硬件开发中被误用的保护器件

以前公司小的时候，硬件开发工程师经验也不高，基本上产品是在裸奔，没有加任何防护。现在公司大了，工程师有了点经验了，却出现了另一种误用保护器件的情况。最近评审了一个原理图，这仅就保护器件来看看有哪些误用。

1、TVS管的误用

上图是一个USB口的防护电路，这个电路中首先误用的就是TVS管。TVS管作为一种防护器件被广泛应用于防止过电压保护。此处的的设计思想也是想用TVS管来作为放静电的一种器件。但是这里用错了。

此处设计要求为使用USB2.0作为设备配置口用。对于USB2.0而言其传输速率为480Mbps。通讯速率是比较高的。而TVS中除了要考虑动作电压外，在通讯中使用时还需要考虑结电容。SMBJ6.0CA的结电容高达上千pf，这么高的结电容在兆级通讯中会严重影响通讯。因此不能使用SMBJ6.0CA这种TVS管。其实SMB6.0CA是一种中等功率的TVS管，一般用作设备末端的防雷，放浪涌。放静电其实并不需要600W这么大的TVS管。正确的方法为使用专用的USB防护器件，比如：使用SEMTECH的RCLamp3624T.就可以满足USB2.0的保护，其结电容不到1pf，以用到2GHz。

2、磁珠的误用

还是看上面的那个USB口的防护电路图。在TVS后面还有2个磁珠。磁珠主要用于抑制高频干扰。但是当看到这个磁珠时，我们需要问设计者，这2个磁珠是什么型号的，得知型号后，发现这两个磁珠的谐振频率为100MHz。那么在USB2.0的480Mbs通讯时，这两个磁珠已经不再适用了。磁珠不是加了一定好，磁珠要根据要抑制的频率选择，其谐振频率一定要高于至少5倍工作频率。在这个基础上再看阻抗等参数。

3、电感

说完磁珠说电感，电感最常见的误用就是不分功率电感和信号电感。在该使用功率电感的地方用了信号电感。原因是信号电感的体积小。需要知道的是，信号电感的通流量要远远小于功率电感。用错了会烧电感的。

4、电容

电容常常用作接口旁路干扰用。但是最常见的电容误用就是，本来改用安规电容的地方用了非安规电容。特别是现在产品越来越小型化了，PCB上的空间越来越珍贵。于是有人就用高压陶瓷电容去代替安规电容。这样做可以省成本和空间。但是存在一定风险。毕竟高压陶瓷电容不是安规电容，其可靠性和失效模式上是不同的。从可靠性角度上讲，凡是用于对外接口旁路干扰的电容，都应该该用安规电容。一般非安规的电容的失效模式是短路。

5、隔离变压器

图中H102为网络隔离变压器，这个变压器的误用就在于接地。本来隔离变压器是用于隔离系统和传输线的。现在变压器两侧的地是一个地，结果就是高频干扰仍然可以通过这个共地的途径进入系统。所以隔离变压器的作用就大打折扣了。

从上面这些误用的情况可以看出，部分研发工程师对器件并没有吃透基本参数，对原理图的设计，很多时候停留在隆Demo板的基础上。要知道Demo板一般是不加保护器件的。一旦脱离了这些参考，由于缺乏对元器件的深入理解，就造容易造成了这种误用。不过公司规模上来了，元器件使用正确性评审，部分工作也可以让元器件工程师承担了。这样也就可以减少误用元器件的可能性。