电路保护元器件详解，新老电子工程师必知

电子电路的精密元器件很容易在过压、过流、浪涌等情况时损坏。随着技术的发展，电子电路的产品日益多样化和复杂化，电路保护则变得尤为重要。电路被动保护元件也从简单的保险丝，种类多样化，防护性能更加优越。在各类电子产品中，过压保护和过流保护是不容忽视的，那么，电路保护的意义到底在哪里呢？

1）由于电路板的集成度越来越高，价格也跟着水涨船高，为此需要加强防护降低成本；

2）半导体器件，IC的工作电压愈来愈低，电路保护的目的是降低能耗损失，减少发热现象，延长使用寿命；

3）车载设备，使用环境条件比一般电子产品更加恶劣，汽车行驶状况万变，汽车启动时产生很大的瞬间峰值电压等。因此，在为这些电子设备配套产品的电源适配器中，一般要使用过压保护元件；

4）通信设备，通信场所对防雷浪涌有一定的要求，在这些设备中使用过压保护、过流保护元件就变得重要起来，它们是保证用户人身安全和通信正常的关键；

5)大部分电子产品出现的故障，都是电子设备电路中出现的过压或者电路现象造成的，随着人们对电子设备质量的要求越来越高，电子电路保护也变得更加不容忽视。

可见，电路保护是如此的重要，那么，如何为电路安全保护保驾护航呢？在实际解决方案中，常用的电路保护元件有哪些？

一、过压保护元器件

1）瞬态TVS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，用在陶瓷气体放电管之后的二级保护，也可直接用于产品的一级保护。其特点为反应速度快(为 ps 级) 、小体积、脉冲功率大 、箝位电压低等。其 10/1000μs波脉冲功率从200W ～30KW，脉冲峰值电流从 0.52A～544A ，击穿电压从6.8V～550V，便于各种不同电压的电路使用。

2）压敏电阻

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。压敏电阻的结电容一般在几百到几千pf的数量级范围，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。贴片压敏电阻主要用于保护元件和电路，防止在电源供应、控制和信号线产生的ESD。

二、防雷保护元器件

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，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3 kA）、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%）。

三、过流保护元器件

1）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。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。

2）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。