如何合理選擇正確的過壓保護器件？不同的過壓保護器件其保護原理各有不同，選擇的時候應(yīng)結(jié)合其保護原理、工作條件和使用環(huán)境來考慮。本文介紹常用的幾種過壓保護器件ESD抑制器、壓敏電阻、瞬態(tài)電壓抑制器TVS、陶瓷氣體放電管的選型技巧，幫助工程師正確選擇電路保護器件。
1. 過壓保護器件的選型要點
過壓保護器件（OVP）用于保護后續(xù)電路免受甩負載或瞬間高壓的破壞，常用的過壓保護器件有壓敏電阻、瞬態(tài)電壓抑制器、靜電抑制器和放電管等。過壓保護器件選型應(yīng)注意以下四個要點：
1）關(guān)斷電壓Vrwm的選擇。一般關(guān)斷電壓至少要比線路高工作電壓高10%
2）箝位電壓VC的選擇。VC是指在ESD沖擊狀態(tài)時通過TVS的電壓，它必須小于被保護電路的能承受的大瞬態(tài)電壓
3）浪涌功率Pppm的選擇。不同功率，保護的時間不同，如600w（10/1000us）;300W（8/20us）
4）極間電容的選擇。被保護元器件的工作頻率越高，要求TVS的電容要越小
1.1 ESD抑制器
選擇合適的ESD保護器件，大的難點在于如何容易地明確哪種器件可以提供大的保護。系統(tǒng)供應(yīng)商一般是通過數(shù)據(jù)手冊上的ESD額定值（或標稱值）來比較ESD保護器件的好壞。事實上，從這些額定值根本看不出器件保護系統(tǒng)的能力有多強，關(guān)鍵取決于其二極管參數(shù)。主要的參考系數(shù)應(yīng)該是：
快速響應(yīng)時間
低箝位電壓
高電流浪涌承受能力
AEM（蘇州）科技有限公司副總經(jīng)理鄭索平介紹，選擇ESD器件應(yīng)該遵循下面的要求：
（1）選擇靜電保護器件注意：
箝制電壓不要超過受保護器件的大承受電壓
電路電壓不超過保護器件工作電壓
低電容值、漏電流盡可能的減少干擾及損耗
（2）靜電保護器件盡量安裝在接近靜電輸入的地方，遠離被保護器件
�。�3）靜電保護器件一定接的大地線，不是數(shù)字地線
�。�4）回地的線路盡量的短，靜電保護器件與被保護線路之間的距離盡量的短
�。�5）盡量避免被保護與未被保護線路并排走線
1.2壓敏電阻
壓敏電阻是一種用得多的限壓器件。廣泛的應(yīng)用在汽車電子、通迅、計算機、消費類電子產(chǎn)品、軍用電子產(chǎn)品等方面，特別是在LCD、鍵盤、I/O接口、IC、MOSFET、CMOS、傳感器、手機、DVD、AV、ABS、馬達控制板、MP3、PDA、USB接口及高速數(shù)據(jù)信號線路上進行保護等。
壓敏電阻選用時應(yīng)注意的是：連續(xù)施加在壓敏電阻兩端的電源電壓，不能超過規(guī)格表中列出的¡°大持續(xù)工作電壓¡±值。還要充分考慮到電網(wǎng)（或電路）工作電壓的波動幅度，
選取壓敏電阻的壓敏電壓值時，要留有足夠的余量。國內(nèi)一般的波動幅度為30%。通過壓敏電阻的大浪涌電流不應(yīng)超過技術(shù)規(guī)格書中的¡°大沖擊電流¡±值（也就是大通流量）�？紤]到要耐受多次沖擊時，應(yīng)該選用能耐受10次以上沖擊的浪涌電流值。
壓敏電阻的箝位電壓必須小于被保護的部件或設(shè)備能承受的大電壓（即安全電壓）。
1.3 瞬態(tài)電壓抑制器TVS
瞬態(tài)電壓抑制器（TVS）是一種二極管形式的高效能保護器件。當TVS二極管的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時，它能以10-12秒量級的速度，將其兩極間的高阻抗變?yōu)榈妥杩�，吸收高達數(shù)千瓦的浪涌功率，使兩極間的電壓箝位于一個預(yù)定值，有效地保護電子線路中的精密元器件，免受各種浪涌脈沖的損壞。
瞬態(tài)電壓抑制二極管（TVS）廣泛應(yīng)用在半導(dǎo)體及敏感的電子零件過電壓、ESD保護上，主要包括：消費類產(chǎn)品、工業(yè)產(chǎn)品、通訊、電腦、汽車、電源供應(yīng)品、信號線路保護及軍事、航天航空導(dǎo)航系統(tǒng)及控制系統(tǒng)上。大箝位電壓VC不可大于被保護設(shè)備大的安全電壓，以及反向工作電壓（反向斷態(tài)電壓）須大于線路正常工作電壓，是使用TVS管時必須注意的問題，另外，交流電壓只能用雙向TVS。
TVS管的選用應(yīng)注意以下幾點：
確定被保護電路的大直流或連續(xù)工作電壓、電路的額定標準電壓和“高端”容限。
TVS額定反向關(guān)斷VWM應(yīng)大于或等于被保護電路的大工作電壓。若選用的VWM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。串行連接分電壓，并行連接分電流。
TVS的大箝位電壓VC應(yīng)小于被保護電路的損壞電壓。
在規(guī)定的脈沖持續(xù)時間內(nèi)，TVS的大峰值脈沖功耗PM必須大于被保護電路內(nèi)可能出現(xiàn)的峰值脈沖功率。在確定了大箝位電壓后，其峰值脈沖電流應(yīng)大于瞬態(tài)浪涌電流。
對于數(shù)據(jù)接口電路的保護，還必須注意選取具有合適電容C的TVS器件。
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。
溫度考慮。瞬態(tài)電壓抑制器可以在-55~+150℃之間工作。如果需要TVS在一個變化的溫度 工作，由于其反向漏電流IR是隨增加而增大;功耗隨
TVS結(jié)溫增加而下降，從+25℃到+175℃，大約線性下降50%雨擊穿電壓VBR隨溫度的增加按一定的系數(shù)增加。因此，必須查閱有關(guān)產(chǎn)品資料，考慮溫度變化對其特性的影響。
1.4 陶瓷氣體放電管
陶瓷氣體放電管屬于開關(guān)組件，用于電源防雷器共模電路中將雷電流泄放入地，也可用在差模電路中與壓敏電阻串聯(lián)而阻斷其漏電流。在信號防雷器中常用于第一級泄放浪涌電流，由于其反應(yīng)速度慢，還要用第二級作限壓保護。
在選擇陶瓷氣體放電管時應(yīng)注意：
陶瓷氣體放電管不能直接用在電源上做差模保護;
擊穿電壓要大于線路上大信號電頻電壓;
耐電流不能小于線路上可能出現(xiàn)的大異常電流;
還有脈沖擊穿電壓須小于被保護線路電壓。
|
