| 电路保护器件更新换代在即 市场需求多元化 |
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| (2014-3-1 18:10:37) 1268人次浏览 |
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电子行业的发展瞬息万变，随着国内工业及通信电子产品的规格升级，行业规范日益严苛，也更突显出电路保护器件在应用上的重要性。然而，在功率密度增大、器件小型化、保护要求及时准确精细、防范等级提高等一系列看似矛盾的综合要求下，使得电路保护方案在开发上遇到了空前的挑战，亟需供应厂商能够借助新材料、新工艺，以及丰富的防护经验，对不同行业用户的新要求做出更迅速的响应。
在市场供应方面，近年市场参与者的剧增，令竞争越来越激烈，有厂商反映，电路保护产品的价格自去年第二季开始快速下滑，甚至某些产品的价位已经比去年年初降低了30%左右。也有厂商表示，对于低端或消费类电子产品的电路保护器件，其价格由于受到市场竞争和用户成本控管的压力，正步入降价轨道；但那些适用于高端应用领域的保护器件则仍可保有价格上的优势。
电路保护器件正经历着一次技术上全面升级的考验。用SCHURTER公司亚太区总裁Kevin Turner的话来说，今后10年内，新一代的电路保护元器件（第五代）将不仅仅考虑到节能与环保设计等需求，还要在实现微型化的同时，将被动保护与主动在线监控有机地结合在一起，各种全新的过流、过压及抗干扰保护方案和具有高可靠性的智能保护模块将不断出现在市场上。
市场呈现多元化应用需求
从市场的整体需求来看，无论是消费电子、还是工业领域，当前各种新的应用趋势都触发了对新一代高性价比的电路保护元器件的开发热潮。例如，在消费类电子中，4GLTE移动通信、家用计算机视频一体化、网络化智能办公设备、车载无线网络、绿色家电等；在工业应用中，再生能源及储能系统、智能医疗电子、高清视频监控、高速轨道交通、电动汽车、工业自动控制、直流通信配电系统及航空航天等，这些新兴发展都为电路保护器件的开发提供了一片广阔的天地，同时市场的应用需求也呈现出多样化的特点。
TDK集团成员“爱普科斯（上海）产品有限公司”～大中华区保护器件市场技术经理田路群进一步分析道：“就通信领域而言，从传统的固网传输到当今FTTH的衍变，线卡线路保护逐渐从中心机房转移至户外，这也使得电路保护等级的提升成为必然”。据了解，目前爱普科斯在通信数据线保护应用的气体放电管（GDT）、陶瓷PTC等产品线上都占据着较大的市场份额，随着中国电信市场4KV需求的增长，爱普科斯推出了表面贴装小型化的GDT板级方案及4KVPTC（表面贴装或插件式），分别配合相应的器件来满足ITU-K20/21/45的10/700μs4KV雷击的远端防护，以替代原先1.5KV的基本防护需求。其中，爱普科斯提供的SMD表面贴装型气体放电管在RS485、以太网和交流电源线路应用中受到了众多工程师的欢迎，可为客户提供20KA级、尺寸为8×6mm的重型表面贴装气体放电管，以及适用于数据线保护的EIA1206尺寸的小型表面贴装气体放电管。另外，爱普科斯通过材料研究和技术革新，研发出采用铜浆技术、高性价比的圆片形压敏电阻，该产品被广泛用于AC电源线的浪涌保护环节。
值得一提的是，包括可再生能源、智能电网，以及汽车电子等新型市场对于电路保护器件的需求也正处于迅速的兴起之中，但普遍来说，这些领域对于产品的准入要求也更高。例如在专业性较强的汽车电子领域中，由于系统日趋复杂，且工作条件比一般的电子产品更为恶劣，可靠性要求也更高，导致汽车电子线路对过电流和过电压保护元件的需求趋势增多，而要把产品导入到客户的采购清单中，就必须要具备各种严格的资质认证。
田路群介绍道，除了ISO9001、ISO14001、ISO/TS16949等标准认证外，厂商还必须争取获得CE、UL、CSA、VDE等认证，这相应地也增加了进入该市场的“门槛”。爱普科斯的保护元件以陶瓷半导体技术和陶瓷真空技术为基础，并且不断推动技术创新，其气体放电管、压敏电阻、多层压敏电阻和PTC/NTC热敏电阻等产品均已拥有ISO/TS16949认证，且众多已获得AEC～Q200资格认证的汽车级保护器件（如汽车级表面贴装型负温度系数热敏电阻、E系列贴片压敏、正温度系数热敏电阻等）也已被世界范围内的顶级制造商所广泛采用。此外，在电动汽车领域上，作为欧洲柴油引擎市场中的自保护加热器应用的领先供应商，爱普科斯还推出了R249系列产品，插入高度只有2mm，可满足击穿电压高达900伏的应用需求。
解决高速数据传输难题
现阶段，越来越多高速数据传输的应用需求突显，相应地也对这类设备的直流电源系统、功率控制单元、I/O接口IC等部位提出了更高的防护要求。美商柏恩（Bourns）公司中国区业务总经理林建成认为，这些应用对自身电路以及周边电路都带来了许多新的问题，如：在电路保护中要求保护器件不能影响数据传输的质量和距离，因此要有极好的插入损耗和回波损耗性能；另一方面也要求自身不能影响周边电路的正常工作，这就要求保护期间能够做到较好的EMI/EMC效果，另外保护器件的小型化、集成化也是必要的一个条件。
田路群也同样指出，就高频数据传输的数据完整性而言，ESD保护器件的电容值是至关重要的特性，同时更高等级的ESD冲击电压和更低的保护残压对ESD保护器件也提出了新的要求。近期，爱普科斯推出了紧凑设计的Cera Diode系列产品，采用EIA 0201尺寸生产，且凭借独有的微核技术，创造出了和传统陶瓷半导体材料截然不同的新材料。Cera Diode系列产品的ESD保护高达25KV，钳位电压低于100V/8KV（符合IEC～61000～4～2），典型低容值小于3pF。较好的性能和较低的成本使其成为瞬态电压抑制（TVS）二极管的理想替代品，可广泛应用于智能手机、平板电脑USB2.0、IEEE1394、数字视频接口（DVI）和天线开关的输入/输出端口的ESD保护中。
针对典型的高清视频监控应用，晶焱科技股份有限公司设计研发副总经理姜信钦介绍道，高清视频监控系统意味着元器件必须具有两项基本特色，一是要有高速数据处理能力，二是有大容量的数据储存能力。不管是影像撷取元器件、图像处理元器件、影像传输元器件、影像显示元器件、以及影像储存元器件都必须具备高速的数据处理能力；而当元器件高速化后，也使得元器件很容易受外界的噪声干扰，如ESD、浪涌等瞬时噪声，因此开发适合高清视频监控系统使用的ESD/浪涌防护元器件是主要的技术方向之一。据介绍，晶焱目前针对高清视频图像解决方案可提供三类电路保护器件产品，一是具有防ESD功能的HDMISwitch；二是ESD保护元器件TVSArray产品，例如0.3pF/0.5pF高速影像接口的TVSArray，以及仅为0402小型封装但可直接提供两路信号线防护，且电容值仅为0.55pf的器件产品；三是浪涌保护元器件TVSArray产品，其特色为可保护整个高清视频监控系统的数据内容不受外界噪声的干扰，达到高清监控的目的。
封装技术朝微小化迈进
便携式电子产品可以说是最近几年电子制造业中最主要的增长点，在各类设备趋向于轻、小、薄、巧的设计思路下，电路保护器件在性能指标，特别是在封装规格上也出现了新的技术开发动向。
“时至今日，静电保护器件的发展仍是主要针对高速传输I/O接口”，冠宝科技股份有限公司业务经理赖德丰表示：“针对便携式电子产品，如智能手机、GPS导航仪、或穿戴式电子设备等，随着这类产品薄型化及小型化发展特征日益明显，除了在等校电容等电器性能上提出更为严格的要求之外，目前最大的问题在于对微小化封装技术的突破”。据介绍，冠宝科技持续投入在对低电容静电保护器件及小型化0201CSP封装的研发上，目标是开发微型封装技术，以优化成本，提升产品的竞争力。
田路群也指出，纵观目前的终端产品市场，高密度PCB板的应用日益增涨，越来越多的需求聚焦在更小的占位面积上提供更新、更全的保护功能，同时另一个显著的变化是电路保护元件在结构方面从传统的引线式元件向表面安装设计转变。例如，爱普科斯表面贴装型级联气体放电管LN8以及高浪涌多层压敏电阻CN2220组合解决方案，可为客户DC48V电压应用提供20KA板级浪涌保护，插入高度小于10mm，整个方案可节约50%以上的占板空间，能提供最小20KA板级保护方案，适用于基站RRU设备小型化的应用需求。
SCHURTER集团是一家有着80多年历史、致力于电路保护和电磁兼容抗干扰元器件研发与制造的瑞士公司，其开发的第4代电路保护熔断器产品已被广泛应用于工业控制领域。该公司亚太区销售经理LiGuoQuan表示，目前电路保护器件的技术挑战主要集中在对高性能SMD微型贴片式产品的开发上，尤其是对1206至1812封装尺寸规格的保护元器件的成功设计。据透露，SCHURTER高端工业级及宇航级贴片型保护元器件MGA、MGA～s、UST1206、UMT250的产能将应中国及全球市场的需求，在2014年增加1倍左右，且SCHURTER的产品具备多个国家的安全认证，如VDE、ENEC、UL、CSA、CCC、METI或KTL等，具有较高的品质和可靠性保障。
完善的保护方案成为必须
当前，电路保护行业的另一个发展特征是，伴随着中国制造业产业升级的逐步深化，厂商们正积极地将更多的创新技术，以及高品质的产品推向国际市场，为此，他们迫切需要在中国市场上寻找到能提供各种完整的电路保护解决方案和专业化技术支持的供应厂商。对于众多的电路保护厂商来说，竞争的一个焦点体现在是否能够提供一整套的电路保护器件方案上。
以美商柏恩公司开发的一系列电路保护产品为例，该公司目前针对客户不同的要求可提供多种电路保护整体方案，例如，对于工业接口的浪涌保护，柏恩推出了TBU产品集合过流过压、电力线搭接、电力线串扰、高浪涌防护等级等多种防护能力，另外超低阻值保险丝、快速响应GDT、快速限流保护芯片TCS、可编程电压闸流管等新产品也已陆续推出。林建成强调道：“产品集成化、保护方案多样化是大势所趋，并且某些应用还要求保护产品的前后代须兼容等，这些都需要器件厂商不断完善现有产品，以满足客户不断变化的需求”。
晶焱科技是台湾静电防护及浪涌防护的专业开发厂商，不仅可提供各种接口的ESD/浪涌TVS保护元器件，更进一步提出整体解决方案。在以太网络接口上，晶焱采用一次侧摆放两颗AZ3028-04P，二次侧摆放两颗AZ3133-04F搭配电源部份使用AZ2015-01H来形成一套完整的解决方案，对现场发生的ESD/浪涌状况均有较佳的保护效果。在其它接口上（如Video、AudioI/O、USB、RS232等），晶焱也可为IP网络摄像系统设备的客户提供完整的解决方案。另外，晶焱还将TVS整合到接口芯片内部，其雷击防护功能强大的RS485接口芯片（AZRS3088）耐受能力达到30A以上，选用此芯片后系统不需再额外使用ESD/浪涌TVS保护组件，足够满足自我保护系统等级ESD及雷击浪涌的能量，可让客户不必为了外加ESD/浪涌TVS重新制作版子，在设计初期更可以减少PCB空间，简化设计。
姜信钦总结道，针对各种兴起的智能型产品，静电钳位电压是否可以做到最低，使静电可以有效宣泄，并针对客户不同的测试及系统设计条件，提出高效率的ESD/浪涌完整解决方案是未来的重要趋势。晶焱在客户Design-in初期就可为用户提供一整套的电路保护解决方案，并可在用户测试阶段提供技术支持和正确的测试方法，不但帮助客户缩短逐次测试（try-and-error）的时间，更让客户在测试期间能够了解到更多关于ESD的核心技术，这也是晶焱与客户创造“双赢”的一贯模式。
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