详解各种便携式电子产品中的保护电路

，一般为零点几Ω到几Ω）；在过流发生时，其电阻值可达mΩ，电流极小接近"断开"，且断开时间（time-to-trip）更短。

　　该元件的封装尺寸小；电流为0.05～3A；电压为6～60V；常态时阻值小；通过UL、CSA及T哣论证。

　　该元件应用范围极广，主要为计算机、便携式电子产品、多媒体、游戏机、移动电话，同时也适用于汽车、工业控制及电池等。

　　图6 用PolySwitchTM元件实现过流保护

　　PolySwitchTM元件在便携式电子产品适配器（外接电源）中的过流保护如图6所示。图中结构用了两个PolySwitchTM器件，可防止短路时损坏适配器。

　　图7 用PolySwitchTM元件对充电器进行保护

　　充电器是便携式电子产品中是必要的附件，图7是充电器中PolySwitchTM元件的应用。图7中的虚线框内是电池组，PolySwitchTM元件在其中作充、放电过流保护。

　　MLV、PESD及其应用电路

　　MLV、PESD都是过压保护元器，它们除用过压保护外，也是静电放电（ESD）保护元件。在插拔便携式产品的各种插头时，各端口很容易受到静电放电的损坏，因此插拔端口都需要加ESD保护元器件。

　　在传输信号的端口上增加ESD保护元器可以防止静电放电的损害，但由于ESD保护元器自身有一定的电容，在高速信号传输过程中，会造成信号的衰减及失真。所以，高速数据传输端口的ESD保护元器件的正确选择十分重要。

　　MLV的电容量较大（40～220pF），主要用于直流及数据传输率较低的端口。但MLV中的"E"系列，其电容量较小，仅3～12pF，可以适用于较高的数据传输速率的端口作ESD保护。

　　PESD是专门为高数据传输率端口作ESD保护所开发的保护元件。由于它的电容量极低（0.25pF），所以能满足IEEE1394及HDMI1.3的要求，在高速数据传输时满足了信号传输质量。因此在高清电视、LCD等离子电视、笔记本电脑和手机等产品中都采用PESD作ESD保护元件。

　　图8 PESD的抑制特性曲线

　　ESD的主要特性：泄露电流要小，响应时间要短（《1ns），相位电压要低，电容量要小。

　　PESD有俩种型号：PESD0603-240及PESD0402-140，其电气特性如表1所示，其抑制特性曲线如图8所示。

　　ESD元件最重要的参数是电容量。一般MLV的电容量是40～220pf，E系列的电容量是3～12pf；而PESD的电容量仅为0.25pf。

　　图9 2.25GHz下的ESD保护元件眼图

　　图10 3.4GHz下的PESD眼图

　　图11 显示端口保护电路

　　不同工作频率及要求ESD保护元件的电容量关系如表2所示。常用的ESD保护元件比较如表3所示。

　　采用硅ESD保护元件在2.25GHz时的眼图如图9所示，而采用PESD元件在3.4GHz时的眼图如图10所示，这两图的比较说明了PESD的优良性能。

　　图11是一种典型的显示端口保护电路。2.7GHz的高频信号线采用8个PESD保护元件，辅助通道工作频率为1MHz，采用5个MLV保护元件；在低压直流电源中则采用了PolySwitchTM元件作过流保护。这样的设计既满足电路能耗要求，并且降低了成本。

　　图12 USB2.0接口保护电路

　　图13 IEEE1394接口保护电路

　　图12及图13分别是USB2.0接口电路的保护电路设计及IEEE1394接口电路的保护电路设计。

　　PolyZenTM元件及其应用电路

　　PolyZenTM元件器件是由精密齐纳二极管和聚合物正温度系数（PPTC）元件组合而成的集成电路。它是用于防止感应尖峰电压、瞬间高电压、错用电源适配器对电路产生过压、过流危害的保护器件，内部结构如图14所示。其典型应用电路如图15所示。在图15中，RLOAD为被保护的下游电路。

　　图14 PolyZenTM元件内部结构

　　图15 PolyZenTM元件典型应用电路

　　在正常工作时，VIN输入电压高于齐纳二极管的击穿电压VZ，有IFLT电流经齐纳二极管到地，VOUT输出稳定的电压。有不正常的过压输入VIN时，则齐纳二极管的IFLT会产生过流，当器件上有过流时，其电阻由低阻态瞬变到高阻态，使在其上的压降大增，VOUT输出基本不变，而流过齐纳二极管的电流 IFLT反而减小，如图16所示。器件上电压降的增大既保护了齐纳二极管，又保护了下游的电路。另外，若被保护的下游电路中存在有局部短路或短路故障时，IOUT会增加，PPTC元件由低阻态变成高阻态，可使电路得到过流保护。

　　图16 PolyZenTM元件工作时的电压或电流变化

该器件的主要特点：保护下游电子元器件免受过压及反向偏压的损害（例如5V的适配器错用了12V的适配器或极性接反）；由于PPTC元件的作用，减少了齐纳二极管散热的要求，减小占PCB的面积及降低成本；在过压故障时，VOUT输出基本不变；齐纳二极管的耐受能量大，可达30W；小尺寸贴片或 4mm×4mm