電路保護三大常見器件解析

電路保護主要有兩種形式：過壓保護和過流保護。選擇適當的電路保護器件是實現高效、可靠電路保護設計的關鍵，涉及到電路保護器件的選型，我們就必須要知道各電路保護器件的作用。在選擇電路保護器件的時候我們要知道保護電路不應干擾受保護電路的正常行為，此外，其還必須防止任何電壓瞬態造成整個系統的重復性或非重復性的不穩定行為。

電路保護最常見的器件有三：GDT、MOV和TVS。

GDT陶瓷氣體放電管

在正常的工作條件下，一只GDT的并聯阻抗約為1TΩ，并聯電容為1pF以下。當施加GDT兩端的電勢低于氣體電離電壓（即“輝光”電壓）時，GDT的小漏電流（典型值小于1pA）和小電容幾乎不發生變化。一旦GDT達到輝光電壓，其并聯阻抗將急劇下降，從而電流流過氣體。不斷增加的電流使大量氣體形成等離子體，等離子體又使該器件上的電壓進一步降低至15V左右。當瞬變源不再繼續提供等離子電流時，等離子體就自動消失。GDT的凈效果是一種消弧作用，它能在1ms內將瞬變事件期間的電壓限制在大約15V以下。GDT的一個主要優點是迫使大部分能量消耗在瞬變的源阻抗中，而不是消耗在保護器件或被保護的電路中。GDT的觸發電壓由信號電壓的上升速率（dV/dt）、GDT的電極間隔、氣體類型以及氣體壓力共同確定。該器件可以承受高達20kA的電流。

GDT有單極和三級兩種形式。三級GDT是一個看似簡單的器件，能在大難臨頭的關鍵時刻保持一個差分線對的平衡：少許的不對稱可以使瞬變脈沖優先耦合到平衡饋線的某一側，因而產生一個巨大的差分信號。即使瞬變事件對稱地發生在平衡饋線上，兩個保護器件響應特性的微小差別也會使一個破壞性的脈沖振幅出現在系統的輸入端上。三級GDT在一個具有共同氣體容積的管內提供一個差分器件和兩個并聯器件。造成一對電極導通的任何條件都會使所有三個電極之間導通，因為氣體的狀態（絕緣狀態、電離狀態或等離子狀態）決定了放電管的行為。

TVS瞬變電壓抑制器

一個TVS的并聯電容通常只有幾十皮法，但有些新的TVS的并聯電容增加了不到10pF。電壓最低的TVS，其漏電流往往為100mA以上，而工作電壓為12V以上的TVS，其漏電流則為5mA以下。

GDT有單極和三級兩種形式。三級GDT是一個看似簡單的器件，能在大難臨頭的關鍵時刻保持一個差分線對的平衡：少許的不對稱可以使瞬變脈沖優先耦合到平衡饋線的某一側，因而產生一個巨大的差分信號。即使瞬變事件對稱地發生在平衡饋線上，兩個保護器件響應特性的微小差別也會使一個破壞性的脈沖振幅出現在系統的輸入端上。三級GDT在一個具有共同氣體容積的管內提供一個差分器件和兩個并聯器件。造成一對電極導通的任何條件都會使所有三個電極之間導通，因為氣體的狀態（絕緣狀態、電離狀態或等離子狀態）決定了放電管的行為。

TVS瞬變電壓抑制器

一個TVS的并聯電容通常只有幾十皮法，但有些新的TVS的并聯電容增加了不到10pF。電壓最低的TVS，其漏電流往往為100mA以上，而工作電壓為12V以上的TVS，其漏電流則為5mA以下。

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