使电子电路免受损害的协同电路保护方案(一)

（3）TVS二极管的分类

TVS器件按极性可以分为单极性和双极性两种；按用途可以分为各种电路都适用的通用型TVS器件和特殊电路适用的专用型TVS器件；如果按封装及内部结构又可分为：轴向引线二极管、双列直插TVS阵列（适用多线保护）、贴片式、组件式和大功率模块式等。

（4）TVS的选用

①　确定被保护电路的最大直流工作电压或连续工作电压、电路的额定标准电压和“高端”容限；

②　TVS额定反向关断电压VFM应大于或等于被保护电路的最大工作电压。若选用的VFM太低，器件可能进入雪崩或因反向漏电流太大影响电路的正常工作。TVS串联连接可以提高TVS的总额定反向关断电压；

③　TVS的最大箝位电压VC应小于被保护电路的损坏电压；

④　在规定的脉冲持续时间内，TVS的最大峰值脉冲功耗PM必须大于被保护电路内可能出现的峰值脉冲功率。在确定了最大箝位电压后，其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流；

⑤　对于数据接口电路的保护，还必须注意选取具有合适结电容Cj的TVS器件；

⑥　根据用途选用TVS的极性及封装结构。交流电路选用双极性TVS较为合理；多线保护选用TVS阵列更为有利；

⑦　温度考虑。瞬态电压抑制器TVS可以在－55℃~+150℃之间工作。如果需要TVS在一个变化的温度环境下工作，由于其反向漏电流ID是随工作温度的增加而增大，功耗随TVS结温的增加而下降，因此，使用时须考虑温度变化对其工作特性的影响。

例如，美国Tyco的瑞侃公司新近推出的过电压保护器件PolyZen微型集成保护模块为一高分子保护的齐纳二极管，可用于硬盘驱动器、便携电子设备、计算机子系统、汽车电子和USB端口保护等过电压保护应用场合。它具有耐受能量大、所需散热小、电压钳位稳定度高的特点，可用于不正确的电源电压、电压的瞬态过高和极性反转保护的应用场合。

再如，美国Tyco的瑞侃公司新近推出的过电压/过电流保护模块2Pro，为一单片过电压/过电流保护器，内部引脚功能框图如图1所示，具有体积小、电力线搭碰/感应测试后自动恢复和有助于防护电路过电压的优点，可用于VOIP网关、无线电话、传真机、机顶盒、低成本电信系统和客户端设备的过电压/过电流保护应用场合。

2.2金属氧化物可变电阻（MOV）

金属氧化物可变电阻（MOV）是一种陶瓷元件，其应用越来越广。它的典型应用产品是氧化锌压敏电阻，是由氧化锌微粒组成的多晶半导体过电压抑制器件。利用其良好的伏安特性可以将冲击电压限制在一定范围内。其主要技术参数有通电流能力、冲击击穿电压和残压。金属氧化物可变电阻能承受较大的电流冲击，具有较快的响应速度，可达到毫μs级，价格较便宜。金属氧化物可变电阻的不足之处在于它的体积和电容值较大，存在一定的漏电流，如果质量不好，漏电流将逐渐增大甚至损坏；同时金属氧化物可变电阻的残压较高，钳位效果较差，冲击电流越大，钳位电压就越高；反复冲击耐受能力差，它多次受冲击后工作特性变坏，会直接影响到其使用效果和工作寿命。

如果在一些要求高的电子设备中仅用金属氧化物可变电阻来保护还不够，还可以结合其它保护器件，如半导体二极管来实现过电压保护。

2.3气体放电管（GDT）

气体放电管（GDT）是把一对放电间隙封装在充以放电介质（如惰性气体）的玻璃或陶瓷中，即构成气体放电管。常用的气体放电管的冲击击穿电压在一百多V到几kV，一旦冲击过电压达到气体放电管的冲击击穿电压时，气体放电管内的气体电离，气体放电管由原来的开路状态变为近似短路状态。

虽然气体放电管具有可承受很大电流冲击的能力，并且体积小、价格低，但它的响应速度慢，在导通期间近似变为短路，有可能造成上一级空气开关跳闸。在一些不允许短暂中断电源的场合不应采用气体放电管来保护。但由于气体放电管的价格便宜，在一般要求不高的过电压保护应用场合，可利用气体放电管作为第一级或第二级保护元件。

使用中，GDT并联在类似电源线、电信线、信号线和数据传输线等敏感设备的前端，从而保护它们不受由于闪电和设备开关动作而引入的瞬间突变电压的影响而对被保护对象的破坏。在正常情况下，GDT不会影响信号的正常工作。但是，在浪涌电压的情况下，GDT可以转变为低阻工作状态，使由于瞬间突变电压产升的能量被消耗掉，而不影响被保护对象的正常工作。并且，如果GDT和Polyswitch、SiBar和MOV等饱护器件混合使用时，保护效果更佳。常用的GDT外形图如图2所示。