你真了解这三种电路保护的主力器件吗

恋珠 2016-12-29

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电路保护主要有两种形式：过压保护和过流保护。选择适当的电路保护器件是实现高效、可靠电路保护设计的关键，涉及到电路保护器件的选型，我们就必须要知道各电路保护器件的作用。在选择电路保护器件的时候我们要知道保护电路不应干扰受保护电路的正常行为，此外，其还必须防止任何电压瞬态造成整个系统的重复性或非重复性的不稳定行为。

电路保护最常见的器件有三：GDT、MOV和TVS。

GDT（气体放电管），也称等离子体避雷器

在正常的工作条件下，一只 GDT 的并联阻抗约为1TΩ ，并联电容为1pF以下。当施加在GDT 两端的电势低于气体电离电压（即“辉光”电压）时，GDT 的小漏电流（典型值小于1 pA）和小电容几乎不发生变化。一旦GDT达到辉光电压，其并联阻抗将急剧下降，从而电流流过气体。不断增加的电流使大量气体形成等离子体，等离子体又使该器件上的电压进一步降低至 15V 左右。当瞬变源不再继续提供等离子电流时，等离子体就自动消失。GDT的净效果是一种消弧作用，它能在 1ms内将瞬变事件期间的电压限制在大约15V以下。GDT的一个主要优点是迫使大部分能量消耗在瞬变的源阻抗中，而不是消耗在保护器件或被保护的电路中。GDT 的触发电压由信号电压的上升速率（dV/dt）、GDT的电极间隔、气体类型以及气体压力共同确定。该器件可以承受高达 20 kA 的电流。

GDT 有单极和三极两种形式。三极GDT是一个看似简单的器件，能在大难临头的关键时刻保持一个差分线对的平衡：少许的不对称可以使瞬变脉冲优先耦合到平衡馈线的某一侧，因而产生一个巨大的差分信号。即使瞬变事件对称地发生在平衡馈线上，两个保护器件响应特性的微小差别也会使一个破坏性的脉冲振幅出现在系统的输入端上。三极GDT在一个具有共用气体容积的管内提供一个差分器件和两个并联器件。造成一对电极导通的任何条件都会使所有三个电极之间导通，因为气体的状态（绝缘状态、电离状态或等离子状态）决定了放电管的行为。

MOV（金属氧化物变阻器），又称氧化锌压敏电阻器

它是一种是随电压而变化的非线性电阻器。烧结的金属氧化物形成一种犹如两个背对背串接的齐纳二极管的结构。在正常工作情况下，MOV的典型漏电流为10 mA量级，并联电容约为45 pF。电压升高到超过 MOV 阈值，就会使其中一个分布式齐纳二极管产生雪崩，因而使该器件对被保护的节点进行箝位。不断增加的电流最终使器件两端的电压上升——这是大多数批量材料都有的一个限制因素。

作为一种箝位器件，MOV 能大量吸引瞬变能量，而气体放电管则将瞬变能量耗散在瞬变源阻抗以及瞬变源与被保护节点之间的电阻中。在容许 MOV 的漏电和并联电容的应用场合（如电源、POTS 和工业传感器），MOV 可配合 GDT ，对闪电引起的瞬变进行良好的二次防护，因为 MOV 的触发速度要比气体等离子体避雷器快一个数量级。反复出现的过热应力的累积会使 MOV 过热，降低其性能。因此，务必仔细分析你打算支持的瞬变规范，确定你要求 MOV 吸收的总能量和最坏情况下的瞬变重复率，保守地制定器件的规格。

TVS（瞬变电压抑制器），属雪崩二极管

一个TVS的并联电容通常只有几十皮法，但有些新的TVS的并联电容增加了不到10 pF。电压最低的TVS，其漏电流往往为 100mA以上，而工作电压为12V以上的TVS，其漏电流则为5mA以下。