По вопросам
производства и продаж
По вопросам
закупки комплектующих
Свяжитесь с нами
Обсудим проект или проконсультируем

Электронные устройства всё чаще работают в сложных условиях: рядом с мощными источниками электромагнитных помех, на открытом воздухе, в промышленных установках. Перепады напряжения, грозовые разряды, коммутационные всплески и наведённые импульсы могут привести к выходу из строя чувствительных компонентов, потере данных и нарушению работы оборудования. В этой статье разберём, какие существуют методы защиты электроники от подобных воздействий и как грамотно их применять на этапе разработки.

Источники и типы перенапряжений

Перенапряжения делятся на несколько категорий в зависимости от их источника:

  • Грозовые разряды — мощные импульсы, поступающие по линиям питания, связи или через корпус устройства.

  • Коммутационные процессы — скачки напряжения при включении или отключении индуктивных нагрузок (например, электродвигателей).

  • Электростатические разряды (ESD) — короткие, но высоковольтные импульсы, возникающие при касании пользователем.

  • Находящиеся рядом устройства — индуцированные поля от силового оборудования, сварочных аппаратов, радиопередатчиков и т. д.

Каждый тип может потребовать разных способов защиты, но часто применяется комплекс мер.

Пассивные элементы для защиты

Наиболее распространённый и универсальный способ — включение в схему специальных защитных компонентов. Вот основные из них:

  • TVS-диоды (диоды подавления перенапряжений) — защищают линии питания и сигналов от коротких импульсных перенапряжений. Работают как «молниеотвод»: пропускают ток в землю при превышении порогового напряжения.

  • Варисторы — компоненты с переменным сопротивлением, эффективны против грозовых и коммутационных импульсов. Обычно ставятся на входе блока питания.

  • Ферритовые бусины и индуктивности — подавляют ВЧ-помехи, фильтруя быстрые наводки и выбросы.

  • Конденсаторы развязки и фильтрации — уменьшают амплитуду импульсов за счёт создания низкоомной цепи на высоких частотах.

  • Газоразрядники и искровые разрядники — применяются в устройствах, подключенных к внешним линиям связи или электросети.

Корректное сочетание этих компонентов обеспечивает надёжную защиту без ухудшения рабочих характеристик схемы.

Конструктивные и топологические меры

Защита от перенапряжений — это не только подбор компонентов, но и грамотное проектирование печатной платы. Вот базовые подходы:

  • Заземление — важно использовать многослойные платы с отдельным слоем заземления, чтобы минимизировать петли тока и снизить сопротивление отвода помех.

  • Разводка трасс — сигнальные линии должны быть короткими, прямыми и максимально удалены от силовых цепей. Рекомендуется экранирование чувствительных участков.

  • Электромагнитная совместимость (EMC) — при проектировании учитываются нормативные требования (например, ГОСТ или IEC), а также моделируется распространение ВЧ-помех.

  • Разделение аналоговых и цифровых участков — предотвращает проникновение цифровых наводок в чувствительную аналоговую часть.

Иногда применяют экранирование корпуса или ввод внешнего экрана на кабелях.

Защита интерфейсов и питания

Линии связи и питания — уязвимые места в любой электронной системе. Чтобы минимизировать риск, разработчики используют:

  • Импульсные защитные фильтры и LC-цепочки на входе питания;

  • Оптроны или гальваническую развязку для цифровых интерфейсов;

  • Разделение внешних и внутренних «земель» через дроссели или резисторы;

  • Резисторы в линии (серийные) — ограничивают ток разряда на входах микроконтроллеров и других ИМС.

В промышленных и уличных системах — например, в системах контроля, сенсорах, приводах — такие меры обязательны для надёжной работы.

Нужна защита от перенапряжений? Обратитесь в Электроника+

Компания Электроника+ разрабатывает и производит электронные устройства, устойчивые к импульсным помехам и электромагнитному воздействию. Мы подбираем схемотехнические решения под реальные условия эксплуатации, проектируем плату с учетом EMC, реализуем надёжную защиту интерфейсов и линий питания. Обратитесь к нам, если вам нужна электроника, которая не боится ни грозы, ни промышленной помехи.