Apsauga nuo grandinių niekada nebus elektronikos kūrimo pabaiga

Apsauga nuo grandinių yra kaip draudimas; geriausiu atveju tai gali būti traktuojama kaip paskesnė mintis, ir netgi to nepakanka, kai sumontuojama vietoje. Nepakankamos investicijos į draudimą gali kelti pavojų stabiliam įmonės veikimui, tačiau netinkama grandinės apsauga gali sukelti rimtesnių padarinių, tokių kaip gyvybės praradimas.

Mes iliustruojame grandinės apsaugos svarbą šveicariniam skrydžiui 111, išvykusiam iš Jono f. Kennedy tarptautinis oro uostas Niujorke, 1998 m. Rugsėjo 2 d. Skrydį vykdė 7 metų McDonnell Douglas md-11, kuris neseniai patobulino savo pramogų skrydžio metu (IFE) sistemą. Dūmas praėjus 52 minutėms po pakilimo, kabina staiga ir įgula iš karto paskelbė reagavimo į avarinę padėtį bandymą pakeisti į halifaksą, oro uostą, tačiau dėl kabinos lubų elektrinis valdymo laidas gaisrą sudegino ir nesugadino. per 8 km jūroje nuo Naujosios Škotijos krantų, žuvo visi 215 keleiviai ir 14 įgulos narių.

Avarijos tyrimas nustatė, kad pagrindinė avarijos priežastis buvo viename naujojo IFE skyriuje naudojamos medžiagos ir kad medžiagos, kurios turėjo būti atsparios ugniai, sudegė ir pasklido kritinėse valdymo linijose. Nors neįmanoma tiksliai pasakyti, manoma, kad gaisro priežastis buvo elektros lankas tarp IFE laidų. Nors šiuose laiduose yra įmontuoti grandinės pertraukikliai, jie nesklinda dėl lanko. Tai tikras 229 mirties atvejis, kurį sukėlė netinkama grandinės apsauga. Dabar tokiose schemose yra apsaugotos lanko gedimų aptikimo priemonės, kad suveiktų, kai jaučiamas lankas (neįskaitant lanko, kurį sukuria įprastos operacijos, tokios kaip mygtuko paspaudimas).

„USB-pd“ kelia daugiau pavojų

Nors Šveicarijos MD-11 sukelia elektros, o ne elektroninis gedimas, tačiau dabar vis daugiau grandinių yra pakankamos, kad būtų galima sukurti įtampos ir srovės lankus (ir gali sukelti pavojų gyvybės gaisrui), pavyzdžiui, atnaujinant USB maitinimo šaltinį. (USB - PD) gali palaikyti iki 20 v ir 5 a (maksimali 100 w galia) aukštos įtampos ir srovės. Palyginti su c tipo USB 5 V įtampa ir 3 A srove (15 W), „usb-pd“ atnaujinimas yra didelis patobulinimas, tačiau jis taip pat labai padidina pavojaus galimybę.

Be rizikos, susijusios su aukšta įtampa ir srove, „usb-pd“ gali sukelti kitų problemų, kai naudojama su c tipo USB jungtimis ir kabeliais. Taip yra todėl, kad c tipo USB jungties kaiščiai yra tik 0,5 mm, tai yra penktadalis a ir b tipo jungčių atstumo, taigi padidėja trumpojo jungimo rizika dėl nedidelio jungties iškraipymo įdėjimas ar pašalinimas. Priemaišos, kurios kaupiasi jungties viduje, gali turėti panašų poveikį. Be to, c tipo USB populiarumas lėmė reikšmingą kabelių plėtrą, nors daugelis kabelių vis dar negali perduoti 100 W galios, tačiau jie nėra identifikuoti. Tačiau šie ženklai negarantuoja saugumo; Jei vartotojas nori naudoti nenustatytą kabelį, jį taip pat galima lengvai prijungti prie „usb-pd“ lizdo kaip ir kvalifikuotą kabelį.

Lankai nėra vienintelis pavojus, kai „usb-pd“ naudojamas esant aukštai įtampai ir srovei. Kadangi pagrindinės magistralės maitinimo kaištis yra labai arti kitų jungties kaiščių, trumpasis jungimas gali lengvai sukelti pasroviui naudojamą elektroniką tokiam elektros energijos viršįtampiui, kaip 20 V trumpojo jungimo įtampa, dėl kurio gali kilti gedimas. Pavyzdžiui, vieno metro ilgio USB laido induktyvumas gali „svyruoti“, todėl didžiausia įtampa gali būti daug didesnė nei 20 V trumpojo jungimo įtampa (kartais dvigubai didesnė). Kai kuriose programose dėl pasroviui veikiančios įrangos, kuriai įtakos turi viršįtampis, gedimas gali sukelti saugos problemų, nes labiausiai pažeidžiami yra tie įtaisai, kurie dažniausiai naudojami kabelių maksimaliai darbinei srovei ir įtampai valdyti.

Visa grandinės apsauga

„Usb-pd“ gali gaminti lankus ar sugadinti komponentus, kai veikia didžiausia vardine srove ir įtampa, todėl negalima sakyti, kad apsaugos grandinė yra visiškai nenaudinga. Programose, kuriose dažnai naudojamas didžiausio galingumo „usb-pd“ režimas, pavyzdžiui, kraunant nešiojamojo kompiuterio akumuliatorių, turi būti užtikrinta visa grandinės apsauga.

Pereinamojo laikotarpio įtampos slopinimo (TVS) diodai, įmontuoti tarp c tipo USB lizdo kaiščio ir žemės, yra gana paprasta ir nebrangi grandinės apsauga. Esant trumpalaikiam trumpajam jungimui, TVS diodas „suspaudžia“ didžiausią įtampą iki tokio lygio, kurį atlaikys prijungta dalis. Nors TVS diodai užtikrina gerą trumpalaikę apsaugą, jie nėra idealūs esant nuolatiniams viršįtampiams. Norint išspręsti šias problemas, reikalinga papildoma grandinė, panaši į apsaugą nuo viršįtampio, suporuota su n-kanalo MOSFET. Nepertraukiamo viršįtampio metu apsauga suaktyvina „nMOSFET“, kad atjungtų apkrovą nuo įvesties ir taip apsaugotų nuo perkrauto prijungto pasrovio įrenginio. Bet TVS diodai, apsaugai ir „nmosfets“ vis tiek negali atlaikyti visų įtampos atvejų; Kartais aplink USB laidus įvyksta trumpasis jungimas. Tokiu atveju lizdo induktyvumas yra labai mažas, todėl įtampa kyla greičiau nei apsauginio įtaiso ir nMOSFET reagavimo greitis, todėl įtampos kilimo laikui prailginti galima naudoti daugiau užspaudimo įtaisų, kad apsaugos įtaisas turėtų pakankamai laikas nukirpti.

Visapusiška apsauga praktiškai padidina „usb-pd“ programų sąnaudas ir sudėtingumą, tačiau to galima išvengti pasirinkus tinkamus komponentus. Dabar gamintojai pradeda siūlyti integruotus įrenginius, kurie sujungia TVS diodus, apsaugą ir spaustukus į vieną paketą („nMOSFET“ paprastai laikomi atskira mikroschema), taupydami pinigus ir vietą, tuo pačiu supaprastindami „usb-pd“ apsaugos dizainą.

išvada

Circuit protection will never be the end of electronics development. However, solution development engineers need to have the knowledge to take appropriate protective measures to prevent material damage and prevent people from injury or even death. Apsauga nuo grandinių yra kaip draudimas; geriausiu atveju tai gali būti traktuojama kaip paskesnė mintis, ir netgi to nepakanka, kai sumontuojama vietoje. Nepakankamos investicijos į draudimą gali kelti pavojų stabiliam įmonės veikimui, tačiau netinkama grandinės apsauga gali sukelti rimtesnių padarinių, tokių kaip gyvybės praradimas.


Mes iliustruojame grandinės apsaugos svarbą šveicariniam skrydžiui 111, išvykusiam iš Jono f. Kennedy tarptautinis oro uostas Niujorke, 1998 m. Rugsėjo 2 d. Skrydį vykdė 7 metų McDonnell Douglas md-11, kuris neseniai patobulino savo pramogų skrydžio metu (IFE) sistemą. Dūmas praėjus 52 minutėms po pakilimo, kabina staiga ir įgula iš karto paskelbė reagavimo į avarinę padėtį bandymą pakeisti į halifaksą, oro uostą, tačiau dėl kabinos lubų elektrinis valdymo laidas gaisrą sudegino ir nesugadino. per 8 km jūroje nuo Naujosios Škotijos krantų, žuvo visi 215 keleiviai ir 14 įgulos narių.

Avarijos tyrimas nustatė, kad pagrindinė avarijos priežastis buvo viename naujojo IFE skyriuje naudojamos medžiagos ir kad medžiagos, kurios turėjo būti atsparios ugniai, sudegė ir pasklido kritinėse valdymo linijose. Nors neįmanoma tiksliai pasakyti, manoma, kad gaisro priežastis buvo elektros lankas tarp IFE laidų. Nors šiuose laiduose yra įmontuoti grandinės pertraukikliai, jie nesklinda dėl lanko. Tai tikras 229 mirties atvejis, kurį sukėlė netinkama grandinės apsauga. Dabar tokiose schemose yra apsaugotos lanko gedimų aptikimo priemonės, kad suveiktų, kai jaučiamas lankas (neįskaitant lanko, kurį sukuria įprastos operacijos, tokios kaip mygtuko paspaudimas).

„USB-pd“ kelia daugiau pavojų

Nors Šveicarijos MD-11 sukelia elektros, o ne elektroninis gedimas, tačiau dabar vis daugiau grandinių yra pakankamos, kad būtų galima sukurti įtampos ir srovės lankus (ir gali sukelti pavojų gyvybės gaisrui), pavyzdžiui, atnaujinant USB maitinimo šaltinį. (USB - PD) gali palaikyti iki 20 v ir 5 a (maksimali 100 w galia) aukštos įtampos ir srovės. Palyginti su c tipo USB 5 V įtampa ir 3 A srove (15 W), „usb-pd“ atnaujinimas yra didelis patobulinimas, tačiau jis taip pat labai padidina pavojaus galimybę.

Be rizikos, susijusios su aukšta įtampa ir srove, „usb-pd“ gali sukelti kitų problemų, kai naudojama su c tipo USB jungtimis ir kabeliais. Taip yra todėl, kad c tipo USB jungties kaiščiai yra tik 0,5 mm, tai yra penktadalis a ir b tipo jungčių atstumo, taigi padidėja trumpojo jungimo rizika dėl nedidelio jungties iškraipymo įdėjimas ar pašalinimas. Priemaišos, kurios kaupiasi jungties viduje, gali turėti panašų poveikį. Be to, c tipo USB populiarumas lėmė reikšmingą kabelių plėtrą, nors daugelis kabelių vis dar negali perduoti 100 W galios, tačiau jie nėra identifikuoti. Tačiau šie ženklai negarantuoja saugumo; Jei vartotojas nori naudoti nenustatytą kabelį, jį taip pat galima lengvai prijungti prie „usb-pd“ lizdo kaip ir kvalifikuotą kabelį.

Lankai nėra vienintelis pavojus, kai „usb-pd“ naudojamas esant aukštai įtampai ir srovei. Kadangi pagrindinės magistralės maitinimo kaištis yra labai arti kitų jungties kaiščių, trumpasis jungimas gali lengvai sukelti pasroviui naudojamą elektroniką tokiam elektros energijos viršįtampiui, kaip 20 V trumpojo jungimo įtampa, dėl kurio gali kilti gedimas. Pavyzdžiui, vieno metro ilgio USB laido induktyvumas gali „svyruoti“, todėl didžiausia įtampa gali būti daug didesnė nei 20 V trumpojo jungimo įtampa (kartais dvigubai didesnė). Kai kuriose programose dėl pasroviui veikiančios įrangos, kuriai įtakos turi viršįtampis, gedimas gali sukelti saugos problemų, nes labiausiai pažeidžiami yra tie įtaisai, kurie dažniausiai naudojami kabelių maksimaliai darbinei srovei ir įtampai valdyti.

Visa grandinės apsauga

„Usb-pd“ gali gaminti lankus ar sugadinti komponentus, kai veikia didžiausia vardine srove ir įtampa, todėl negalima sakyti, kad apsaugos grandinė yra visiškai nenaudinga. Programose, kuriose dažnai naudojamas didžiausio galingumo „usb-pd“ režimas, pavyzdžiui, kraunant nešiojamojo kompiuterio akumuliatorių, turi būti užtikrinta visa grandinės apsauga.

Pereinamojo laikotarpio įtampos slopinimo (TVS) diodai, įmontuoti tarp c tipo USB lizdo kaiščio ir žemės, yra gana paprasta ir nebrangi grandinės apsauga. Esant trumpalaikiam trumpajam jungimui, TVS diodas „suspaudžia“ didžiausią įtampą iki tokio lygio, kurį atlaikys prijungta dalis. Nors TVS diodai užtikrina gerą trumpalaikę apsaugą, jie nėra idealūs esant nuolatiniams viršįtampiams. Norint išspręsti šias problemas, reikalinga papildoma grandinė, panaši į apsaugą nuo viršįtampio, suporuota su n-kanalo MOSFET. Nepertraukiamo viršįtampio metu apsauga suaktyvina „nMOSFET“, kad atjungtų apkrovą nuo įvesties ir taip apsaugotų nuo perkrauto prijungto pasrovio įrenginio. Bet TVS diodai, apsaugai ir „nmosfets“ vis tiek negali atlaikyti visų įtampos atvejų; Kartais aplink USB laidus įvyksta trumpasis jungimas. Tokiu atveju lizdo induktyvumas yra labai mažas, todėl įtampa kyla greičiau nei apsauginio įtaiso ir nMOSFET reagavimo greitis, todėl įtampos kilimo laikui prailginti galima naudoti daugiau užspaudimo įtaisų, kad apsaugos įtaisas turėtų pakankamai laikas nukirpti.

Visapusiška apsauga praktiškai padidina „usb-pd“ programų sąnaudas ir sudėtingumą, tačiau to galima išvengti pasirinkus tinkamus komponentus. Dabar gamintojai pradeda siūlyti integruotus įrenginius, kurie sujungia TVS diodus, apsaugą ir spaustukus į vieną paketą („nMOSFET“ paprastai laikomi atskira mikroschema), taupydami pinigus ir vietą, tuo pačiu supaprastindami „usb-pd“ apsaugos dizainą.