電路保護(hù)的意義及常用的電路保護(hù)元件

電路保護(hù)的意義是什么？

在各類電子產(chǎn)品中，設(shè)置過(guò)壓保護(hù)和過(guò)流保護(hù)變得越來(lái)越重要，那么電路保護(hù)的意義到底是什么？

由于如今電路板的集成度越來(lái)越高，板子的價(jià)格也跟著水漲船高，因此我們要加強(qiáng)保護(hù)。

半導(dǎo)體器件，IC的工作電壓有越來(lái)越低的趨勢(shì)，而電路保護(hù)的目的則是降低能耗損失，減少發(fā)熱現(xiàn)象，延長(zhǎng)使用壽命。

車載設(shè)備，由于使用環(huán)境的條件比一般電子產(chǎn)品更加惡劣，汽車行駛狀況萬(wàn)變，汽車啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生很大的瞬間峰值電壓等。因此，在為這些電子設(shè)備配套產(chǎn)品的電源適配器中，一般要使用過(guò)壓保護(hù)元件。

通信設(shè)備，通信場(chǎng)所對(duì)防雷浪涌有一定的要求，在這些設(shè)備中使用過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)元件就變得重要起來(lái)，它們是保證用戶人身安全和通信正常的關(guān)鍵。

大部分電子產(chǎn)品出現(xiàn)的故障，都是電子設(shè)備電路中出現(xiàn)的過(guò)壓或者電路現(xiàn)象造成的，隨著我們對(duì)電子設(shè)備質(zhì)量的要求越來(lái)越高，電子電路保護(hù)也變得更加不容忽視。

那么電路保護(hù)如此重要，常用的電路保護(hù)元件有哪些？

防雷器件

陶瓷氣體放電管

防雷器件中應(yīng)用最廣泛的是陶瓷氣體放電管，之所以說(shuō)陶瓷氣體放電管是應(yīng)用最廣泛的防雷器件，是因?yàn)闊o(wú)論是直流電源的防雷還是各種信號(hào)的防雷，陶瓷氣體放電管都能起到很好的防護(hù)作用。其最大的特點(diǎn)是通流量大，級(jí)間電容小，絕緣電阻高，擊穿電壓可選范圍大。

半導(dǎo)體放電管

半導(dǎo)體放電管是一種過(guò)壓保護(hù)器件，是利用晶閘管原理制成的，依靠PN結(jié)的擊穿電流觸發(fā)器件導(dǎo)通放電，可以流過(guò)很大的浪涌電流或脈沖電流。相關(guān)文章：動(dòng)畫講解二極管工作原理。其擊穿電壓的范圍，構(gòu)成了過(guò)壓保護(hù)的范圍。固體放電管使用時(shí)可直接跨接在被保護(hù)電路兩端。具有精確導(dǎo)通、快速響應(yīng)（響應(yīng)時(shí)間ns級(jí)）、浪涌吸收能力較強(qiáng)、雙向?qū)ΨQ、可靠性高等特點(diǎn)。

玻璃放電管

玻璃放電管（強(qiáng)效放電管、防雷管）是20世紀(jì)末新推出的防雷器件，它兼有陶瓷氣體放電管和半導(dǎo)體過(guò)壓保護(hù)器的優(yōu)點(diǎn)：絕緣電阻高（≥10^8Ω）、極間電容?。ā?.8pF）、放電電流較大（最大達(dá)3kA）、雙向?qū)ΨQ性、反應(yīng)速度快（不存在沖擊擊穿的滯后現(xiàn)象）、性能穩(wěn)定可靠、導(dǎo)通后電壓較低，此外還有直流擊穿電壓高（最高達(dá)5000V）、體積小、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是直流擊穿電壓分散性較大（±20%）。

過(guò)壓器件

壓敏電阻

壓敏電阻也是一種用得最多的限壓器件。利用壓敏電阻的非線性特性，當(dāng)過(guò)電壓出現(xiàn)在壓敏電阻的兩極間，壓敏電阻可以將電壓鉗位到一個(gè)相對(duì)固定的電壓值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)后級(jí)電路的保護(hù)。壓敏電阻的響應(yīng)時(shí)間為ns級(jí)，比空氣放電管快，比TVS管稍慢一些，一般情況下用于電子電路的過(guò)電壓保護(hù)其響應(yīng)速度可以滿足要求。壓敏電阻的結(jié)電容一般在幾百到幾千pF的數(shù)量級(jí)范圍，很多情況下不宜直接應(yīng)用在高頻信號(hào)線路的保護(hù)中，應(yīng)用在交流電路的保護(hù)中時(shí)，因?yàn)槠浣Y(jié)電容較大會(huì)增加漏電流，在設(shè)計(jì)防護(hù)電路時(shí)需要充分考慮。壓敏電阻的通流容量較大，但比氣體放電管小。

貼片壓敏電阻的作用

貼片壓敏電阻主要用于保護(hù)元件和電路，防止在電源供應(yīng)、控制和信號(hào)線產(chǎn)生的ESD。

瞬態(tài)抑制二極管

瞬態(tài)抑制器TVS二極管廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體及敏感器件的保護(hù)，通常用于二級(jí)保護(hù)?；径紩?huì)是用于在陶瓷氣體放電管之后的二級(jí)保護(hù)，也有用戶直接將其用于產(chǎn)品的一級(jí)保護(hù)。其特點(diǎn)為反應(yīng)速度快（為ps級(jí)），體積小，脈沖功率較大，箝位電壓低等。其10/1000μs波脈沖功率從400W～30KW，脈沖峰值電流從0.52A～544A；擊穿電壓有從6.8V～550V的系列值，便于各種不同電壓的電路使用。

過(guò)流器件

自恢復(fù)保險(xiǎn)絲

自恢復(fù)保險(xiǎn)絲PPTC就是一種過(guò)流電子保護(hù)元件，采用高分子有機(jī)聚合物在高壓、高溫，硫化反應(yīng)的條件下，攙加導(dǎo)電粒子材料后，經(jīng)過(guò)特殊的工藝加工而成。自恢復(fù)保險(xiǎn)絲（PPTC：高分子自恢復(fù)保險(xiǎn)絲）是一種正溫度系數(shù)聚合物熱敏電阻，作過(guò)流保護(hù)用，可代替電流保險(xiǎn)絲。電路正常工作時(shí)它的阻值很小（壓降很?。?，當(dāng)電路出現(xiàn)過(guò)流使它溫度升高時(shí)，阻值急劇增大幾個(gè)數(shù)量級(jí)，使電路中的電流減小到安全值以下，從而使后面的電路得到保護(hù)，過(guò)流消失后自動(dòng)恢復(fù)為低阻值。

靜電元件

ESD靜電放電二極管

ESD靜電放電二極管是一種過(guò)壓、防靜電保護(hù)元件，是為高速數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用的I/O端口保護(hù)設(shè)計(jì)的器件。ESD靜電二極管是用來(lái)避免電子設(shè)備中的敏感電路受到ESD（靜電放電）的影響。可提供非常低的電容，具有優(yōu)異的傳輸線脈沖（TLP）測(cè)試，以及IEC6100-4-2測(cè)試能力，尤其是在多采樣數(shù)高達(dá)1000之后，進(jìn)而改善對(duì)敏感電子元件的保護(hù)。

電感的作用

電磁的關(guān)系相信大家都清楚，電感的作用就是在電路剛開(kāi)始的時(shí)候，一切還不穩(wěn)定的時(shí)候，如果電感中有電流通過(guò)，就一定會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與電流方向相反的感應(yīng)電流。依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，等到電路運(yùn)行了一段時(shí)間后，一切都穩(wěn)定了，電流沒(méi)有什么變化了，電磁感應(yīng)也就不會(huì)產(chǎn)生電流，這時(shí)候就穩(wěn)定了，不會(huì)出現(xiàn)突發(fā)性的變故，從而保證了電路的安全，就像水車，一開(kāi)始由于阻力轉(zhuǎn)動(dòng)的比較慢，后來(lái)慢慢趨于平和。

磁珠的作用

磁珠有很高的電阻率和磁導(dǎo)率，它等效于電阻和電感串聯(lián)，但電阻值和電感值都隨頻率變化。它比普通的電感有更好的高頻濾波特性，在高頻時(shí)呈現(xiàn)阻性，所以能在相當(dāng)寬的頻率范圍內(nèi)保持較高的阻抗，從而提高調(diào)頻濾波效果，在以太網(wǎng)芯片上用到過(guò)。