电路防护网

① 如何设计静电防护电路

1. 对于大部分工程师来说，ESD是一种挑战，不仅要保护昂贵的电子元件不被ESD损毁，还要保证万一出现ESD事件后系统仍能继续运行。这就需要对ESD冲击时发生了什么做深入的了解，才能设计出正确的ESD保护电路。

2. 我们的手都曾有过静电放电(ESD)的体验，即使只是从地毯上走过然后触摸某些金属部件也会在瞬间释放积累起来的静电。我们许多人都曾抱怨在实验室中使用 导电毯、ESD静电腕带和其它要求来满足工业ESD标准。我们中也有不少人曾经因为粗心大意使用未受保护的电路而损毁昂贵的电子元件。
   对某些人来说ESD是一种挑战，因为需要在处理和组装未受保护的电子元件时不能造成任何损坏。这是一种电路设计挑战，因为需要保证系统承受住ESD的冲击，之后仍能正常工作，更好的情况是经过ESD事件后不发生用户可觉察的故障。
   

   与人们的常识相反，设计人员完全可以让系统在经过ESD事件后不发生故障并仍能继续运行。将这个目标谨记在心，下面让我们更好地理解ESD冲击时到底发生了什么，然后介绍如何设计正确的系统架构来应对ESD。

3. 将一个电容充电到高电压(一般是2kV至8kV)，然后通过闭合开关将电荷释放进准备承受ESD冲击的“受损”器件(图1)。电荷的极性可以是正也可以是负，因此必须同时处理好正负ESD两种情况。破 坏受损电路的高瞬态电压一般具有几个纳秒的上升时间和大约100纳秒的放电时间。受损电路不同，对正负冲击的敏感性可能也有很大的不同，因此你需 要同时处理好正负冲击。人体模型(HMB)和机器模型(MM)这两种最常见模型之间的区别主要在于串联电阻。人体模型的导电性没有金属那么好。

4. 

   浪涌电流应该被限制，而信号应该保持相对局部地的稳定性。如前所述，HBM和MM之间的性能区别是非常大的。在许多情况下，在TVS器件之前增加一些串联电阻有助于限制电流浪涌，并减少地线反弹。与HBM一样，最终结果是减少系统应力。
   通常带宽限制本身不会解决ESD问题。低通滤波器对小型ESD的衰减也要求60dB至150dB才能消除瞬态电压，这对简单的无源滤波器来说是很难做到的。TVS限压器可以将信号下拉到电源轨之间。
   然后一阶RC电路可以用来保持信号的完整性(图4)。电容也可以稳定相对于局部地的输入电压。这种方法可以很好地保护数量很多的低带宽输入，包括“设置并忘记的”控制线、传感器输入和类似对象。
   虽然我们讨论的大部分内容是保护PCB的输入端口，但输出端口保护也是类似的。TVS限压器和附加电阻在这里也很合适。限制电压有助于防止半导体损坏，并保护具有电压限制的其它部件。
   串联电阻也有助于地的稳定。此外，让ESD浪涌电流远离数字芯片的I/O单元可以防止芯片内部出现地线反弹，从而允许处理器在外部限压器吸收浪涌电流冲击时保持正常工作。

5. 基于多种原因，IC内部的ESD保护功能有些折衷。硅片和金属都针对IC的核心功能作了优化，不适合用于大电流工作。专门的TVS器件使用针对大电流电路优化过的硅片，具有比普通CMOS中的PN结更高的性能。
   另外，具有大电流ESD保护功能的I/O单元会占用相当大的空间，从而推升IC成本。而且IC上的高频引脚通常没办法附加大尺寸的ESD保护电路，因为它会产生容性负载。
   作为一般经验，芯片内部的ESD保护程度只是足以完成IC生产并焊接到PCB上，但缺少应用环境通常需要的鲁棒性保护性能。如果连接需要离开PCB，通常需要利用外部装置进行进一步的保护。

6. 正确设计的通信端口会使用鲁棒性的协议，协议中包含了通用使用循环冗余检查(CRC)编码来测试数据的完整性。以太网、USB和CAN总线都开发了CRC 编码并随数据一起传送。设计正确的接收器将检查CRC编码是否匹配所发送的数据。如果不匹配，表示要么数据要么CRC编码发生了错误，将发出重新发送数据 的请求。
   由于ESD事件持续时间不到100ns，因此CRC检查、验证和重新发送过程通常以不可见的方式处理ESD。最终用户一般从未意识到损坏的信息得到了纠正。其它一些协议的结构中没有保护措施。
   I2C、串行外设接口(SPI)和系统管理总线(SMBus)通信设计在PCB上工作，无法验证和纠正数据。如果有些数据要离开电路板，确保你有方法验证数据的有效性。
   大 多数现代通信路径采用差分方式，即使用某种形式的低压差分信号(LVDS)。每个LVDS连接需要像所有其它信号一样受到TVS保护。磁场隔离(以太网 常用)和共模扼流圈有助于解决由于ESD事件中的地线反弹产生的共模变化问题。在输入信号与PCB不共享同一个地时，应该采取光学隔离或磁场隔离措施。要求完善的数据完整性但不包含误码检查的高速数据流在防止ESD冲击方面难度特别大。理解器件如何提供高于1GB/s的串行数据速率和完整的通信协议保护可以避免这个问题。

7. 离开或进入电路板的任何模拟信号都需要基本的TVS保护。需要考虑连接通道的带宽以判断下一步应采取其它什么措施。大多数模拟控制信号、运动控制系统、音 频和指示灯不需要更多的措施，因为所用器件的响应时间较长。射频前端是通信通道的物理层，由作为协议一部分的检错机制提供自我纠正。硬件只能提供这么多保护。如果系统中心的某个处理器需要完成监听和控制，那么还需要一些选项。这里介绍的技术能使你的处理器不再丢失，或需要经过复位周期。在这个主机控制下到底发生了什么则是需要考虑的另外一回事。一般来说，你需要在处理器代码中编入一些智能，以便它能识别错误的信息并进行正确的处理。通过时分轮询端口可以方便地解决慢速检测和控制线问题。由于ESD事件非常短暂，如果对几个毫秒内的多个样本来说端口上的数据保持稳定，那么系统就不存在ESD这种灾难**件。此外，作为再现过程的一部分，输出可以被刷新。如果处理器是存储器单元这一步是不需要的，但如果数据是通过远程锁定的，那就需要用刷新例程来管理破坏事件。

② 请高手指导51单片机掉电保护电路的设计

1、在电路板的供电上增加一个超级电容，保证掉电状态电压可专以缓慢下降，属例如5V降到4.5V约0.5秒的时间。
2、使用T0中断提供时钟，每0.1秒对电源电压采样一次，当电压下降到4.7V时，开始保存数据操作。操作完毕后单片机进入休眠。
3、之间和之后的工作应该没有问题了吧？用24C01，X25045等等做数据存储器都可以，建议用25045.

③ 直流电路过流保护

经济点的就是加熔断器了，这是最基本的保护，再就是如果你这个电压等级应该是工内业上用的吧，要是工容业上用，应该还要加入接地保护，因为直流系统是允许短时间一极接地运行的，但这样很危险，所以要加接地保护，当存在一极接地时，会发出报警，提示赶紧查找接地点，消除接地故障。如果你这个系统里面存在蓄电池组，那么还要配置充电机，现在的充电产品里面都有比较完善的保护的。

④ 怎么来设计一个防过压电路来保护单片机

这个稳压二极管功率要大，要不瞬间就烧了，再二极管前面加个可恢复保险丝，电压一高，稳压专二极管分流电流增属大，电流一大保险丝断开，这样就不叫安全了。我有一次弄了个稳压二极管 电压给接反了，以上电 瞬间二极管就费了，1W的二极管。

⑤ 制作电路板的时候。电路保护绿油是什么时候上的

你要搞清楚，这种被你称作绿漆的物质不是那么简单。
这在行业里叫：阻焊剂内，其具有耐高温，高容附着力不脱落，绝缘强度高等特点。目的是为了在自动焊接机中能正常焊接电子元器件，而不会产生短路、连焊等故障。
线路板生产中经过的工序大致如下：清洗板材——落料——丝网印刷——腐蚀——清洗——钻孔——印刷阻焊剂——烘干——印刷助焊剂——烘干整平——印刷字符——烘干——包装。
如果你自己私下里做一个板子，那就不需要用“绿漆”了。

⑥ 中国铁路两侧都有安装防护网吗

关键区域主要通过视频监控、异物侵限系统等实现比较自动化的监测，大量的铁路沿线，如果是导电的异物是可以通过轨道电路看到的，其他的是不能自动发现的，主要是靠防护网隔离和人为管理。所以，实际上如果是人为破坏，目前是不能完全防控的，事实上人为破坏也有发生

如果放置了异物，后果会如何呢，前面有人提到了动车头车排障器和机车排障器，这个设备的就是“轨道列车排除线路上可能存在的障碍物以避免发生脱轨等运行事故的安全防护装置。”，动车排障高度在150mm-250mm左右（具体没查标准，各位指教），再小的东西后面有“扫石器”，

所以如果单纯的放置小的可移动的障碍物，基本上对不会造成严重影响，一般会碰撞停车，有的破坏者会用扳手固定，或者类似三脚架之类的大型装置，当然撞击后果也主要是车辆会损坏。

（70-80公斤，非固定异物（人），侵线后的图）

目前铁路系统正在规划和考虑对高铁沿线的防护网进行监控，包括红外技术、电路技术等，但线路很长，确实投入比较大，所以目前据我了解到情况，并没有推广的计划。

⑦ 浪涌保护电路的工作原理

浪涌保护电路的工复作制原理如下：

R1、C1、D1以及R2、C2、D2构成的是尖峰脉冲吸收电路。

目的是为了防止Q1截止时，开关变压器一次侧产生的反向电动势（极性：上负下正）将Q1击穿。

因为开关变压器二次侧输出的交流信号频率很高40KHz以上，这要求整流二极管的开关速度必须要足够高才行，一般开关电源的整流电路采用一个快恢复二极管进行半波整流，降低整流二极管的开关损耗，而快恢复二极管的正向压降较大，如果采用桥式整流，二级管的压降会增倍，二极管的功耗会增多。

⑧ 如何设计AD采样保护电路

老实说：用AD做充电保护电路实在是太奢侈了，也只有高级电源或者高校里会有人这么版做。一般工程上通权用电源都用模拟电路来做充电保护电路，又便宜又方便。
具体操作大致是：在电源的输出端，并接一个电阻支路，大概由2-4个电阻串联而成，从中间抽头，然后根据你需要的电源电压计算电阻的具体阻值，使这个抽头的电压变动范围在0-5V之间（根据最基本的电路分析定理，这个电阻抽样网路中点电压会随着电源电压变化而变化），电阻必须选用精密电阻。然后把这个抽头的电压送AD和单片机进行转换和比较，把控制信息通过单片机的管脚输出，驱动MOS管或者继电器导通或截断充电回路。
再告诉你一个模电做的办法，一般是用基准电源TL431之类和电压比较器做，抽样电阻网络也同样，但成本省得多，只有AD方法的几分之一。