当出现过压、过流、浪涌等情况时,电路容易损坏。随着技术的发展,电子电路产品变得越来越多样化和复杂,电路保护显得尤为重要。
电路保护的意义是什么?
(1)随着电路板的集成度越来越高,电路板的价格也在上涨,所以需要加强防护。
(2)半导体器件和集成电路的工作电压越来越低,电路保护的目的是减少能量损失,减少发热现象,延长使用寿命。
(3)车辆设备,由于使用环境条件比一般电子产品差,汽车行驶条件,汽车起动产生大量瞬时峰值电压。因此,在这些电子设备的电源适配器中,一般都采用过电压保护元件。
(4)通信设备和通信场所对防雷有一定要求,在这些设备中使用过压保护和过流保护元件是很重要的,们是保证用户人身安全和正常通信的关键。
(5)电子产品的故障大多是由于电子设备电路中的过电压或电路现象造成的。随着人们对电子设备质量的要求越来越高,电子电路的保护也变得越来越重要。
常用的电路保护元件有哪些?
防雷器件
1、陶瓷气体放电管:
防雷器件中应用最广泛的是陶瓷气体放电管,之所以说陶瓷气体放电管是应用最广泛的防雷器件,是因为无论是直流电源的防雷还是各种信号的防雷,陶瓷气体放电管都能起到很好的防护作用。其最大的特点是通流量大,级间电容小,绝缘电阻高,击穿电压可选范围大。
2、半导体放电管:
半导体放电管是一种过压保护器件,是利用晶闸管原理制成的,依靠PN结的击穿电流触发器件导通放电,可以流过很大的浪涌电流或脉冲电流。其击穿电压的范围,构成了过压保护的范围。固体放电管使用时可直接跨接在被保护电路两端。具有精确导通、快速响应(响应时间ns级)、浪涌吸收能力较强、双向对称、可靠性高等特点。
3、玻璃放电管:
玻璃放电管(强效放电管、防雷管)是20世纪末新推出的防雷器件,它兼有陶瓷气体放电管和半导体过压保护器的优点:绝缘电阻高(≥10^8Ω)、极间电容小(≤0.8pF)、放电电流较大(最大达3kA)、双向对称性、反应速度快(不存在冲击击穿的滞后现象)、性能稳定可靠、导通后电压较低,此外还有直流击穿电压高(最高达5000V)、体积小、寿命长等优点。其缺点是直流击穿电压分散性较大(±20%)。
过压器件
4、压敏电阻:
压敏电阻也是一种用得最多的限压器件。利用压敏电阻的非线性特性,当过电压出现在压敏电阻的两极间,压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值,从而实现对后级电路的保护。压敏电阻的响应时间为ns级,比空气放电管快,比TVS管稍慢一些,一般情况下用于电子电路的过电压保护其响应速度可以满足要求。压敏电阻的结电容一般在几百到几千pF的数量级范围,很多情况下不宜直接应用在高频信号线路的保护中,应用在交流电路的保护中时,因为其结电容较大会增加漏电流,在设计防护电路时需要充分考虑。压敏电阻的通流容量较大,但比气体放电管小。
5、瞬态抑制二极管:
瞬态抑制器TVS二极管广泛应用于半导体及敏感器件的保护,通常用于二级保护。基本都会是用于在陶瓷气体放电管之后的二级保护,也有用户直接将其用于产品的一级保护。其特点为反应速度快(为ps级),体积小,脉冲功率较大,箝位电压低等。其10/1000μs波脉冲功率从400W～30KW,脉冲峰值电流从0.52A～544A;击穿电压有从6.8V～550V的系列值,便于各种不同电压的电路使用。
过流器件
6、自恢复保险丝:
自恢复保险丝PPTC就是一种过流电子保护元件,采用高分子有机聚合物在高压、高温,硫化反应的条件下,搀加导电粒子材料后,经过特殊的工艺加工而成。自恢复保险丝(PPTC:高分子自恢复保险丝)是一种正温度系数聚合物热敏电阻,作过流保护用,可代替电流保险丝。电路正常工作时它的阻值很小(压降很小),当电路出现过流使它温度升高时,阻值急剧增大几个数量级,使电路中的电流减小到安全值以下,从而使后面的电路得到保护,过流消失后自动恢复为低阻值。
静电元件
7、ESD静电放电二极管:
ESD静电放电二极管是一种过压、防静电保护元件,是为高速数据传输应用的I/O端口保护设计的器件。ESD静电二极管是用来避免电子设备中的敏感电路受到ESD(静电放电)的影响。可提供非常低的电容,具有优异的传输线脉冲(TLP)测试,以及IEC6100-4-2测试能力,尤其是在多采样数高达1000之后,进而改善对敏感电子元件的保护。
8、磁珠:
磁珠有很高的电阻率和磁导率,它等效于电阻和电感串联,但电阻值和电感值都随频率变化。它比普通的电感有更好的高频滤波特性,在高频时呈现阻性,所以能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗,从而提高调频滤波效果,在以太网芯片上用到过。
