使電子電路免受損害的協(xié)同電路保護方案(一)

（3）TVS二極管的分類

TVS器件按極性可以分為單極性和雙極性兩種；按用途可以分為各種電路都適用的通用型TVS器件和特殊電路適用的專用型TVS器件；如果按封裝及內(nèi)部結(jié)構(gòu)又可分為：軸向引線二極管、雙列直插TVS陣列（適用多線保護）、貼片式、組件式和大功率模塊式等。

（4）TVS的選用

①　確定被保護電路的最大直流工作電壓或連續(xù)工作電壓、電路的額定標準電壓和“高端”容限；

②　TVS額定反向關斷電壓VFM應大于或等于被保護電路的最大工作電壓。若選用的VFM太低，器件可能進入雪崩或因反向漏電流太大影響電路的正常工作。TVS串聯(lián)連接可以提高TVS的總額定反向關斷電壓；

③　TVS的最大箝位電壓VC應小于被保護電路的損壞電壓；

④　在規(guī)定的脈沖持續(xù)時間內(nèi)，TVS的最大峰值脈沖功耗PM必須大于被保護電路內(nèi)可能出現(xiàn)的峰值脈沖功率。在確定了最大箝位電壓后，其峰值脈沖電流應大于瞬態(tài)浪涌電流；

⑤　對于數(shù)據(jù)接口電路的保護，還必須注意選取具有合適結(jié)電容Cj的TVS器件；

⑥　根據(jù)用途選用TVS的極性及封裝結(jié)構(gòu)。交流電路選用雙極性TVS較為合理；多線保護選用TVS陣列更為有利；

⑦　溫度考慮。瞬態(tài)電壓抑制器TVS可以在－55℃~+150℃之間工作。如果需要TVS在一個變化的溫度環(huán)境下工作，由于其反向漏電流ID是隨工作溫度的增加而增大，功耗隨TVS結(jié)溫的增加而下降，因此，使用時須考慮溫度變化對其工作特性的影響。

例如，美國Tyco的瑞侃公司新近推出的過電壓保護器件PolyZen微型集成保護模塊為一高分子保護的齊納二極管，可用于硬盤驅(qū)動器、便攜電子設備、計算機子系統(tǒng)、汽車電子和USB端口保護等過電壓保護應用場合。它具有耐受能量大、所需散熱小、電壓鉗位穩(wěn)定度高的特點，可用于不正確的電源電壓、電壓的瞬態(tài)過高和極性反轉(zhuǎn)保護的應用場合。

再如，美國Tyco的瑞侃公司新近推出的過電壓/過電流保護模塊2Pro，為一單片過電壓/過電流保護器，內(nèi)部引腳功能框圖如圖1所示，具有體積小、電力線搭碰/感應測試后自動恢復和有助于防護電路過電壓的優(yōu)點，可用于VOIP網(wǎng)關、無線電話、傳真機、機頂盒、低成本電信系統(tǒng)和客戶端設備的過電壓/過電流保護應用場合。

2.2金屬氧化物可變電阻（MOV）

金屬氧化物可變電阻（MOV）是一種陶瓷元件，其應用越來越廣。它的典型應用產(chǎn)品是氧化鋅壓敏電阻，是由氧化鋅微粒組成的多晶半導體過電壓抑制器件。利用其良好的伏安特性可以將沖擊電壓限制在一定范圍內(nèi)。其主要技術(shù)參數(shù)有通電流能力、沖擊擊穿電壓和殘壓。金屬氧化物可變電阻能承受較大的電流沖擊，具有較快的響應速度，可達到毫μs級，價格較便宜。金屬氧化物可變電阻的不足之處在于它的體積和電容值較大，存在一定的漏電流，如果質(zhì)量不好，漏電流將逐漸增大甚至損壞；同時金屬氧化物可變電阻的殘壓較高，鉗位效果較差，沖擊電流越大，鉗位電壓就越高；反復沖擊耐受能力差，它多次受沖擊后工作特性變壞，會直接影響到其使用效果和工作壽命。

如果在一些要求高的電子設備中僅用金屬氧化物可變電阻來保護還不夠，還可以結(jié)合其它保護器件，如半導體二極管來實現(xiàn)過電壓保護。

2.3氣體放電管（GDT）

氣體放電管（GDT）是把一對放電間隙封裝在充以放電介質(zhì)（如惰性氣體）的玻璃或陶瓷中，即構(gòu)成氣體放電管。常用的氣體放電管的沖擊擊穿電壓在一百多V到幾kV，一旦沖擊過電壓達到氣體放電管的沖擊擊穿電壓時，氣體放電管內(nèi)的氣體電離，氣體放電管由原來的開路狀態(tài)變?yōu)榻贫搪窢顟B(tài)。

雖然氣體放電管具有可承受很大電流沖擊的能力，并且體積小、價格低，但它的響應速度慢，在導通期間近似變?yōu)槎搪?，有可能造成上一級空氣開關跳閘。在一些不允許短暫中斷電源的場合不應采用氣體放電管來保護。但由于氣體放電管的價格便宜，在一般要求不高的過電壓保護應用場合，可利用氣體放電管作為第一級或第二級保護元件。

使用中，GDT并聯(lián)在類似電源線、電信線、信號線和數(shù)據(jù)傳輸線等敏感設備的前端，從而保護它們不受由于閃電和設備開關動作而引入的瞬間突變電壓的影響而對被保護對象的破壞。在正常情況下，GDT不會影響信號的正常工作。但是，在浪涌電壓的情況下，GDT可以轉(zhuǎn)變?yōu)榈妥韫ぷ鳡顟B(tài)，使由于瞬間突變電壓產(chǎn)升的能量被消耗掉，而不影響被保護對象的正常工作。并且，如果GDT和Polyswitch、SiBar和MOV等飽護器件混合使用時，保護效果更佳。常用的GDT外形圖如圖2所示。