消费性电子产品电路保护解决方案

以提供各式消费性电子零组件、防护元件、连接器、光纤缆线等产品为主的泰科电子(Tyco Electronics)有限公司，于2011年3月9日举行的年度股东大会上通过更名为TE Connectivity有限公司。TE Connectivity电路保护产品技术经理苏登满先生表示，TE的CPD电路防护部门可追溯至1981年Raychem公司的创新小组，在1984针对AT&T首推第1款PPTC电路防护产品，1988年针对Apple推出首款SMD的PolySwitch，1993针对摩托罗拉开发轴向引线镍氢电池保护装置，1994年开发最小尺寸miniSMD PPTC产品，随后在1999年，Raychem被Tyco购并CPD部门...

TE的CPD电路防护部门之后陆续推出像1206 nanoSMD、FT600电信级保险丝、快熔/慢熔SMD保险丝与GDT(气体放电管)、PESD静电防护元件；2006年推出整合电流电压防护于一体的PolyZen与2Pro元件，2007~2009年陆续推出金属PPTC、0805 picoSMD与0603 femtoSMDC PPTC、2010推出MHP与RTP(过电流与过温保护)，2011推出芯片级ChipSESD(静电防护)产品。

消费性电子装置与高速界面的插拔 需要更多电路防护元件

苏经理表示，当今不断有微型化尺寸且更聪明的消费性电子装置出现，且透过USB连结埠提供供电与充电需求。当数据传输率提高，且要对HDMI 1.4、USB 3.0及DisplayPort 1.3等高速界面进行插拔时，热插拔会造成瞬间过电流、静电放电与信号干扰等问题，需要借助电路防护元件、静电防护元件来解决。

TE提供过电流防护、过温防护、过电压防护，以及兼顾电压与电流防护需求的综合防护元件。例如Polyswitch (PPTC)─自复式聚合物元件、SMD单次型保险丝、电信设备专用的快速熔断保险丝、PolyZen/2pro过压/过流综合式保护元件、PESD聚合物静电保护元件、SESD矽基ESD静电放电保护元件，与RTP可回焊热保护元件等。

PPTC自复式聚合物元件

PPTC是Polymeric Positive Temperature Coefficent(高分子聚合物正系数温度元件)的简称，它是一种运用电流通过温度达到防护温度以上时，聚合物产生超高阻抗促使电路断路，且可在温度降低后回复导通电路的电路防护元件，又称可复式保险丝(Resettable Fuse)或Polyswitch。2008年11月USB 3.0推出，提供5Gbps超快数据传输率、USB 2.0/1.1回溯兼容性，以及比USB 2.0(500mA)更高的电流900mA，USB 3.0快速兴起并成为移动设备的充电来源，而在USB 2.0与USB 3.0电路防护上，需使用到大量的PPTC防护元件。像USB 2.0在V-Bus 500mA的环境下使用mini075F/110F/125F，1A使用mini 160/200F，1.5A使用mini200/260F。在USB 3.0环境下，900mA的V-Bus使用mini125F/150F/160F，TE的micro190/200F与nano175F；1.8A的 V-Bus下则可使用mini260F与TE的nano250F。

2.7A的V-Bus下建议使用TE的nano350F；同时在单埠1A环境下可使用mini160F/200F、TE的micro190/200F与nano175F，双埠2A环境下可使用mini260F或TE的nano250F，3埠3A环境下需使用TE的nano350F等PPTC元件。其中TE低阻抗SMD防护元件如micro190/200F与nano175F/250F/350F，可有效降低功耗，延长消费性电子装置电池供电时间。

苏经理认为，选用Polyswitch元件，首先要考量PPTC聚合具备高保持电流的电阻值低、但相对断路时间变长，而低温PPTC材料温度造成的电压╱电流减额率就会提高等特性；其次要针对应用环境温度下，电路的工作电流去选择对应的PPTC元件，同时也要考量电压降与电阻值，在最高工作温度从65℃~85℃时，可能需要像泰科的低阻抗(lowRho)的SMD PPTC元件以减低压降。最后则是要考量断路时间得符合各种安全要求如USB与UL60950-1规范，例如PPTC应在8安培电流下于5秒内切断，同时Gang protection连动保护必须符合UL规范。

过电压与静电防护元件的考量

苏经理表示，大多数手机OEM厂商认为，不管是USB 2.0或3.0规范上，其产品设计需要USB输入埠承受16~24伏特的电压，内部测试的结果发现，在连结与断路的瞬间会产生超过安全值的暂态电压。因此泰科建议所有USB装置输入电源都配置过电压保护机制。像在5V的V-Bus与DPWR信号在线，可使用ZEN056V130A24LS、ZEN056V230A16LS、ZEN065V130A24LS元件；在D+、D-信号线部分，允许的静电突波为2KV，则建议使用泰科PESD0603/0402、PESD1206-140、SESD0402S-005与SESD0201S-006等ESD元件。

泰科的Polyzen防护元件，以符合ROHS禁用物质防制法的规范制造，具备过电压跳脱保护、逆向偏压保护、过电流保护的特色与高可靠性；专利热耦合技术在zener二极管超载时，热量启动PPTC产生断路，进而保护后端电路。1个0.5W封装的5.6V Polyzen元件，可承受22伏特120瓦充电的热插拔突波信号。

苏经理也提到，在HDMI v1.3/1.4应用上，OC(Over Current)电流防护是HDMI规范上强制规定的项目。1个HDMI电源应具有+5V线路的电源信号，过电流保护不超过0.5安培。倒是在ESD静电保护上，HDMI规格中没有强制要求ESD甚至没有提到静电保护，但大多数OEM厂商(~80%)因为曾经历实际故障状况，因此会加装额外的ESD静电防护机制。他同时指出，泰科的PESD元件即使到3GHz高频，电容值曲线仍维持相当平坦，而SESD电容值具备极高的线性度，从2GHz到3GHz，变化幅度低于0.06pF。

而ESD元件的信号衰减会影响HDMI连结埠的带宽，泰科的PESD与SESD在超过3.4GHz时仍维持最低的信号衰减度，像0.25pF的PESD仅-0.1dB，0.6pF的SESD也仅-0.3dB；而其他竞争厂商0.7pF以上的二极管元件，在1.1GHz频率时便急速下降，甚至在3.4GHz也就是HDMI v1.3规格的最高频率下，信号衰减值达~-3dB，相当于信号值减少一半。

RTP可回焊热防护元件 防护电路因大电流╱高温造成的损坏

可回焊热保护元件(Reflowable Thermal Protection；RTP)是一种可SMD表面黏着的过热防护元件，可经过产线的回焊炉(Reflow)在260℃工作温度下进行焊接，设定断路后只要环境温度升高到触发温度(例如200℃)时，则会自动断路且永久断路，使电子装置避免过热或过电流的危险。RTP泛用于汽车电子(如加热、通风、空调、ABS与动力方向盘)，家电产品/工业设备、IT或机架型服务器电源供应器、雷射打印机与影印机，高端且需高温运作的电子产品。

苏经理提到，泰科RTP元件采符合ELV/RoHS规范的无卤素与无铅制程，具备可表面黏着过回焊炉(最高265℃)的加工特性，解决以往温度防护元件需要另外手焊加工的问题，它也具备高可靠性/强固性、低电阻低压降(0.6~1.2毫欧姆)、支持交流与直流电与极高的最高中断电流特质。而32VDC汽车级RTP防护元件RTP200R060SA，能在200A/16VDC或100A/32VDC高电压、大电流模式下切断电路，防护后端电路安全(最大耐电流量275安培@16V直流电)。

最后苏经理提到泰科RTP元件的产品发展蓝图。TE于2010年10月10日发表RTP200R120SA RTP，提供尺寸5.4 x 11.8 x 6.2 mm的汽车级AC交流电RTP元件，以及可焊/微型概念RTP设计产品送样。采200°C开路且耐260°C 回焊设计，1.2 mΩ毫欧姆，额定32V DC直流电压，在16V DC下的中断电流为200A。接下来会先在2011年第2季送样0.6mΩ、更高电压的直流RTP元件，尺寸5.4 X 11.8 X 6.2mm，一样是200°C 开路、60V DC中断值。

接下来推出的交流电版本的RTP防护元件，仍采1.2 mΩ毫欧姆低阻抗、200°C 开路设计，但防护条件提高到250V交流电或50A大电流中断设定。另一款低高型+ 低温RTP (微型)RTP元件于2011年12月开始送样，其尺寸5.4 x 11.8 x 6.2 mm，1.2 mΩ毫欧姆、200°C 开路设计，同样为200°C开路，耐260°C回焊炉设计，额定最大防护电压为32V DC 直流电压，在16伏特直流电下的中断电流为200A，亦可作为汽车级电子防护元件使用。TE将来也会推出采引脚与SMD设计的热防护熔接元件，是一种可以焊接组装，但无法经回焊炉的概念性产品。