在現(xiàn)代電子設(shè)備中,過(guò)壓保護(hù)與過(guò)流保護(hù)已成為設(shè)計(jì)不可忽視的一環(huán)。為了提升產(chǎn)品的抗干擾能力與使用壽命,我們常見(jiàn)的保護(hù)器件主要有:
TVS(二極管瞬態(tài)抑制器)
ESD保護(hù)器件(靜電保護(hù))
自恢復(fù)保險(xiǎn)絲(PPTC)
這三類器件在電路保護(hù)中各司其職,但也存在很多選型誤區(qū)和實(shí)際應(yīng)用中的關(guān)鍵參數(shù)。本文將從原理、參數(shù)說(shuō)明、應(yīng)用場(chǎng)景與選型要點(diǎn)四個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)解讀。
一、TVS管(Transient Voltage Suppressor)
作用
TVS 管主要用于保護(hù)電路免受瞬態(tài)高壓(如雷擊、電源浪涌)損壞。
常用參數(shù)解釋
參數(shù) | 說(shuō)明 |
---|---|
反向擊穿電壓Vbr | TVS 管開(kāi)始導(dǎo)通時(shí)的電壓,必須高于正常工作電壓 |
鉗位電壓Vclamp | 在浪涌時(shí),TVS 限制的最大電壓,需低于被保護(hù)器件最大耐壓 |
最大峰值脈沖電流Ipp | TVS 管能承受的最大瞬態(tài)浪涌電流 |
響應(yīng)時(shí)間 | 納秒級(jí),通常在 <1ns,適合高速應(yīng)用 |
封裝形式 | SMA、SMB、SMD、DO-214AC等多種,選型需結(jié)合PCB布局與功率等級(jí) |
選型建議
Vbr工作電壓 × 1.1~1.2,避免誤觸發(fā);
Vclamp < 被保護(hù)芯片最大耐壓;
Ipp 實(shí)際可能浪涌電流;
根據(jù)通訊接口選擇:如USB推薦ESD + TVS組合保護(hù),電源輸入推薦高功率TVS。
二、ESD保護(hù)器件(Electro-Static Discharge)
作用
用于吸收靜電釋放能量,防止靜電放電(如手指觸碰)對(duì)芯片或接口造成損傷。
常用參數(shù)解釋
參數(shù) | 說(shuō)明 |
---|---|
工作電壓) | 正常工作時(shí)的最大電壓 |
擊穿電壓 | 保護(hù)器件導(dǎo)通點(diǎn),需略高于工作電壓 |
鉗位電壓 | 靜電發(fā)生時(shí),器件限制的最大電壓 |
漏電流 | 正常工作狀態(tài)下的漏電,越低越好 |
封裝 | 主要為SOT、DFN、SOD-323、Array封裝(多位ESD) |
選型建議
應(yīng)優(yōu)先選擇**低電容(<1pF)**的ESD器件用于高速接口(如USB3.0、HDMI);
Vbr系統(tǒng)工作電壓,Vclamp 芯片絕對(duì)耐壓;
靜電等級(jí)建議滿足IEC 61000-4-2,±8kV接觸放電等級(jí);
可選陣列式多位ESD器件用于并行接口保護(hù)(如Type-C、以太網(wǎng))。
三、自恢復(fù)保險(xiǎn)絲(PPTC:Polymer Positive Temperature Coefficient)
作用
提供可重復(fù)使用的過(guò)流保護(hù)。當(dāng)電流超過(guò)設(shè)定值時(shí),自身發(fā)熱電阻迅速升高,限流保護(hù);電流恢復(fù)后自動(dòng)復(fù)位。
常用參數(shù)解釋
參數(shù) | 說(shuō)明 |
---|---|
額定工作電壓Vmax | 不可超過(guò),否則器件可能燒毀 |
保持電流Ihold | 正常狀態(tài)下能長(zhǎng)期承受的最大電流 |
觸發(fā)電流Itrip | 超過(guò)該電流即會(huì)進(jìn)入保護(hù)狀態(tài) |
最大電流Imax | 瞬間可承受的極限電流(短路能力) |
電阻值Rmin-Rmax | 初始電阻范圍,影響壓降和發(fā)熱 |
響應(yīng)時(shí)間 | 毫秒級(jí),適合慢速過(guò)流保護(hù) |
選型建議
Ihold 應(yīng)大于實(shí)際最大工作電流的 1.2 倍;
工作電壓需低于Vmax;
不適用于高速斷路場(chǎng)合(如鋰電池保護(hù)、短路需快速切斷);
根據(jù)功率與溫度環(huán)境選合適尺寸封裝(如1206、1812等);
實(shí)際案例應(yīng)用簡(jiǎn)析
應(yīng)用場(chǎng)景 | 推薦保護(hù)組合 |
---|---|
USB接口 | ESD + TVS(低電容) |
電源輸入 | TVS + PPTC |
SIM卡/SD卡接口 | 低電容ESD陣列器件 |
以太網(wǎng)RJ45 | 共模電感 + ESD陣列 + GDT(氣體放電管) |
工業(yè)IO口 | TVS(二極管陣列)+ PPTC |
總結(jié):如何合理搭配使用?
TVS抗浪涌、ESD抗靜電、PPTC防過(guò)流,三者可組合使用形成全方位保護(hù)。
合理選型可有效提升抗干擾能力、設(shè)備穩(wěn)定性,并降低售后維護(hù)成本。
不要“只裝一個(gè)TVS就萬(wàn)事大吉”,每種器件的應(yīng)用范圍和保護(hù)特性都有明確邊界。
建議收藏本文,作為項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的防護(hù)器件選型參考。如果你有實(shí)際案例需要選型推薦,歡迎在評(píng)論區(qū)留言,一起討論~
審核編輯 黃宇
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