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(guān)斷電壓VFM應(yīng)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(guān)斷電壓；

③　TVS的最大箝位電壓VC應(yīng)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(yīng)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(shè)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(yīng)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(yīng)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(yīng)測試后自動恢復(fù)和有助于防護電路過電壓的優(yōu)點，可用于VOIP網(wǎng)關(guān)、無線電話、傳真機、機頂盒、低成本電信系統(tǒng)和客戶端設(shè)備的過電壓/過電流保護應(yīng)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(yīng)用越來越廣。它的典型應(yīng)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(dǎo)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(yīng)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(fù)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(shè)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(dǎo)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(yīng)速度慢，在導(dǎo)通期間近似變?yōu)槎搪罚锌赡茉斐缮弦患壙諝忾_關(guān)跳閘。在一些不允許短暫中斷電源的場合不應(yīng)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(yīng)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(shè)備的前端，從而保護它們不受由于閃電和設(shè)備開關(guān)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。