电源端口的防护电路设计通常用到三大类保护元件:金属氧化物压敏电阻器(MOV)、陶瓷气体放电管(GDT)、瞬态抑制二极管(TVS)。就这三类实用保护元件浪拓电子FAE进行简单小结,如下:
金属氧化物压敏电阻(MOV)
压敏电阻是以氧化锌(ZnO) 为主要成分的非线性电阻元件,该元件浪涌电流耐量及非线性系数非常大,在阀值电压以下时,电阻非常高,几乎没有电流流过,如果超过该阀值电压,电阻急剧降低,可以泄放大电流。压敏电阻的优点是启动电压范围宽,反应快,通流容量大,无续流,寿命长。缺点为存在老化和性能不够稳定的问题,压敏电阻器的电容较大,影响其在高频、超高频领域的应用。
陶瓷气体放电管(GDT)
气体放电管是一种间隙式的防雷保护器件,采用陶瓷或玻璃作为管子的封装外壳,放电管内部充以性能稳定的惰性气体。当外加电压达到使极间场强超过气体的绝缘强度时,两级间的间隙将放电击穿,并由绝缘状态变为导电状态。气体放电管的放电时延较大,响应较慢,一般为μS级,对于波头上升陡度较大的雷电波难以有效抑制。
瞬态抑制TVS二极管
TVS也称呼瞬态电压抑制器,是一种二极管形式的高效能保护元件。当 TVS管的两极受到反向瞬态高能量冲击时,它能以极快的速度,瞬间将其两极间的高阻抗变为低阻抗,吸收高达数千瓦的浪涌功率,使两极间的电压箝位于一个预定值。TVS管具有动作响应快、箝位电压低等显著优点,适合用于多级防护电路的最末几级防护。
设计实例
交流电源的单级保护
直流电源的保护