使电子电路免受损害的协同电路保护方案(一)

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、所需散热孝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。

实用中，GDT具有有助于提供过电压故障保护，防止能量浪涌，极佳的脉冲击穿能力，适用于敏感设备的过电压保护和高频应用场合，工作可靠性高，新型表面安装元件（SMD）适于自动装配的应用场合。GDT在电讯的MDF（主配线架）模组、XSDL设备、RF系统保护、天线和基站等应用环境都有很好的应用，而在如电源、浪涌保护装置、报警系统和激发系统等工业和消费电子产品中也有很好的应用。

气体放电管具有以下特点。

（1）适用电压范围宽（75V—600V）；

（2）形状广泛（有3mm、5mm、6mm、7mm、8mm等直径的形状可供选用）；

（3）电容和插入损耗小；

（4）是具有低电弧电压的过电压保护器件；

（5）放电电压的精度较高，适用于高精度的过电压保护应用场合；

（6）不含放射性材料等。

2.4正温度系数（PTC）电阻器

在实用中正温度系数（PTC）电阻器可用于被保护电路的过电流/过温度保护的应用场合，是一种限电流固态元件。按材料构成可以分为PPTC和CPTC两大类，PPTC为聚合物正温度系数电阻器，CPTC为陶瓷正温度系数电阻器。PPTC器件是一种较新的技术，它克服了陶瓷器件的缺点，具有体积小、在任何情况下也不会呈现负温度系数的特点。

PTC电阻器利用了热平衡的原理，当器件的温度升高时，电阻急剧增加，从而限制电流的通过。

PTC电阻器在正常温度下呈现欧姆特性，当超过一个特定温度以后，电阻值急剧上升104-106倍，温度上升可能是外部加热也可以由它所在电路的电流产生内部加热。在内部加热时，PTC与保险丝相似，不同的是当故障排除之后，PTC能自动恢复到低电阻状态，而重新接通电路，因此使用中不需要维护。

CPTC和PPTC技术比较如下：

（1）CPTC电阻高于PPTC，CPTC体积通常大于相应的PPTC；

（2）CPTC耐冲击较差，