電路保護的意義及常用的電路保護元件

電路保護的意義是什么？

　　在各類電子產(chǎn)品中，設(shè)置過壓保護和過流保護變得越來越重要，那么電路保護的意義到底是什么？

　　由于如今電路板的集成度越來越高，板子的價格也跟著水漲船高，因此我們要加強保護。

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

　　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，汽車行駛狀況萬變，汽車啟動時產(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，一般要使用過壓保護元件。

　　通信設(shè)備，通信場所對防雷浪涌有一定的要求，在這些設(shè)備中使用過壓保護、過流保護元件就變得重要起來，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)的過壓或者電路現(xiàn)象造成的，隨著我們對電子設(shè)備質(zhì)量的要求越來越高，電子電路保護也變得更加不容忽視。

　　那么電路保護如此重要，常用的電路保護元件有哪些？

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，之所以說陶瓷氣體放電管是應(yīng)用最廣泛的防雷器件，是因為無論是直流電源的防雷還是各種信號的防雷，陶瓷氣體放電管都能起到很好的防護作用。其最大的特點是通流量大，級間電容小，絕緣電阻高，擊穿電壓可選范圍大。

半導(dǎo)體放電管

　　半導(dǎo)體放電管是一種過壓保護器件，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，可以流過很大的浪涌電流或脈沖電流。相關(guān)文章：動畫講解二極管工作原理。其擊穿電壓的范圍，構(gòu)成了過壓保護的范圍。固體放電管使用時可直接跨接在被保護電路兩端。具有精確導(dǎo)通、快速響應(yīng)（響應(yīng)時間ns級）、浪涌吸收能力較強、雙向?qū)ΨQ、可靠性高等特點。

玻璃放電管

　　玻璃放電管（強效放電管、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)體過壓保護器的優(yōu)點：絕緣電阻高（≥10^8Ω）、極間電容?。ā?.8pF）、放電電流較大（最大達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5000V）、體積小、壽命長等優(yōu)點。其缺點是直流擊穿電壓分散性較大（±20%）。

過壓器件

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相對固定的電壓值，從而實現(xiàn)對后級電路的保護。壓敏電阻的響應(yīng)時間為ns級，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電壓保護其響應(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)量級范圍，很多情況下不宜直接應(yīng)用在高頻信號線路的保護中，應(yīng)用在交流電路的保護中時，因為其結(jié)電容較大會增加漏電流，在設(shè)計防護電路時需要充分考慮。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元件和電路，防止在電源供應(yīng)、控制和信號線產(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，通常用于二級保護?；径紩怯糜谠谔沾蓺怏w放電管之后的二級保護，也有用戶直接將其用于產(chǎn)品的一級保護。其特點為反應(yīng)速度快（為ps級），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。

過流器件

自恢復(fù)保險絲

　　自恢復(fù)保險絲PPTC就是一種過流電子保護元件，采用高分子有機聚合物在高壓、高溫，硫化反應(yīng)的條件下，攙加導(dǎo)電粒子材料后，經(jīng)過特殊的工藝加工而成。自恢復(fù)保險絲（PPTC：高分子自恢復(fù)保險絲）是一種正溫度系數(shù)聚合物熱敏電阻，作過流保護用，可代替電流保險絲。電路正常工作時它的阻值很?。▔航岛苄。?，當(dāng)電路出現(xiàn)過流使它溫度升高時，阻值急劇增大幾個數(shù)量級，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，過流消失后自動恢復(fù)為低阻值。

靜電元件

ESD靜電放電二極管

　　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始的時候，一切還不穩(wěn)定的時候，如果電感中有電流通過，就一定會產(chǎn)生一個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，等到電路運行了一段時間后，一切都穩(wěn)定了，電流沒有什么變化了，電磁感應(yīng)也就不會產(chǎn)生電流，這時候就穩(wěn)定了，不會出現(xiàn)突發(fā)性的變故，從而保證了電路的安全，就像水車，一開始由于阻力轉(zhuǎn)動的比較慢，后來慢慢趨于平和。

　　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。

原文標(biāo)題：常用的電路保護器件有哪些？

文章出處：【微信號：c-stm32，微信公眾號：STM32嵌入式開發(fā)】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請注明出處。