详解便携式产品中的保护电路设计

现在的便携式电子产品中，电路保护的范围极宽，数量也多。正是这些保护元器件才实现了电子产品的安全性、可靠性和耐用性，并且减少了用户的维修次数、维修费用及设有手机及笔记本电脑对工作带来的影响。本文将详解各种便携式电子产品中的保护电路设计。

电路保护的重要性

现在的便携式电子产品中，电路保护的范围极宽，数量也多。这里举两个典型便携式电子产品来说明电路保护的重要性。1 手机手机的发展从单一的通话到能实现听音乐、拍照、上网、看电视、GPS等功能的智能手机，电路愈加复杂，而相应的保护电路范围也不断扩展。图1是手机中需要保护的各个部位。

图1 手机中需要保护的部件

2 笔记本电脑

笔记本电脑已成为一种时尚的便携式电子产品，最近开发出的“上网本”更受到年轻人的青睐。笔记本电脑比手机更复杂，其需要保护的部件范围更广（见图2）。

图2 笔记本电脑中需要保护的部件这里要说明的是，图1及图2中的便携式电子产品还不是最新的产品，但也能看出来电路保护的范围之广及数量之多，可见保护电路在这些产品中的重要性。正是这些保护元器件才实现了电子产品的安全性、可靠性和耐用性，并且减少了用户的维修次数、维修费用及设有手机及笔记本电脑对工作带来的影响。

保护元器件的种类及工作原理保护元器件分为三类：过流保护、过压保护及过流、过压保护。它们的基本工作原理如下。

1、过流保护

过流保护元件是一种非线性正温度系数热敏电阻（PPTC），如图3所示。一旦有过流状态出现，过大的电流让保护元件发热使阻值发生变化，由低阻态跃变为高阻态，从而限制电流，使被保护的电路免受过流损坏；在过流故障排除后，保护元件冷却，自动由高阻态转变为低阻态，恢复正常工作。这种保护元件称为自复式过流保护元件，如泰科电子公司的PolySwitchTM元件。

图3 PolySwitchTM元件工作电路

2 过压保护

过压保护元器件并联在被保护的电路上（见图4）。在输入电压未过压时，过压保护元器件呈高阻态，其泄漏电流甚微；一旦输入电压过压时，过压保护元器件在瞬间提供低阻抗通路，并将电压钳位于安全的低电压，从而保护电路免受过压损害。当输入电压降落到正常工作电压时，过压保护元器件会自动恢复到高阻态。

图4 过压保护元件工作电路

3 过流、过压保护

过流、过压保护器件是过流保护元件与过压保护元件组成的模块（集成电路），如图5所示。它能在输入电压过压或由于短路造成过流故障时，保护电路不受损害。

图5 过流、过压保护器件工作电路

便携式产品的保护元器件的特点

为满足便携式电子产品对保护元器件的要求，保护元器件应具有下述特点。

1 性能　　● 响应时间要短；　　● 自身的功耗要小，可延长电池寿命；　　● 性能稳定，并且寿命长；　　● 不影响被保护电路的性能；　　● 满足对环境的要求（无铅，符合RoHs规范）。

2 封装及尺寸　　● 贴片式（SMD）封装，满足SMT要求；　　● 封装尺寸小（占PCB面积小）及剖面高度小。

3 其他　　● 可以采用回流焊焊接工艺；　　● 价格低，降低产品成本。