Автоматические выключатели в вашей печатной плате и в вашем перечне материалов

Автоматические выключатели не требуются в каждой системе, но в некоторых условиях они являются основным источником защиты от перенапряжения/высокого тока, а также от любых повреждений, которые могут возникнуть в результате скачков напряжения. Автоматические выключатели наиболее известны своим использованием в защите домашних электросетей, но они могут использоваться в любой среде (такой как энергосистемы и промышленные системы), которая требует защиты цепи. Некоторые автоматические выключатели могут быть установлены на печатной плате, в то время как другие слишком велики и должны быть установлены на панели в корпусе.

Какой из этих вариантов следует выбрать для вашего дизайна? Мы расскажем, как выбрать между этими автоматическими выключателями и как указать их в вашей сборке.

Автоматические выключатели в вашей печатной плате

Если ваша печатная плата содержит чувствительные элементы, которые вы хотите защитить от системного сбоя при высоком токе, скорее всего, вам потребуется включить в нее автоматический выключатель. Защита цепи также может потребоваться в соответствии с применимыми нормами ЭМС или отраслевыми стандартами для вашего продукта, и такие требования к защите цепи могут обосновывать использование автоматического выключателя. Существует множество типов автоматических выключателей, которые могут быть включены в вашу печатную плату, защищая вашу цепь от перенапряжения постоянного или переменного тока и/или от пусковых токов.

Существует четыре типа автоматических выключателей:

• Тепловой - срабатывает из-за чрезмерного нагрева при условиях перегрузки по току
• Магнитный - срабатывает от магнитного поля, создаваемого током
• Теплово-магнитный - включает в себя изгиб биметаллического якоря при высоком токе
• Гидравлически-магнитный - магнитная сила действует на пружину в демпфирующей жидкости для срабатывания выключателя

Каждый тип автоматического выключателя имеет различный профиль срабатывания по току во времени и отличительные механические характеристики. Чисто магнитные автоматические выключатели без гидравлической задержки используют соленоид для разрыва скачка тока и являются самыми быстрыми среди четырех вариантов.

Монтаж на печатную плату против монтажа на панель

Существуют автоматические выключатели, которые могут быть установлены непосредственно на печатную плату (PCB), в то время как более крупные автоматические выключатели обычно монтируются на панель в корпусе или шкафу. Недорогие автоматические выключатели, которые могут быть установлены на печатную плату, доступны с номинальными значениями срабатывания по току в десятки ампер.

Защита печатной платы от перегрузки по току требует представления о том, какой уровень тока будет протекать в цепи при возникновении неисправности. Существует ряд предохранителей и автоматических выключателей, которые можно установить на большую печатную плату, способную выдерживать ток порядка 10 А. Например, автоматический выключатель серии 1410-L110 - это однополюсный, с кнопкой для сброса, тепловой автоматический выключатель с очень быстрым переключением. Этот автоматический выключатель легко крепится к вашей печатной плате как компонент с монтажом сквозь отверстие.

Другие автоматические выключатели бывают двухполюсными и обычно используются в цепях, требующих подключения крупной бытовой техники. Что-то более мощное, например, автоматический выключатель Merlin Gerin, не может быть установлено на печатную плату и должно крепиться к внешней упаковке вашего устройства. Однако они могут обеспечить значительную защиту в случае короткого замыкания и предотвратить выход из строя вашей платы или возгорание, особенно в системе с высокой мощностью.

Выбор подходящего автоматического выключателя

Некоторые инженеры делают защиту своих цепей слишком мощной, чтобы избежать случайного срабатывания, но часто они выбирают автоматический выключатель с гораздо более высоким номиналом, чем необходимо. Номинальный ток автоматического выключателя показывает максимальный ток, который автоматический выключатель может поддерживать при комнатной температуре. Например, автоматический выключатель на 10 А будет поддерживать ток 10 А без срабатывания. Типичный автоматический выключатель на 4А с медленным профилем срабатывания может выдержать моментальный скачок тока до 10 А без ложного срабатывания.

Существуют различные термины, используемые для описания характеристик автоматических выключателей. Термины вроде «защита от воспламенения», «водонепроницаемость» и «пыленепроницаемость» используются для описания автоматических выключателей. Однако эти термины оставляют место для двусмысленности, если в документации компонента не указаны конкретные отраслевые стандарты. Всегда следует сравнивать указанные стандарты для вашего автоматического выключателя с предполагаемым применением при выборе защиты для вашей платы. Не забудьте включить соответствующие стандарты в ваш перечень материалов.

Автоматические выключатели с разъемными клеммами легко устанавливать и заменять. Их также можно паять, особенно автоматические выключатели с отверстиями для монтажа. Очевидно, что соединения на винтовых клеммах более надежны и подходят для приложений с высоким током и в условиях, где может возникнуть проблема вибрации. Не все автоматические выключатели с винтовыми клеммами можно прикрепить к вашей печатной плате через монтажные отверстия, и вам нужно будет исследовать эти выключатели перед тем, как пытаться включить их в вашу печатную плату.

Надежная защита цепей в промышленной системе

Что включить в ваш перечень материалов

Если вы отправляете на контрактное производство целую сборку (включая проводку, кабельные жгуты, корпус и т. д.) для массового производства, то любые компоненты, которые являются частью собранного продукта, должны быть включены в перечень материалов. Это включает любой автоматический выключатель, который будет подключен к печатной плате. Это также должно включать любой блок винтовых клемм и подвесные провода, которые обеспечат необходимые электрические соединения обратно к печатной плате.

Если вы отправляете на сборку только печатную плату, и автоматический выключатель будет установлен на печатной плате, то он должен быть включен в перечень материалов для сборщика. Если предполагается проведение испытаний в цепи на линии с собранной платой (проверка срабатывания выключателя), сборщику необходимо знать напряжение и ток, при которых срабатывает выключатель; это можно указать в описании компонента для перечня материалов.

Когда вам нужно включить компоненты, такие как автоматический выключатель, в ваш готовый продукт, убедитесь, что вы используете полный набор инструментов для проектирования печатных плат в Altium Designer^® для разработки вашей печатной платы. Altium Designer включает в себя возможности проектирования кабельных жгутов, которые могут проверять логические соединения с внешними компонентами, такими как автоматический выключатель, а также пользовательские кабельные жгуты и сборки кабелей. Когда вы закончите проектирование и захотите отправить файлы вашему производителю, платформа Altium 365^™ упрощает сотрудничество и обмен проектами.

Мы только коснулись поверхности возможностей Altium Designer на Altium 365. Начните вашу бесплатную пробную версию Altium Designer + Altium 365 сегодня.