Die Wahl der optimalen Schaltungsschutz-Lösung nach dem Verfahren „Versuch und Irrtum” kann sich als durchaus zeitaufwendig und kostspielig erweisen, wobei die Betonung auf „Error – Irrtum“ liegt, d. h. zeitaufwendig bei sorgfältigem Ausprobieren und potenziell kostspielig, falls Sie dies nicht tun.
Grundsätzlich ist die Auswahl an Angeboten auf dem Markt groß und es existieren tausende Schutzvorrichtungen. Nicht einfach, alle Lösungsmöglichkeiten aufzuzählen, geschweige denn die beste Wahl über Versuch und Irrtum zu treffen.
Um eine fundierte Entscheidung zu treffen und Rätselraten zu vermeiden, helfen hervorragende Anwendungsressourcen wie der Fusology Anwendungsleitfaden von Littelfuse oder der ESD-Schutz-Leitfaden mit TVS-Dioden-Arrays, die eine ausgezeichnete Übersicht über die weltbesten Schutzvorrichtungen bieten. Selbst die besten Websites für Komponenten liefern bei der Suche nach passenden Sicherungen oder Transientensperreinheiten noch immer hunderte von Ergebnissen und lassen Ihnen erneut die Wahl zwischen zufälliger Auswahl oder stundenlangem Grübeln über detaillierte Spezifikationen und Datenblätter, um herauszufinden, ob irgendeine der Optionen tatsächlich genau auf das Produkt zugeschnitten ist, für das sie gefertigt wurde.
Als weltweiter Pionier in Sachen Schaltungsschutz kennt sich Littelfuse genau mit diesen Herausforderungen aus und hat die Entwicklung einer Methode für Ingenieure in Angriff genommen, welche diesen die schnelle Auswahl und Validierung einer geeigneten Schutzlösung über ein benutzerfreundliches Online-Tool ermöglicht. IDesign bietet ein angeleitetes Auswahlverfahren, das Schaltkreisentwicklern, Beschaffungsmanagern oder Ingenieuren die Möglichkeit verschafft, auf schnellstem Wege die beste Komponente für ihre Anwendung zu finden. Verglichen mit parametrischen Suchverfahren bietet iDesign Vorteile in mehreren Bereichen.
Anstatt nach allen Parametern der Sicherung oder Dioden-Arrays gleichzeitig zu fragen, durchläuft der Nutzer zunächst eine Sequenz von Fragen über deren Anwendung. Schwachstelle Nr. 1 von parametrischen Suchverfahren ist, dass die große Anzahl an voneinander abhängigen Spezifikationen, die in die Suchdatenbank eingegeben werden, relevante Ergebnisse verbergen kann, sobald der Nutzer nur eine einzige „falsche“ Angabe macht. Genau das wird mit dem Tool von Littelfuse vermieden, indem die einzelnen Parameter Schritt für Schritt in einer Sequenz durchlaufen werden, die zur anfänglichen Erfassung der wichtigsten Parameter vorgesehen ist, bevor es zu den sekundären Parametern übergeht. Mit dem Protokoll von iDesign durchgeführte Suchen helfen bei der Entscheidungsfindung – von breit gefächert bis spezifisch – über die Auswahl oder Aktionen des Nutzers.
Zudem integriert das iDesign Tool die Prinzipien und Theorien aus dem Fuseology Anwendungsleitfaden von Littelfuse sowie dem ESD-Schutz-Leitfaden mit TVS-Arrays und bietet so während des Auswahlverfahrens die zugrundeliegende Logik und Berechnung. Dies ermöglicht dem Tool, sich auf die passende Auswahl an Sicherungen oder Dioden-Arrays für die Anwendung zu beschränken, anstatt den Nutzer zum Ausführen einer Suche und Berechnungen anhand verschiedener Parameter wie Nennstrom, Umgebungstemperatur, Fehlerstrom, Einschaltstromspitzen oder andere geläufige Transienten aufzufordern, um sicherzustellen, dass die Sicherung oder Dioden-Arrays arbeiten wie vorgesehen erfolgt. Dies ist von entscheidendem Vorteil für den Nutzer, denn ein Fehler aufgrund der Interaktion dieser Variablen könnte bis zur Markteinführung des Produkts unentdeckt bleiben, was ein Garantierückgaberisiko oder einen Ruf für schlechte Qualität für das Unternehmen des Nutzers bedeuten könnte. Littelfuse hilft Nutzern ebenso dabei, in letzter Sekunde auftretende Probleme bezüglich der Erfüllung gesetzlicher Auflagen zu vermeiden, welche entstehen können, wenn die ausgewählte Sicherung nicht die erforderlichen Sicherheitszertifizierungen aufweist. iDesign bietet eine sehr umfangreiche Liste mit internationalen Konformitätszeichen, damit die Sicherheitsanforderungen für Amerika, Europa und Asien erfüllt werden. Zudem erleichtert die Ergebnisseite Sicherheitszertifizierungen, indem Sie Links zu den entsprechenden Sicherheitszertifikaten aufführt, die der Nutzer während der Zulassungsverfahren bereitstellen muss. Zu guter Letzt führt das Tool eine Zeit-Strom-Analyse basierend auf dem Nennstrom, Fehlerstrom, der Umgebungstemperatur, wiederkehrenden Transienten und anderen Parametern durch und liefert PASS-/FAIL-Ergebnisse, um sicherzustellen, dass die Sicherung sich nicht während des normalen Betriebs öffnet, sich jedoch bei einem Fehler rechtzeitig öffnet, um Beschädigungen des zu schützenden Schaltkreises zu vermeiden. Es zeigt gegebenenfalls dieselben Berechnungen für den nächsten kleineren Teil der ausgewählten Serien an, um dem Entwickler andere Optionen anzubieten, falls dessen Komponente einen höheren Schutz erfordert. Diese erweiterten Funktionen sind keinesfalls über herkömmliche Websites mit parametrischen Suchverfahren verfügbar und bieten jedem Designingenieur, der die Wahl einer Schutzvorrichtung treffen muss, einen entscheidenden Vorteil.
Die Nutzung des iDesign Tools ist völlig unkompliziert. Im ersten Schritt wird ein Konto erstellt, das das Speichern von Ergebnissen und den Austausch von Teilen mit Kollegen ermöglicht. Im eingeloggten Konto bietet das Tool derzeit ein Tool zur Sicherungsauswahl sowie ein Tool zur ESD-Auswahl.
Erwähnenswert ist die Flexibilität des Tools, die das Hinzufügen von neuen Funktionen und Produktlinien zu jeder Zeit ermöglicht, daher lohnt es sich, das Tool bei jedem Planen eines Schaltkreisschutzes zu nutzen.
Beim Starten des Tools zur Sicherungsauswahl besteht der erste Schritt darin, auszuwählen, ob eine Standardsicherung oder eine Spezialsicherung erforderlich ist. Wenn Spezialsicherungen z. B. für Militär-, UMF-Anwendungen, Anwendungen in Gefahrenbereichen, Anwendungen, die hoher Überspannung standhalten, oder Telekommunikationsanwendungen benötigt werden, wird am Seitenende ein Link aufgeführt, der den Nutzer direkt zur entsprechenden Spezialsicherung weiterleitet. Wenn das Tool weiterhin für Standardsicherungen genutzt wird, können die maximale AC- oder DC-Betriebsspannung, der Nennbetriebsstrom, der maximale verfügbare Fehlerstrom und die maximale Betriebsumgebungstemperatur in die entsprechenden Felder eingegeben werden. Jedes Feld bietet eine Hilfe-Schaltfläche, die den Nutzer zu Definitionen und anderen Anleitungen weiterleitet. Auf der nächsten Seite können behördliche Zertifizierungen wie UL-gelistet oder UL-zugelassen ausgewählt werden sowie andere europäische oder asiatische Konformitätszeichen.
Für diese Auswahlmöglichkeiten sind Kontrollkästchen verfügbar, so dass mehrere behördliche Zertifizierungen gleichzeitig ausgewählt werden können. Sobald diese Parameter eingegeben wurden, fragt das Tool den Nutzer nach dem gewünschten Formfaktor. Es können SMD-, Axial-/Patronen-, Axial-/PICO- und radial bedrahtete Sicherungen ausgewählt werden.
Wie auf anderen Seiten sind zusätzliche Details zu jedem Typ verfügbar, einschließlich der Littelfuse Serie durch Klicken auf die Abbildung des Sicherungstyps, falls der Nutzer weitere Informationen benötigt. Die Seite zeigt zudem eine Zeichnung des Typs mit gängigen Abmessungsindikatoren an. Durch Klicken auf Weiter erscheint eine Seite mit der Serienauswahl, die alle erhältlichen Sicherungsserien aufführt, welche den zuvor eingegebenen Parametern entsprechen, einschließlich deren Abmessungen, eine kurze Beschreibung und ein Link zum Datenblatt. Sobald die Serie ausgewählt wurde, fragt das Tool den Nutzer nach Informationen über die Einschaltstromspitzen der Anwendung sowie nach der Anzahl der Impulse, die das Design während seiner Lebensdauer erwarten wird, der Wellenform und der Pulsamplitude. Es stehen mehrere Standardwellenformen zur Auswahl und das Tool ermöglicht dem Nutzer zudem, seine eigene personalisierte Wellenform zu zeichnen oder direkt einen spezifischen i²t-Wert einzugeben, falls dieser bekannt ist.
Daraufhin liefert das Tool eine Liste spezieller Sicherungen zusammen mit deren Stromstärke, i²t-Nennwerten, Unterbrechungswerten sowie allen dazugehörigen behördlichen Zertifizierungen. Der Nutzer kann anschließend eine der Optionen auswählen und das Tool leitet ihn zu einem Graphen mit berechneter Zeit/Strom weiter, der berechnet, ob die Sicherung rechtzeitig öffnet, um dem Schaltkreis den entsprechenden Schutz bieten zu können.
Die Ergebnisse werden in einfacher grafischer Form dargestellt, zusammen mit einer PASS-/FAIL-Beurteilung in Klartext als Hilfestellung bei der Analyse der Prognose. Wenn der Sicherungswert zu hoch ist, liefert das Tool eine Anleitung, wie im vorherigen Schritt ein niedrigerer Wert ausgewählt werden kann.
ESD-SCHUTZ-TOOL
Das ESD-Schutz-Tool bietet die gleiche Benutzerfreundlichkeit. Es sammelt zunächst Informationen über die gewünschte Robustheit des ESD-Schutzes, die HBM ESD-Nennwerte, den entsprechenden dynamischen Innenwiderstand des geschützten ASIC, jeden Serienwiderstand zwischen dem Überspannungsbegrenzer (TVS) und dem ASIC sowie die DC-Betriebsspannung des Schaltkreises.
Unter Verwendung von Modellen, die die Antwort des Übertragungsleitungspulses (Transmission Line Pulse, TLP) erfasst haben, kann ein Ingenieur die Beschreibung seines Schnittstellendesigns eingeben, um die bestmögliche Auswahl zum Schutz der Schnittstelle zu treffen. Das Tool fragt nach spezifischer Information wie der Anzahl der zu schützenden Leitungen, der nominellen Anwendung (Abfrage einer Liste, die die meisten modernen und älteren Schnittstellen abdeckt) und dem gewünschten Robustheitsniveau in Kilovolt. Wichtige Parameter wie die maximale Leitungskapazität und Leckstrom können ebenso eingegeben werden. Optionale Parameter umfassen die Auswahl des maximalen dynamischen Widerstands und der Nennüberspannung. Daraufhin werden alle verfügbaren Teile, die diese Kriterien erfüllen, zusammen mit deren kritischen Parametern, Pinbelegung und Schema angezeigt. Es können bis zu drei Teile ausgewählt werden. Das Tool zeigt eine grafische Darstellung mit dem erwarteten und theoretischen maximalen Schutz an, den die Komponenten bieten können, sowie das genaue Layout und Schaltungsdesign.
Die Vorteile des iDesign Tools von Littelfuse machen es bei der Auswahl von Schaltungsschutzbausteinen unverzichtbar. Es ermöglicht Ingenieuren unabhängig von ihrem Erfahrungsstand die schnelle Eingrenzung einer Auswahl von Sicherungen oder TVS-Geräten basierend auf der Endanwendung, es bietet eine personalisierte Simulation zur Validierung der Auswahl und liefert Anleitungen über das gesamte Auswahlverfahren hinweg, um den Nutzern des Tools dabei zu helfen, die Logik hinter dem Auswahlverfahren zu verstehen. Während ein systeminternes Testen und Validieren der Komponentenauswahl empfohlen wird, erhöht die Nutzung von iDesign die Wahrscheinlichkeit erheblich, auf Anhieb die richtige Wahl zu treffen, und ermöglicht Schaltkreisentwicklern, ihre Arbeit in anspruchsvolleren Bereichen ihres Designs fortzuführen.