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常用四大类过压保护器件选型攻略

已有 216 次阅读2018-4-16 11:51

如何合理選擇正確的過壓保護器件?不同的過壓保護器件其保護原理各有不同,選擇的時候應結合其保護原理、工作條件和使用環境來考慮。本文將由碩凱電子小編為您介紹常用的幾種過壓保護器件ESD抑製器、壓敏電阻、瞬態電壓抑製器TVS、陶瓷氣體放電管的選型技巧,幫助工程師正確選擇電路保護器件。

1. 過壓保護器件的選型要點


過壓保護器件(OVP)用於保護後續電路免受甩負載或瞬間高壓的破壞,常用的過壓保護器件有壓敏電阻、瞬態電壓抑製器、靜電抑製器和放電管等。過壓保護器件選型應注意以下四個要點:


1)關斷電壓Vrwm的選擇。一般關斷電壓至少要比線路最高工作電壓高10%


2)箝位電壓VC的選擇。VC是指在ESD衝擊狀態時通過TVS的電壓,它必須小於被保護電路的能承受的最大瞬態電壓


3)浪湧功率Pppm的選擇。不同功率,保護的時間不同,如600w(10/1000us);300W(8/20us)


4)極間電容的選擇。被保護元器件的工作頻率越高,要求TVS的電容要越小


1.1 ESD抑製器


選擇合適的ESD保護器件,最大的難點在於如何最容易地明確哪種器件可以提供最大的保護。係統供應商一般是通過數據手冊上的ESD額定值(或標稱值)來比較ESD保護器件的好壞。事實上,從這些額定值根本看不出器件保護係統的能力有多強,關鍵取決於其二極管參數。主要的參考係數應該是:

·快速響應時間

·低箝位電壓

·高電流浪湧承受能力

選擇ESD器件應該遵循下麵的要求:


(1)選擇靜電保護器件注意:

·箝製電壓不要超過受保護器件的最大承受電壓

·電路電壓不超過保護器件工作電壓

·低電容值、漏電流盡可能的減少幹擾及損耗

(2)靜電保護器件盡量安裝在最接近靜電輸入的地方,遠離被保護器件


(3)靜電保護器件一定接的大地線,不是數字地線


(4)回地的線路盡量的短,靜電保護器件與被保護線路之間的距離盡量的短


(5)盡量避免被保護與未被保護線路並排走線


1.2壓敏電阻


壓敏電阻是一種用得最多的限壓器件。廣泛的應用在汽車電子、通迅、計算機、消費類電子產品、軍用電子產品等方麵,特別是在LCD、鍵盤、I/O接口、IC、MOSFET、CMOS、傳感器、手機、DVD、AV、ABS、馬達控製板、MP3、PDA、USB接口及高速數據信號線路上進行保護等。


壓敏電阻選用時應注意的是:連續施加在壓敏電阻兩端的電源電壓,不能超過規格表中列出的¡°最大持續工作電壓¡±值。還要充分考慮到電網(或電路)工作電壓的波動幅度,


選取壓敏電阻的壓敏電壓值時,要留有足夠的餘量。國內一般的波動幅度為30%。通過壓敏電阻的最大浪湧電流不應超過技術規格書中的¡°最大衝擊電流¡±值(也就是最大通流量)。考慮到要耐受多次衝擊時,應該選用能耐受10次以上衝擊的浪湧電流值。


壓敏電阻的箝位電壓必須小於被保護的部件或設備能承受的最大電壓(即安全電壓)。


1.3 瞬態電壓抑製器TVS


瞬態電壓抑製器(TVS)是一種二極管形式的高效能保護器件。當TVS二極管的兩極受到反向瞬態高能量衝擊時,它能以10-12秒量級的速度,將其兩極間的高阻抗變為低阻抗,吸收高達數千瓦的浪湧功率,使兩極間的電壓箝位於一個預定值,有效地保護電子線路中的精密元器件,免受各種浪湧脈衝的損壞。


瞬態電壓抑製二極管(TVS)廣泛應用在半導體及敏感的電子零件過電壓、ESD保護上,主要包括:消費類產品、工業產品、通訊、電腦、汽車、電源供應品、信號線路保護及軍事、航天航空導航係統及控製係統上。最大箝位電壓VC不可大於被保護設備最大的安全電壓,以及反向工作電壓(反向斷態電壓)須大於線路正常工作電壓,是使用TVS管時必須注意的問題,另外,交流電壓隻能用雙向TVS。


TVS管的選用應注意以下幾點:

·確定被保護電路的最大直流或連續工作電壓、電路的額定標準電壓和“高端”容限。

·TVS額定反向關斷VWM應大於或等於被保護電路的最大工作電壓。若選用的VWM太低,器件可能進入雪崩或因反向漏電流太大影響電路的正常工作。串行連接分電壓,並行連接分電流。

·TVS的最大箝位電壓VC應小於被保護電路的損壞電壓。

·在規定的脈衝持續時間內,TVS的最大峰值脈衝功耗PM必須大於被保護電路內可能出現的峰值脈衝功率。在確定了最大箝位電壓後,其峰值脈衝電流應大於瞬態浪湧電流。

·對於數據接口電路的保護,還必須注意選取具有合適電容C的TVS器件。

·根據用途選用TVS的極性及封裝結構。交流電路選用雙極性TVS較為合理;多線保護選用TVS陣列更為有利。

·溫度考慮。瞬態電壓抑製器可以在-55~+150℃之間工作。如果需要TVS在一個變化的溫度 工作,由於其反向漏電流IR是隨增加而增大;功耗隨

·TVS結溫增加而下降,從+25℃到+175℃,大約線性下降50%雨擊穿電壓VBR隨溫度的增加按一定的係數增加。因此,必須查閱有關產品資料,考慮溫度變化對其特性的影響。

1.4 陶瓷氣體放電管


陶瓷氣體放電管屬於開關組件,用於電源防雷器共模電路中將雷電流泄放入地,也可用在差模電路中與壓敏電阻串聯而阻斷其漏電流。在信號防雷器中常用於第一級泄放浪湧電流,由於其反應速度慢,還要用第二級作限壓保護。


在選擇陶瓷氣體放電管時應注意:

·陶瓷氣體放電管不能直接用在電源上做差模保護;

·擊穿電壓要大於線路上最大信號電頻電壓;

·耐電流不能小於線路上可能出現的最大異常電流;

·還有脈衝擊穿電壓須小於被保護線路電壓。

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