TBU场效管触发器 打造绝佳的电路保护解决方案
- 周昱伶
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随着科技进步与信息产业的蓬勃发展，从近10年来电子产品的发展趋势可以发现，「轻、薄、短、小」的设计俨然已是现今电子产品的主流，基于此发展需求，电子产品内部的各种保护元件亦面临尺寸缩小的考验。除了元件尺寸及价格考量外，还要考虑到自身的保护元器件反应速度，譬如电子产品运作过程中，当遇到过电流、过电压及过温度时可能遭遇风险又或者遇到雷击的突发状况，电压必然会上升，内部线路则可能会被击穿，是否能及时提供适切保护，便成为很重要的环节。
保护元件可广泛应用在各类电子及工业产品中，包含消费型电子产品、手机及通信设备、医疗设备与汽车工业等。传统防止浪涌威胁的电路保护方案大多采用转移(分流)电涌或抑制浪涌激增。然而这些传统电路保护元器件只能有限度的保护这些电子设备。例如，半导体周边器件在电流处理能力方面本身有一些限制。再者用来作为主要保护工作的那些半导体设备，通常是以电容的形式加载于电路中(由于本身尺寸较大)，进而导致带宽受限。而非半导体电涌保护装置，例如气体放电管(GDT)，不会以电容的形式加载电路，还可以处理非常大的电流(数万安培)。不过，这些设备反应较慢，不能把电压保持得够低，进而有效提供保护作用。因此以往的保护方式会选择以TVS来搭配气体放电管(GDT)，以避免雷击和设备开关引起的瞬态激增电压所造成的损害。
然而真正具备完善的电路保护技术往往体积过大或价格昂贵。但是真的需要花大钱采购高价位的设备才可以轻松解决数百安培或数千瓦伏特的短路故障及抵挡浪涌的威胁吗？
目前市场上新推出的过电流/电压保护方法大多采用可以自动回复的PPTC(聚合物正温度系数)元件来保护电路，的确，选择这些具备自复式之电路保护技术产品，有助于把系统所引起故障的影响程度降到最低，减少其受影响的系统数量，并缩短系统维修所需花费的时间。但是这些PPTC元件的耐压质普遍较低(通常为几十伏)，如果电子设备在数十伏电压和数百毫安培电流的作用下工作持续较长一段时间(超过几毫秒)，就可能被瞬间的电压突波损坏。
如何才称得上是一个绝佳的电路保护解决方案？
美商柏恩(Bourns) ─电路保护解决方案领导厂商所推出的自复式过电流/电压保护方法。柏恩TBU(场效管触发器)则与传统保护的方式不同，它只用1个元件就替代了次级保护器和提供协调性的考量。当我们把TBU放入电路之后，电流会上升，这时候TBU就会打开，有效阻绝电流与电压，电路就会被保护。当电压上升之后，因为其反应速度非常快，代表电流也上升，TBU动作之后会阻绝电压与电流的部分。TBU是电流启动电压回复的元件。当TBU没有动作的时候，如同电阻；电流超过之后，开关直接打开来承接高阻；当电压回复之后，TBU回复原本工作状态。此产品设计者和制造商无疑提供了一种空间最佳化、降低成本、增强安全性的完美解决方法。
TBU是由金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)所构成，将其装置于系统电路中，即可透过MOSFET来实时监测电流并触发电路保护功能，并提供有效的屏障使敏感电子设备不会因受到大的突波电压或电流而损毁。一旦电流超过TBU装置的Itrigger(触发电流)，柏恩TBU即可在不到1微秒之内做出反应。当电路运行中，TBU的阻止线电流若小于标准值的1mA(毫安培)，TBU将会阻断突波电压通过。当电流突波瞬间消失后，电压跨过TBU且低于电压(Vreset)水平，其TBU装置将重置。无论是在没有直流偏压或者直流偏压低于重置电压(Vreset)的情况下，美商柏恩TBU总是能进行在线重置，并(如同无动力信号一样)始终保持正常工作状态。
TBU(场效管触发器)性能介绍
下面的测试结果显示TBU在快速上升的雷击波作用下的反应。测试时使用1 .2 / 50 μs的脉冲发生器作为电压源，其电压峰值设置为850V。测试是在没有分流设备的条件下进行的(即，没有GDT、半导体闸流管或MOV)，测试TBU的型号为P850-U180-WH。图中的蓝色迹线即表示输入波形(TBU的输入电压)，红色迹线则表示TBU的输出电压，绿色迹线表示TBU的输出电流，TBU可以在1 us内完成被触发，进而保护负载装置(其中峰值电压约50V，典型电压约25V，峰值电流600mA，典型电流200mA)。
美商柏恩的TBU场效管触发器是1款精密高速浪涌保护装置，主要用于防止电路短路、交流电源交叉、感应和雷击浪涌。下列试验证明了 TBU在当交流过电压时的性能。当电涌发作时，TBU起作用，对上升的电流起反应，它被触发进而保护负载。在剩余的过电压周期，TBU一直维持保护状态。在每一次电涌临界时，TBU在1微秒之内复位，然后在测试的每个剩余循环过程中重新触发以保护负载。故障一旦解除，设备就会重设定为正常的低阻抗状态。
美商柏恩(Bourns)提供客户完善的产品解决方案和模块化设计，其产品宗旨是将设计深植于各个方面的发展和制造过程，进而提供可信赖的产品和极佳的解决方案以满足客户需求。TBU场效管触发器提供了非常有效的和高带宽的电路保护，即便遇到各种错误故障发生，均可完全恢复功能，堪称是近10年来最理想的电路保护方案。另外，柏恩也提供了一系列广泛的磁性元件和解决方案，以满足各种应用需求。柏恩磁性元件的产品包括扼流圈、滤波器、电感、变压器和JW Miller磁性元件。身为被动元件制造业技术领导者，柏恩推出小型高功率电感，特色在于能提供高电流和低直流阻抗的功能，在共模扼流圈产品方面，则提供改良后可提高效率的核心材料。柏恩的磁性元件产品更是下列应用市场中最佳的解决方案：电脑、通讯、仪器仪表、工业产品和医疗。
