電路防護網

① 如何設計靜電防護電路

1. 對於大部分工程師來說，ESD是一種挑戰，不僅要保護昂貴的電子元件不被ESD損毀，還要保證萬一出現ESD事件後系統仍能繼續運行。這就需要對ESD沖擊時發生了什麼做深入的了解，才能設計出正確的ESD保護電路。

2. 我們的手都曾有過靜電放電(ESD)的體驗，即使只是從地毯上走過然後觸摸某些金屬部件也會在瞬間釋放積累起來的靜電。我們許多人都曾抱怨在實驗室中使用 導電毯、ESD靜電腕帶和其它要求來滿足工業ESD標准。我們中也有不少人曾經因為粗心大意使用未受保護的電路而損毀昂貴的電子元件。
   對某些人來說ESD是一種挑戰，因為需要在處理和組裝未受保護的電子元件時不能造成任何損壞。這是一種電路設計挑戰，因為需要保證系統承受住ESD的沖擊，之後仍能正常工作，更好的情況是經過ESD事件後不發生用戶可覺察的故障。
   

   與人們的常識相反，設計人員完全可以讓系統在經過ESD事件後不發生故障並仍能繼續運行。將這個目標謹記在心，下面讓我們更好地理解ESD沖擊時到底發生了什麼，然後介紹如何設計正確的系統架構來應對ESD。

3. 將一個電容充電到高電壓(一般是2kV至8kV)，然後通過閉合開關將電荷釋放進准備承受ESD沖擊的「受損」器件(圖1)。電荷的極性可以是正也可以是負，因此必須同時處理好正負ESD兩種情況。破 壞受損電路的高瞬態電壓一般具有幾個納秒的上升時間和大約100納秒的放電時間。受損電路不同，對正負沖擊的敏感性可能也有很大的不同，因此你需 要同時處理好正負沖擊。人體模型(HMB)和機器模型(MM)這兩種最常見模型之間的區別主要在於串聯電阻。人體模型的導電性沒有金屬那麼好。

4. 

   浪涌電流應該被限制，而信號應該保持相對局部地的穩定性。如前所述，HBM和MM之間的性能區別是非常大的。在許多情況下，在TVS器件之前增加一些串聯電阻有助於限制電流浪涌，並減少地線反彈。與HBM一樣，最終結果是減少系統應力。
   通常帶寬限制本身不會解決ESD問題。低通濾波器對小型ESD的衰減也要求60dB至150dB才能消除瞬態電壓，這對簡單的無源濾波器來說是很難做到的。TVS限壓器可以將信號下拉到電源軌之間。
   然後一階RC電路可以用來保持信號的完整性(圖4)。電容也可以穩定相對於局部地的輸入電壓。這種方法可以很好地保護數量很多的低帶寬輸入，包括「設置並忘記的」控制線、感測器輸入和類似對象。
   雖然我們討論的大部分內容是保護PCB的輸入埠，但輸出埠保護也是類似的。TVS限壓器和附加電阻在這里也很合適。限制電壓有助於防止半導體損壞，並保護具有電壓限制的其它部件。
   串聯電阻也有助於地的穩定。此外，讓ESD浪涌電流遠離數字晶元的I/O單元可以防止晶元內部出現地線反彈，從而允許處理器在外部限壓器吸收浪涌電流沖擊時保持正常工作。

5. 基於多種原因，IC內部的ESD保護功能有些折衷。矽片和金屬都針對IC的核心功能作了優化，不適合用於大電流工作。專門的TVS器件使用針對大電流電路優化過的矽片，具有比普通CMOS中的PN結更高的性能。
   另外，具有大電流ESD保護功能的I/O單元會佔用相當大的空間，從而推升IC成本。而且IC上的高頻引腳通常沒辦法附加大尺寸的ESD保護電路，因為它會產生容性負載。
   作為一般經驗，晶元內部的ESD保護程度只是足以完成IC生產並焊接到PCB上，但缺少應用環境通常需要的魯棒性保護性能。如果連接需要離開PCB，通常需要利用外部裝置進行進一步的保護。

6. 正確設計的通信埠會使用魯棒性的協議，協議中包含了通用使用循環冗餘檢查(CRC)編碼來測試數據的完整性。乙太網、USB和CAN匯流排都開發了CRC 編碼並隨數據一起傳送。設計正確的接收器將檢查CRC編碼是否匹配所發送的數據。如果不匹配，表示要麼數據要麼CRC編碼發生了錯誤，將發出重新發送數據 的請求。
   由於ESD事件持續時間不到100ns，因此CRC檢查、驗證和重新發送過程通常以不可見的方式處理ESD。最終用戶一般從未意識到損壞的信息得到了糾正。其它一些協議的結構中沒有保護措施。
   I2C、串列外設介面(SPI)和系統管理匯流排(SMBus)通信設計在PCB上工作，無法驗證和糾正數據。如果有些數據要離開電路板，確保你有方法驗證數據的有效性。
   大 多數現代通信路徑採用差分方式，即使用某種形式的低壓差分信號(LVDS)。每個LVDS連接需要像所有其它信號一樣受到TVS保護。磁場隔離(乙太網 常用)和共模扼流圈有助於解決由於ESD事件中的地線反彈產生的共模變化問題。在輸入信號與PCB不共享同一個地時，應該採取光學隔離或磁場隔離措施。要求完善的數據完整性但不包含誤碼檢查的高速數據流在防止ESD沖擊方面難度特別大。理解器件如何提供高於1GB/s的串列數據速率和完整的通信協議保護可以避免這個問題。

7. 離開或進入電路板的任何模擬信號都需要基本的TVS保護。需要考慮連接通道的帶寬以判斷下一步應採取其它什麼措施。大多數模擬控制信號、運動控制系統、音 頻和指示燈不需要更多的措施，因為所用器件的響應時間較長。射頻前端是通信通道的物理層，由作為協議一部分的檢錯機制提供自我糾正。硬體只能提供這么多保護。如果系統中心的某個處理器需要完成監聽和控制，那麼還需要一些選項。這里介紹的技術能使你的處理器不再丟失，或需要經過復位周期。在這個主機控制下到底發生了什麼則是需要考慮的另外一回事。一般來說，你需要在處理器代碼中編入一些智能，以便它能識別錯誤的信息並進行正確的處理。通過時分輪詢埠可以方便地解決慢速檢測和控制線問題。由於ESD事件非常短暫，如果對幾個毫秒內的多個樣本來說埠上的數據保持穩定，那麼系統就不存在ESD這種災難**件。此外，作為再現過程的一部分，輸出可以被刷新。如果處理器是存儲器單元這一步是不需要的，但如果數據是通過遠程鎖定的，那就需要用刷新常式來管理破壞事件。

② 請高手指導51單片機掉電保護電路的設計

1、在電路板的供電上增加一個超級電容，保證掉電狀態電壓可專以緩慢下降，屬例如5V降到4.5V約0.5秒的時間。
2、使用T0中斷提供時鍾，每0.1秒對電源電壓采樣一次，當電壓下降到4.7V時，開始保存數據操作。操作完畢後單片機進入休眠。
3、之間和之後的工作應該沒有問題了吧？用24C01，X25045等等做數據存儲器都可以，建議用25045.

③ 直流電路過流保護

經濟點的就是加熔斷器了，這是最基本的保護，再就是如果你這個電壓等級應該是工內業上用的吧，要是工容業上用，應該還要加入接地保護，因為直流系統是允許短時間一極接地運行的，但這樣很危險，所以要加接地保護，當存在一極接地時，會發出報警，提示趕緊查找接地點，消除接地故障。如果你這個系統裡面存在蓄電池組，那麼還要配置充電機，現在的充電產品裡面都有比較完善的保護的。

④ 怎麼來設計一個防過壓電路來保護單片機

這個穩壓二極體功率要大，要不瞬間就燒了，再二極體前面加個可恢復保險絲，電壓一高，穩壓專二極體分流電流增屬大，電流一大保險絲斷開，這樣就不叫安全了。我有一次弄了個穩壓二極體 電壓給接反了，以上電 瞬間二極體就費了，1W的二極體。

⑤ 製作電路板的時候。電路保護綠油是什麼時候上的

你要搞清楚，這種被你稱作綠漆的物質不是那麼簡單。
這在行業里叫：阻焊劑內，其具有耐高溫，高容附著力不脫落，絕緣強度高等特點。目的是為了在自動焊接機中能正常焊接電子元器件，而不會產生短路、連焊等故障。
線路板生產中經過的工序大致如下：清洗板材——落料——絲網印刷——腐蝕——清洗——鑽孔——印刷阻焊劑——烘乾——印刷助焊劑——烘乾整平——印刷字元——烘乾——包裝。
如果你自己私下裡做一個板子，那就不需要用「綠漆」了。

⑥ 中國鐵路兩側都有安裝防護網嗎

關鍵區域主要通過視頻監控、異物侵限系統等實現比較自動化的監測，大量的鐵路沿線，如果是導電的異物是可以通過軌道電路看到的，其他的是不能自動發現的，主要是靠防護網隔離和人為管理。所以，實際上如果是人為破壞，目前是不能完全防控的，事實上人為破壞也有發生

如果放置了異物，後果會如何呢，前面有人提到了動車頭車排障器和機車排障器，這個設備的就是「軌道列車排除線路上可能存在的障礙物以避免發生脫軌等運行事故的安全防護裝置。」，動車排障高度在150mm-250mm左右（具體沒查標准，各位指教），再小的東西後面有「掃石器」，

所以如果單純的放置小的可移動的障礙物，基本上對不會造成嚴重影響，一般會碰撞停車，有的破壞者會用扳手固定，或者類似三腳架之類的大型裝置，當然撞擊後果也主要是車輛會損壞。

（70-80公斤，非固定異物（人），侵線後的圖）

目前鐵路系統正在規劃和考慮對高鐵沿線的防護網進行監控，包括紅外技術、電路技術等，但線路很長，確實投入比較大，所以目前據我了解到情況，並沒有推廣的計劃。

⑦ 浪涌保護電路的工作原理

浪涌保護電路的工復作制原理如下：

R1、C1、D1以及R2、C2、D2構成的是尖峰脈沖吸收電路。

目的是為了防止Q1截止時，開關變壓器一次側產生的反向電動勢（極性：上負下正）將Q1擊穿。

因為開關變壓器二次側輸出的交流信號頻率很高40KHz以上，這要求整流二極體的開關速度必須要足夠高才行，一般開關電源的整流電路採用一個快恢復二極體進行半波整流，降低整流二極體的開關損耗，而快恢復二極體的正向壓降較大，如果採用橋式整流，二級管的壓降會增倍，二極體的功耗會增多。

⑧ 如何設計AD采樣保護電路

老實說：用AD做充電保護電路實在是太奢侈了，也只有高級電源或者高校里會有人這么版做。一般工程上通權用電源都用模擬電路來做充電保護電路，又便宜又方便。
具體操作大致是：在電源的輸出端，並接一個電阻支路，大概由2-4個電阻串聯而成，從中間抽頭，然後根據你需要的電源電壓計算電阻的具體阻值，使這個抽頭的電壓變動范圍在0-5V之間（根據最基本的電路分析定理，這個電阻抽樣網路中點電壓會隨著電源電壓變化而變化），電阻必須選用精密電阻。然後把這個抽頭的電壓送AD和單片機進行轉換和比較，把控制信息通過單片機的管腳輸出，驅動MOS管或者繼電器導通或截斷充電迴路。
再告訴你一個模電做的辦法，一般是用基準電源TL431之類和電壓比較器做，抽樣電阻網路也同樣，但成本省得多，只有AD方法的幾分之一。