Das Power-Management ermöglicht eine verbesserte Verwaltung des Energieverbrauchs, mehr Sicherheit und weniger Umweltauswirkungen.

Es bietet eine hochgradig integrierte, leistungsstarke Architektur für eine Vielzahl von Anwendungskategorien wie Speichercomputer, Netzwerke, Telekommunikation, Kfz-Branche und Unterhaltungselektronik. Um eine hohe Effizienz zu gewährleisten, muss in modernen Systemen die Stromversorgungsbemessung in die Systemplanung integriert sein.

Power-Management-ICs (PMICs) werden für Spannungsumwandlung, Spannungsregelung und das Batteriemanagement eingesetzt. Sie sind im Wesentlichen eine System-in-Package-Lösung. Ein einzelner PMIC kann mehrere externe Stromquellen verwalten, mehrere Lasten mit Strom versorgen und vor nicht unterstützten Überspannungs- und Unterspannungszuständen, Überströmen und thermischen Fehlern schützen. Weniger Stromverbrauch unter unterschiedlichen Lastbedingungen, weniger Platzbedarf, eine ausgezeichnete Zuverlässigkeit und ein großer Eingangsspannungsbereich sind einige der wesentlichen Anforderungen der heutigen Power-Management-Systeme. In einer Vielzahl von Anwendungen treiben diese Kriterien die Nachfrage nach hocheffizienten Schaltreglern mit großem VIN-Bereich und niedrigem Ruhestrom (IQ) an.

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Netzteil

Ein Netzteil ist ein elektrisches Gerät, das eine Last mit Strom versorgt. Der Begriff „Power-Management“ umfasst die Erzeugung und Steuerung von geregelten Spannungen für elektronische Systeme. Die Hauptfunktion einer Stromversorgung besteht darin, den elektrischen Strom von einer Quelle in die richtige Spannung, den richtigen Strom und die richtige Frequenz umzuwandeln, um die Last mit Strom zu versorgen. Die Elemente der Stromversorgung können IC-Bauelemente umfassen, wie Schaltregler, lineare Spannungsregler, Schaltkondensator-Spannungswandler, DC/DC-Wandler, AC/DC-Lösungen, Power-Management-ICs (PMICs), Batteriemanagement, Power-over-Ethernet (PoE) und Spannungsreferenzen.

Einige Netzteile werden als eigenständige Einheiten geliefert, während andere in die Lastgeräte integriert sind, die sie mit Strom versorgen. Sie verlangen einen hohen Stabilitäts- und Sicherheitsschutz. Ihre Anwendungen umfassen eine breite Palette von Produkttypen, von Verbrauchergeräten bis hin zu Industrieversorgern, von Milliwatt bis Megawatt und von tragbaren Werkzeugen bis hin zur Satellitenkommunikation. Industrielle Stromversorgungslösungen reichen von wenigen Watt bis zu vielen Kilowatt und können so ausgelegt sein, dass sie komplexe Merkmale aufweisen wie Konvektionskühlung/keine Lüfter, robust, mit Schutzbeschichtung oder mit IP-Schutzklassen für widrige Umgebungen.

Netzteile können den von der Last aufgenommenen Strom auf sichere Pegel begrenzen und den Strom im Falle einer elektrischen Störung abschalten. Sie können eine Leistungsaufbereitung durchführen, um zu verhindern, dass elektronisches Rauschen oder Spannungsstöße am Eingang zur Last gelangen. Führen Sie eine Leistungsfaktorkorrektur durch und speichern Sie Energie, damit die Last im Falle einer vorübergehenden Unterbrechung in der Stromquelle weiterhin mit Strom versorgt werden kann. Da viele elektronische Geräte unterschiedliche DC-Spannungspegel benötigen, müssen Entwickler ein Verfahren entwickeln, um konventionelle Energiequellenpotentiale in die von der Last vorgegebenen Spannungen umzuwandeln. Die Spannungsumwandlung muss flexibel, effizient und zuverlässig sein.

Schaltnetzteile werden häufig verwendet, um die für Stromanwendungen erforderlichen unterschiedlichen DC-Ausgangsleistungen zu liefern, und sie sind entscheidend für die Herstellung äußerst effizienter, zuverlässiger DC/DC-Leistungsumwandlungssysteme. Buck, Boost, Buck-Boost, Invertierend und Split Rail sind einige der beliebtesten.

Power-over-Ethernet ist eine weit verbreitete Technologie, die es vernetzten Geräten wie IP-Telefonen, WLAN-Zugangspunkten, Sicherheitsnetzwerkkameras und anderen IP-basierten Endgeräten ermöglicht, parallel zu Daten Strom über die vorhandene CAT-5-Ethernet-Infrastruktur zu empfangen, ohne dass eine separate Stromversorgung erforderlich ist. Das minimiert sowohl die Komplexität als auch die Risiken, die mit der AC-Stromverarbeitung verbunden sind. Die neueste Aktualisierung des PoE-Standards ist der IEEE 802.3at-Standard, der oft als PoE+ bezeichnet wird. Diese Geräte liefern eine maximale Leistung von 30 Watt pro Anschluss.

Kabelloses Laden macht Kabel zum Aufladen von Mobiltelefonen, schnurlosen Geräten und anderen tragbaren elektronischen Geräten überflüssig. Das drahtlose Ladesystem besteht aus einem Sender- und Empfänger-Chipsatz, der auf unterschiedliche Anwendungsanforderungen zugeschnitten sein kann und den wichtigsten drahtlosen Ladestandards, einschließlich des Qi des Wireless Power Consortiums (WPC), entspricht. Die Batterie in einem beliebigen batteriebetriebenen Gerät kann mit einem drahtlosen Ladegerät aufgeladen werden, indem das Gerät einfach in der Nähe eines drahtlosen Leistungssenders oder einer zertifizierten Ladestation platziert wird. Das bekannte Faradaysche Gesetz der induzierten Spannung ist das Grundkonzept des drahtlosen Ladens.

AC/DC

Die Leistung am Eingang kann entweder Wechselstrom (AC) oder Gleichstrom (DC) sein. Der elektrische AC-Strom kehrt seine Richtung periodisch um, während DC vorliegt, wenn der Strom in eine konstante Richtung fließt. DC ist die bevorzugte Stromversorgung für elektronische Geräte. AC/DC-Wandler gehören zu den wichtigsten Elementen in der Leistungselektronik, da sie in vielen Anwendungen in der Praxis verwendet werden, in denen der Eingang eine AC-Spannung (50 Hz/60 Hz-Sinuswelle) ist, die eine Leistungsumwandlung in einen DC-Ausgang erfordert.

AC/DC-Wandler können mehrere Ausgänge haben und Funktionen wie Überstromschutz, Überspannungsschutz und Kurzschlussschutz beinhalten. Um den gelieferten AC in reinen DC umzuwandeln, durchläuft ein typischer AC/DC-Wandler vier Hauptschritte. Die vier Phasen sind: Abwärtswandlung der Versorgungsspannung; Gleichrichtung der Sinuswelle; Glättung der Wellenform, um Restwelligkeit zu minimieren; und Regelung der Spannung, um den endgültigen DC-Ausgangsstrom zu erzeugen.

Der Vorgang der Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom wird als Gleichrichtung bezeichnet. Gleichrichter werden mit Halbleiterteilen gebaut, die, wie Dioden, Strom ausschließlich in eine Richtung leiten. Thyristoren sind fortschrittlichere Halbleiter-Gleichrichter. Gleichrichter werden anhand von Faktoren wie Versorgungsarten, Brückenkonfiguration und verwendeten Bauelementen kategorisiert. Sie können je nach Anzahl der verwendeten Dioden als einphasig und dreiphasig klassifiziert werden. Es kann sich dabei um einen Halbwellen-, Vollwellen- oder Brückengleichrichter handeln, aber auch um einen gesteuerten oder ungesteuerten Typ. Ungesteuerte Gleichrichter stellen eine feste DC-Ausgangsspannung für eine bestimmte AC-Versorgung bereit. Gesteuerte Gleichrichter verwenden Thyristoren und Dioden, die eine einstellbare DC-Ausgangsspannung bieten, indem sie die Phase steuern, mit der die Geräte eingeschaltet werden.

Die AC/DC-Umwandlung kann mithilfe linearer oder schaltender Topologien erfolgen. Lineare AC/DC-Wandler sind einfach und erschwinglich, aber gleichzeitig auch sperrig und ineffizient. Überschüssige Leistung wird in Wärme umgewandelt, was bei einigen temperaturempfindlichen Anwendungen möglicherweise von Nachteil ist, aber sie haben den Vorteil, dass sie rauscharm sind. AC/DC-Schaltwandler verwenden eine Schaltmodus-Leistungsumwandlungstechnik und sind im Vergleich zu linearen Wandlern komplizierter. Der Grund für die Verwendung komplizierterer Topologien ist im Allgemeinen, die Effizienz zu verbessern, Rauschen zu reduzieren oder mit einer besseren Leistungssteuerung zu arbeiten.

Für eine hohe Energieeffizienz benötigt ein AC/DC-Wandler oft eine ausgezeichnete Schaltleistung. Dies kann durch den Einsatz modernster Techniken und Technologien wie Siliziumkarbid (SiC)-MOSFETs erreicht werden. Um Verzerrungen zu verringern und den Leistungsfaktor zu erhöhen, beinhalten einige Schaltwandler eine aktive oder passive Leistungsfaktorkorrektur. Ein Schaltregler schaltet relativ schnell zwischen vollständigen Ein- und vollständigen Aus-Zuständen um, wodurch Energieverschwendung minimiert wird. Schaltwandler sind effizienter, kleiner und leichter als lineare Wandler, aber auch komplexer. Wenn keine ausreichende Unterdrückung sichergestellt wird, können sie elektrische Rauschprobleme verursachen, und vereinfachte Designs können auch einen niedrigen Leistungsfaktor aufweisen.

AC/DC-Wandler-Netzteile sind in einer Vielzahl von Gehäusetypen erhältlich und können vom gehäusten Einheitstyp oder vom Open-Frame-Typ sein, zusammen mit verschiedenen Optionen wie Leiterplattenmontage, Rackmontage, DIN-Schiene, extern usw. Sie sind auch basierend auf der Spitzenleistungsfähigkeit erhältlich oder können eine einfache Konstantstromsteuerung bieten.

DC – DC

DC/DC-Wandler sind Stromversorgungen, die eine Gleichspannung (DC) in verschiedene DC-Spannungspegel umwandeln. Sie sind ein entscheidender Bestandteil fast aller elektronischen Schaltungen, bei denen unterschiedliche Spannungen benötigt werden, um verschiedene Schaltungsbauelemente zu versorgen. Der Eingang eines DC/DC-Wandlers ist eine ungeregelte DC-Spannung, die in eine geregelte DC-Ausgangsspannung umgewandelt wird.

Er muss innerhalb definierter DC-Parameter funktionieren, wie dem Eingangsspannungsbereich, dem Ausgangsspannungsbereich und dem maximalen Ausgangsstrom, der für eine bestimmte Anwendung erforderlich ist. Effizienz, Restwelligkeit am Ausgang, Laststeuerung, Ansprechverhalten bei Transienten, Temperaturbereich, Größe und Gewicht sind einige der zusätzlichen Leistungsmerkmale, die berücksichtigt werden müssen. Ein weiterer wichtiger Aspekt, der sich auf Effizienz und Rauschen auswirkt, ist die Schaltfrequenz. Höhere Schaltfrequenzen ermöglichen kleinere externe Bauelemente, niedrigere Spitzenströme und reduzierte I2R-Verluste, erhöhen aber auch Kernverluste, Gate-Ladeströme und Schaltverluste.

DC/DC-Wandler werden in zwei Typen unterteilt: linear und geschaltet. Während ein linearer DC/DC-Wandler durch einen resistiven Spannungsabfall eine bestimmte Ausgangsspannung erzeugt und regelt, wandelt ein Schaltwandler diese um, indem er die Eingangsenergie periodisch speichert und dann mit einer variablen Spannung an den Ausgang abgibt. Die Speicherung kann in einem Magnetfeldbauelement (Induktivität, Transformator) oder einem elektrischen Feldbauelement (Kondensator) erfolgen. Dieses Umwandlungsverfahren kann den Spannungspegel erhöhen oder verringern. Linearregler bieten ein geringeres Rauschen und eine höhere Bandbreite.

Der DC/DC-Schaltwandler wird weiter in isolierte und nicht isolierte Wandler eingeteilt. Isolierte Wandler bieten mithilfe von Transformatoren und Optokopplern eine Isolationsbarriere zwischen Eingang und Ausgang. Dadurch kann die Ausgangsspannung potentialfrei sein und als positive oder negative Polarität gegenüber dem System 0 V verwendet werden. Isolierte Wandler sind nützlich, um Masseschleifen aufzubrechen und so Teile einer Schaltung, die rauschempfindlich sind, zu trennen. Sicherheitsanforderungen sind ein häufiger Grund, einen isolierten DC/DC-Leistungswandler zu verwenden. Die Isolierung trennt den Ausgang von gefährlichen Spannungen am Eingang und schützt vor Stromschlag und Kurzschluss. Hochgeschwindigkeits- und Hochleistungsanwendungen verwenden isolierte DC/DC-Wandler.

Bei minimaler Spannungsverschiebung werden nicht isolierte Wandler eingesetzt. Bei dieser Schaltung teilen sich Eingangs- und Ausgangsanschlüsse eine gemeinsame Masse. Eine geschlossene Rückkopplungsschleife wird verwendet, um einen konstanten Spannungsausgang mit sich ändernden Eingangsspannungen und Ausgangslasten aufrechtzuerhalten.

Ein DC/DC-Schaltwandler, auch als Regler bezeichnet, ist eine Schaltung, die über einen Leistungsschalter, eine Induktivität, eine Diode und einen Kondensator Energie vom Eingang zum Ausgang überträgt. Diese können auf verschiedene Weise kombiniert werden, um Buck-, Boost- oder Buck-Boost-Arten bereitzustellen. Ein Buck-Wandler erzeugt eine niedrigere Ausgangsspannung als die Eingangsspannung und wird als „Abwärtswandler“ bezeichnet. Die Boost-Wandlertopologie erzeugt eine höhere Spannung als die Eingangsspannung und wird auch als „Aufwärtswandler“ bezeichnet. Ein Buck-Boost-Wandler ist eine Kombination aus Abwärts- und Aufwärtsschaltungen, wobei die Ausgangsspannungen des Wandlers höher oder niedriger als die Eingangsspannung sein können.

Schaltwandler mit geringen und hohen Leistungskapazitäten kommen in einem breiten Spektrum an Anwendungen zum Einsatz, darunter Netzteile, Energiespeichersysteme, Energieübertragungssysteme, Elektrofahrzeuge, Schiffs- und Zugantriebssysteme, Anwendungen für erneuerbare Energien und DC-Motorantriebe.

Laden

Die Leistung, die aus dem Netz kommt, ist immer Wechselstrom (AC). Beim Laden tragbarer elektronischer Geräte (wie Mobiltelefone und Elektroautos) wird Strom von Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) umgewandelt. Ein Ladesystem ist ein Gerät, das Leistung von einem Versorgungsnetz mit konstanter Frequenz und konstanter Spannung auf Gleichstrom überträgt, um die Batterie aufzuladen und elektrische Systeme zu betreiben, während sie angeschlossen sind.

In batteriebetriebenen Systemen hat die Qualität der Ladeschaltung einen erheblichen Einfluss auf die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Batterie. Ein gutes Ladegerät erhöht die Kapazität, verlängert die Batterielaufzeit und verfolgt den Ladevorgang. Um Probleme mit tragbarer Leistungsumwandlung anzugehen, ist eine breite Palette von Batteriemanagementlösungen erforderlich, welche eine Reihe von Batteriechemikalien unterstützen. Lademanagement-Controller für Batterien sind zuverlässige, kostengünstige und äußerst präzise Spannungsregelungssysteme, die nur wenige externe Bauelemente benötigen, was zu kleineren, kostengünstigeren und ausgefeilteren Designs führt.

Tragbare Anwendungen erfordern sowohl eine hohe Umwandlungseffizienz als auch einen niedrigen Stromverbrauch im Standby-Modus, um die Batterielaufzeit zu erhalten. Um gleichbleibende Leistungspegel zu unterstützen, wenn die Batterien leer sind, können mehrzellige Akkupacks eine Abwärtswandlung (Buck) erfordern, während einzellige Batterien eine Aufwärtswandlung (Boost) erfordern können. Das Laden der Batterie erfordert eine konstante Strom- oder Spannungsregelung. Diese Batterieladegeräte beinhalten Funktionen wie Batterievorkonditionierung, programmierbare Ladeströme, Schwellenwerte für das Ladeende und Ablaufzeitgeber; sie maximieren die Versorgungskapazität und minimieren die Ladezeit, während die Lebensdauer der Batterie in Schaltungen mit geringer Anzahl an Bauelementen und kleiner Fläche, die ideal für tragbare Anwendungen sind, aufrechterhalten wird.

Das Laden kann durch konduktives/kabelgebundenes Laden, induktives/drahtloses Laden oder durch Austausch der Batterie (Wechsel) erfolgen. Ladesysteme, welche die konduktive/verdrahtete Technik verwenden, stellen einen direkten Kontakt zwischen dem Steckverbinder und dem Ladungseingang her. Eine normale Steckdose oder eine Ladestation kann das Kabel mit Strom versorgen. Das konduktive Laden wird bevorzugt, da es wesentlich billiger und effizienter ist.

Das Laden mit induktiver/drahtloser Technik nutzt ein elektromagnetisches Feld, um Energie zwischen zwei Objekten zu übertragen. Dies geschieht in der Regel mithilfe einer Ladestation. Energie wird über eine induktive Kopplung auf ein elektrisches Gerät übertragen, das diese Energie anschließend zum Laden von Batterien oder zum Betreiben des Geräts verwenden kann. Induktionsladegeräte verwenden eine Induktionsspule innerhalb einer Ladestation, um ein elektromagnetisches Wechselfeld zu erzeugen, und eine zweite Induktionsspule in der tragbaren Vorrichtung wandelt die Leistung aus dem elektromagnetischen Feld zurück in elektrischen Strom um, um die Batterie zu laden.

Elektrofahrzeuge (EV) werden von riesigen Batteriebänken versorgt, die aus erweiterten Reihen von Batterien aufgebaut sind. Der Akkupack ist eine Sammlung von einzelnen Batterien, die als primäre Versorgungsquelle des Fahrzeugs dienen. EV-Ladegeräte unterscheiden sich in der Geschwindigkeit, mit der sie EV-Batterien aufladen. Für eine optimale und sichere Nutzung dieser Batterien ist ein BMS erforderlich, das Energiespeichersysteme für die Batterieüberwachung und -steuerung umfasst, welche die Gesundheit der Batteriezellen gewährleisten und die Fahrzeugsysteme mit Strom versorgen. Die Lösung bietet einen Steckverbinder für Hochspannungsladegeräte, der die Hochspannungsquelle verbindet, um die Batterie im Fahrzeug aufzuladen.

Es gibt verschiedene Arten von Ladesteckverbinder, Power-Management-Modulen, Power-ICs und Ladereglern, die für eine Vielzahl von Anwendungen von konduktiven und induktiven Ladeverfahren verwendet werden können.

Batteriemanagement

Das Wachstum der Industrie der wiederaufladbaren Batterien wird durch eine Zunahme von tragbaren batteriebetriebenen Geräten, Elektrofahrzeugen, Energiespeichern und industriellen Anwendungen angetrieben. Verschiedene Batteriechemikalien umfassen Blei-Säure, Nickel-Cadmium, Nickel-Metall-Hydrid und Lithium-Ionen, und diese erfordern äußerst genaue Ladeströme und Ausgangsspannungen, um die Standards zu erfüllen. Um den guten Zustand dieser Zellen im Akkupack zu erhalten und die benötigte Leistung zu liefern, ist ein Batteriemanagementsystem (BMS) erforderlich. Das Batteriemanagement-Portfolio umfasst ICs für die Batterieechtheitsprüfung, ICs zum Laden von Batterien, ICs zum Messen des Batteriezustands, ICs zum Batterieschutz sowie Batteriewächter-ICs, die für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet werden können.

Ein BMS ist ein elektronisches System, das Lade- und Entladesteuerung verwaltet und andere erweiterte Funktionen wie Zellschutz, Zellüberwachung und Cell-Balancing, Berechnung der Batterielebensdauer, Steuerung der Umgebung usw. bietet. Die Hauptfunktion eines BMS besteht darin, die Batterie zu schützen und jeden Betrieb zu verhindern, der ihre Sicherheitsgrenze überschreitet. Es verfügt über mehrere Funktionsblöcke, wie Grenzfrequenz-FETs, eine Ladezustandsüberwachung, eine Zellspannungsüberwachung, einen Zellspannungsabgleich, eine Echtzeituhr, Temperaturmonitore und eine Zustandsmaschine.

Es gibt mehrere Arten von integrierten Schaltungen für das Batteriemanagement. Die funktionalen Bauelemente sind auf verschiedene Weise organisiert – von einem einfachen analogen Frontend (AFE), welches das Balancing und die Überwachung ermöglicht, bis hin zu einem System, das einen aktiven Regler erfordert – ein hochgradig integriertes System, das autonom arbeitet. Der beim BMS verwendete Mikrocontroller misst Zellspannung und -strom in Echtzeit und schaltet die MOSFETs entsprechend.

In Bezug auf die Hardware-Struktur sind zentralisierte, verteilte und modulare Architekturen jene drei Arten von Topologien, die in einem BMS implementiert sind. Mehrere Sensoren sind im Akkupack platziert, um Daten an der Überwachungsschicht zu sammeln. Die in Echtzeit erfassten Daten werden genutzt, um die Sicherheit des Systems zu gewährleisten und den Zustand der Batterie zu beurteilen.

Der Zellschutz umfasst die Datenerfassung von Zellspannungen, Temperaturen und Strom. Die Datenanalyse ermittelt den Ladezustand (SoC) und den Gesundheitszustand (SoH) des Akkupacks. Die Steuerung der externen Bauelemente, um die Zellen innerhalb der vom Hersteller empfohlenen Bedingungen zu halten (z. B. Lüfter, Heizsysteme), sowie die Steuerung der Bauelemente, um den Akkupack bei einem Zellausfall (Schütze) zu isolieren, werden sichergestellt.

Die Cell-Balancing-Funktion bietet eine Möglichkeit, schwächere Zellen zu kompensieren, indem die Ladung aller Zellen im Akkupack ausgeglichen wird, sodass die Batterielebensdauer verlängert wird. Oft werden zwei Methoden des Cell-Balancing angewendet – passives und aktives Cell-Balancing. Beim passiven Typ werden die Bypass-Widerstände verwendet, um Überspannungen zu entladen und mit anderen Zellen auszugleichen. Beim aktiven Cell-Balancing wird die überschüssige Ladung einer Zelle auf eine andere Zelle mit niedriger Ladung übertragen. Dabei werden Kondensatoren und Induktivitäten zum Speichern der Ladung verwendet.

Elektrofahrzeuge werden von riesigen Batteriebänken angetrieben, die aus langen Reihen von Batterien bestehen, welche in Reihe geschaltet sind. Der optimale und sichere Einsatz dieser Batterien erfordert den Einsatz eines BMS, das die Fähigkeit umfasst, Energiespeichersysteme zu überwachen und zu steuern sowie den guten Zustand von Batteriezellen und die Stromversorgung von Fahrzeugsystemen zu gewährleisten.

Schaltungsschutz

Schaltungsschutz ist die bestimmungsgemäße Verwendung einer ausfallsicheren Vorrichtung, die eine Unterbrechung in einer elektrischen Schaltung verursacht, wenn sie eine überschüssige und unsichere Strombelastung (entweder Überstrom- oder Überspannungsbedingungen) in einer Schaltung erfasst. Eine Überlastbedingung kann definiert werden als der Betrieb von Geräten über ihrer Nenngrenze bei Volllast oder der Betrieb über ihrer Nennkapazität. Kurzschlussströme (Fehlerströme) treten in der Regel bei ungewöhnlich hohem Stromfluss durch den Ausfall der Leiterisolation auf.

Sicherungen sind stromempfindliche Bausteine, die mit einem Drahtstück hergestellt werden, das bei zu hohem Stromfluss leicht schmilzt und den Stromkreis unterbricht. Rückstellbare Sicherungen, Feinsicherungen und Sicherungen mit hohem Schaltvermögen sind Arten von Sicherungen.

Sicherungen sind Schaltungsschutzbausteine, die in einer sehr vielfältigen Auswahl erhältlich sind. Diese Produktlinie umfasst verschiedene Arten von Schaltungsschutzbausteinen und zugehörige Produkte. Sicherungen, Sicherungsklemmen, Sicherungshalter, Sicherungsblöcke, Leistungsschalter und rücksetzbare Vorrichtungen mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC) sind Beispiele für Überstromschutzbausteine. Metalloxidvaristoren (MOVs), diskrete Dioden für den transienten Überspannungsschutz (TVS-Dioden), Thyristoren, Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD) und Gasentladungsröhren (GDTs) sind Beispiele für Überspannungsprodukte.

Zenerdioden sind einer der am häufigsten verwendeten Schaltungsschutzbausteine. Wenn sie im Durchlassrichtungsmodus verwendet werden, beschränken sie Spannungen auf etwa 0,6 V wie jede andere Siliziumdiode; wenn sie jedoch im Sperrvorspannungsmodus verwendet werden, beschränken sie eine Spannung auf einen bestimmten Wert.

Varistoren sind spannungsempfindliche Geräte, die zur Absicherung von Schaltungen gegen transiente Spannungsspitzen eingesetzt werden. Vielschicht-Varistoren (MLVs) sind hauptsächlich Vorrichtungen zur Oberflächenmontage mit einem keramischen Vielschicht-Aufbau; diese sollen Leiterplatten in miniaturisierter Elektronik vor Transienten schützen, die durch elektrostatische Entladung (ESD), induktive Last-, Schaltungs- und Blitzeinschlagtransienten verursacht werden. MOVs sind mit Epoxid ummantelte Zinkoxidscheiben, die radiale oder axiale Anschlüsse aufweisen können. MOVs sind Mid-Range-Geräte, die zum Schutz von kleinen Maschinen, Netzteilen und Bauelementen verwendet werden.

Eine transiente Überspannung ist ein plötzlicher (kürzer als eine Millisekunde) Anstieg des Leistungsflusses. Transiente Überspannungen stammen aus zahlreichen Quellen, wobei die häufigsten davon interne Quellen sind, wie Lastschaltung und sogar normaler Gerätebetrieb. Diese Transienten beschädigen, schwächen oder zerstören elektronische Geräte. Ein Überspannungsschutzbaustein (SPD) ist ein Bauelement, welches die Menge der schädlichen Energie reduziert, die in ein System fließt. SPDs sind die gebräuchlichste und am besten organisierte Art von Überspannungsschutzbausteinen. In der Stromversorgungsschaltung ist die SPD-Vorrichtung in der Regel parallel zu den Stromschienen angeordnet und kann in jeder Phase der Stromversorgung verwendet werden. SPDs werden in erster Linie mit einer oder mehreren dieser Arten von Technologien hergestellt: Trennfunkenstrecken oder Gasentladungsröhren, MOVs, Zenerdioden oder Silizium-Avalanche-Dioden.

Leistungsschalter, auch MCBs genannt, sind in erster Linie mechanisch und funktionieren als elektrische Schalter, die öffnen, wenn ein übermäßiger Strom in einem Stromkreis fließt. Sie können ohne Beschädigung zurückgesetzt werden und ein Verriegelungsmechanismus hält die primären Verbindungen geschlossen. Sie machen Strom im Alltag sicherer.

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