, termiczny wyłącznik automatyczny z funkcją ręcznego resetowania, charakteryzujący się niezwykle szybkim przełączaniem. Ten wyłącznik automatyczny łatwo montuje się na twojej płytce PCB jako komponent przelotowy.

Inne wyłączniki automatyczne występują w wersji dwubiegunowej i są zwykle używane w obwodach wymagających większych urządzeń. Coś bardziej wytrzymałego, jak wyłącznik automatyczny Merlin Gerin, nie może być zamontowane na PCB i musi być zamontowane do zewnętrznego opakowania twojego urządzenia. Jednak mogą one zapewnić znaczącą ochronę w przypadku zwarcia i zapobiec awarii lub zapaleniu się twojej płytki, szczególnie w systemie o wysokiej mocy.

Wybór odpowiedniego wyłącznika automatycznego

Niektórzy inżynierowie stosują zabezpieczenia obwodu o zbyt dużej mocy, aby uniknąć przypadkowego wyzwalania, ale często określają wyłącznik nadprądowy o znacznie wyższej wartości, niż powinni. Prąd znamionowy wyłącznika nadprądowego informuje o maksymalnym prądzie, jaki wyłącznik może utrzymać w temperaturze pokojowej. Na przykład, wyłącznik nadprądowy 10 A utrzyma prąd 10 A bez wyzwalania. Typowy wyłącznik nadprądowy 4A z wolnym profilem wyzwalania może tolerować chwilowy wzrost prądu do 10 A bez niepożądanego wyzwalania.

Różne terminy są używane do opisania wydajności wyłączników nadprądowych. Terminy takie jak „ochrona przed zapłonem”, „wodoodporność” i „pyłoszczelność” są używane do opisu wyłączników nadprądowych. Jednak te terminy pozostawiają miejsce na niejednoznaczność, chyba że w dokumentacji komponentu określone są konkretne normy branżowe. Zawsze powinieneś porównywać określone normy dla twojego wyłącznika nadprądowego z zamierzonym zastosowaniem podczas wybierania ochrony dla twojej płytki. Upewnij się, że dołączasz odpowiednie normy w swojej specyfikacji materiałowej.

Wyłączniki obwodów z zaciskami typu plug-in są łatwe w instalacji i wymianie. Mogą być również lutowane, szczególnie wyłączniki z zaciskami przelotowymi. Oczywiście połączenia z zaciskami śrubowymi są bardziej bezpieczne i odpowiednie dla aplikacji z wysokim prądem oraz w środowiskach, gdzie wibracje mogą stanowić problem. Nie wszystkie wyłączniki obwodów ze złączami śrubowymi mogą być montowane na płytce PCB za pomocą otworów montażowych, dlatego należy dokładnie zbadać te wyłączniki przed próbą ich włączenia do PCB.

Ciężka ochrona obwodu w systemie przemysłowym

Co uwzględnić w swojej specyfikacji materiałowej

Jeśli wysyłasz cały zespół (w tym okablowanie, wiązki kablowe, obudowę itp.) do producenta kontraktowego dla produkcji seryjnej, wówczas wszystkie komponenty, które są częścią zmontowanego produktu, powinny być uwzględnione w specyfikacji materiałowej. Obejmuje to wszelkie wyłączniki obwodów, które będą połączone z PCB. Powinno to również obejmować wszelkie bloki zacisków śrubowych i przewody latające, które zapewnią wymagane połączenia elektryczne z powrotem do PCB.

Jeśli wysyłasz tylko PCB do montażu, a wyłącznik obwodu będzie montowany na PCB, powinien być on uwzględniony w specyfikacji materiałowej dla montażysty. Jeśli przewiduje się testowanie obwodu na linii produkcyjnej z zamontowaną płytą (sprawdzanie, czy wyłącznik się uruchamia), montażysta musi znać napięcie i prąd, które uruchamiają wyłącznik; można to uwzględnić w opisie komponentu w specyfikacji materiałowej.

Zawsze, gdy musisz uwzględnić komponenty takie jak wyłącznik obwodu w swoim zmontowanym produkcie, upewnij się, że używasz kompletnego zestawu narzędzi do projektowania PCB w Altium Designer^® do projektowania swojego PCB. Altium Designer zawiera możliwości projektowania wiązek przewodów, które mogą sprawdzać logiczne połączenia z zewnętrznymi komponentami, takimi jak wyłącznik obwodu, oraz niestandardowe wiązki przewodów i zespoły kablowe. Kiedy zakończysz projektowanie i chcesz wysłać pliki do producenta, platforma Altium 365^™ ułatwia współpracę i udostępnianie projektów.

Przedstawiliśmy tylko niewielką część możliwości, jakie oferuje Altium Designer na Altium 365. Zacznij swoją darmową próbę Altium Designer + Altium 365 już dziś.