電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠）在電子電路設(shè)計中，常常需要面臨各種各樣的可能導(dǎo)致電路損壞的情況，如過壓、過流、浪涌等等。器件負載的瞬態(tài)變化，電器器件在工作過程中遭遇這種浪涌和電壓瞬變，都可能造成器件損壞。此時需要電路保護元件為電路提供充足的防護。

電路保護的重要性

現(xiàn)今更高集成度的電路板出現(xiàn)損壞會造成很多不必要的麻煩，電路保護的意義有很多方面，防止電路損壞正是其中較為重要的一面。比如很多車載設(shè)備的使用環(huán)境比一般電子產(chǎn)品更加惡劣，啟停時會產(chǎn)生很大的瞬間峰值電壓，此時就需要在這些電子設(shè)備配套產(chǎn)品的電源適配器中使用過壓保護元件。

又比如通信設(shè)備經(jīng)常受浪涌困擾，浪涌又包括浪涌電壓和浪涌電流，是一種上升速度極快，持續(xù)時間很短的尖峰脈沖，能夠在瞬間超出器件穩(wěn)定值的峰值。這就需要使用多個電壓瞬變和浪涌防護器件的組合構(gòu)成多級防護電路確保萬無一失。

當然，除了防止電路意外損壞之外，可以看到現(xiàn)在的半導(dǎo)體器件IC的工作電壓在向越來越低的趨勢發(fā)展，對其電路進行保護也能夠降低能耗損失，減少電路發(fā)熱現(xiàn)象發(fā)生，延長IC使用壽命。

集成電路的發(fā)展推動了電子電路的產(chǎn)品日益多樣化和復(fù)雜化，隨之而來的是更多可能危害電路的情況出現(xiàn)，電路保護變得越來越重要。

不同電路保護需要的器件

過壓保護，已經(jīng)是電路中必不可少的一環(huán)，過電壓保護器件負責對電路進行電壓過高保護，該器件的原理是利用電勢差達到電路保護的效果。當電路中電壓超出規(guī)定值時，過壓保護器件內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)便與電路產(chǎn)生一定的電勢差，從而使電路通過阻抗變化來實現(xiàn)保護。

同時，過壓保護器件的內(nèi)部電流和電壓保護裝置會把電路斷開，阻止電流進一步流向受保護的電器或設(shè)備，達到保護電器或設(shè)備的效果。

典型的過壓保護器件是壓敏電阻和瞬態(tài)抑制器TVS。壓敏電阻可以說是用得最多的一種過壓保護器件，成本低效果好性價比高。ns級的響應(yīng)速度，讓其在絕大多數(shù)情況下都能夠勝任過壓保護工作。

基于壓敏電阻的非線性伏安特性，正常情況下壓敏電阻相當于一個斷開狀態(tài)的開關(guān)，當電路中出現(xiàn)超過其額定電壓值的過電壓時，壓敏電阻電阻值迅速下降減少過電壓對后續(xù)電路的影響。


TVS的特點在于反應(yīng)快，當瞬態(tài)電壓過高時，TVS二極管便產(chǎn)生雪崩，讓瞬間的大電流從低電阻通路被引開，避免電路因此受到損壞。二者各有側(cè)重，在應(yīng)對瞬態(tài)的過電壓沖擊時，TVS更有優(yōu)勢。

過流器件常使用的則是各種保險絲，如玻璃管保險絲、片式保險絲和聚合物保險絲，使用簡單效果明顯，聚合物保險絲通過增加電阻來限制電流，具有優(yōu)異的可恢復(fù)特性，用于過電流保護時，電路可自動恢復(fù)到導(dǎo)通狀態(tài)。

玻璃管保險絲和片式保險絲則是直接熔斷導(dǎo)電的熔斷體。現(xiàn)在用eFuse的方案也越來越多，eFuse是直接跟蹤電流的，有其獨有的優(yōu)勢。

電路保護中還涉及一些靜電保護元件，尤其是高集成度的電路中不設(shè)置ESD保護，通過接口連接產(chǎn)生的高壓ESD沖擊會導(dǎo)致大電流峰值直接流入集成電路，造成損壞。為了保護敏感電路免受電氣過應(yīng)力故障，ESD保護二極管應(yīng)該連接到接口連接器和集成電路之間的每個信號線，不同接口速度對應(yīng)不同ESD二極管的電容值。

小結(jié)

而且隨著電子電路向更高集成度發(fā)展，對電路保護的需求也在變化，電路保護元器件也在跟隨發(fā)展趨勢步步升級。