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解读实现高效、可靠电路保护设计关键

贸泽电子设计圈 2017-10-18 09:03 次阅读

电路保护主要有两种形式:过压保护和过流保护

选择适当的电路保护器件是实现高效、可靠电路保护设计的关键,涉及到电路保护器件的选型,我们就必须要知道各电路保护器件的作用。在选择电路保护器件的时候我们要知道保护电路不应干扰受保护电路的正常行为,此外,其还必须防止任何电压瞬态造成整个系统的重复性或非重复性的不稳定行为。

电路保护最常见的器件有三:GDT、MOV和TVS

GDT(陶瓷气体放电管)

GDT有单极和三极两种形式。三极GDT是一个看似简单的器件,能在大难临头的关键时刻保持一个差分线对的平衡:少许的不对称可以使瞬变脉冲优先耦合到平衡馈线的某一侧,因而产生一个巨大的差分信号。即使瞬变事件对称地发生在平衡馈线上,两个保护器件响应特性的微小差别也会使一个破坏性的脉冲振幅出现在系统的输入端上。三极GDT在一个具有共用气体容积的管内提供一个差分器件和两个并联器件。造成一对电极导通的任何条件都会使所有三个电极之间导通,因为气体的状态(绝缘状态、电离状态或等离子状态)决定了放电管的行为。

在正常的工作条件下,一只GDT的并联阻抗约为1TΩ ,并联电容为1pF以下。当施加在GDT两端的电势低于气体电离电压(即“辉光”电压)时,GDT的小漏电流(典型值小于1 pA)和小电容几乎不发生变化。一旦GDT达到辉光电压,其并联阻抗将急剧下降,从而电流流过气体。不断增加的电流使大量气体形成等离子体,等离子体又使该器件上的电压进一步降低至15V左右。当瞬变源不再继续提供等离子电流时,等离子体就自动消失。GDT的净效果是一种消弧作用,它能在1ms内将瞬变事件期间的电压限制在大约15V以下。GDT的一个主要优点是迫使大部分能量消耗在瞬变的源阻抗中,而不是消耗在保护器件或被保护的电路中。GDT的触发电压由信号电压的上升速率(dV/dt)、GDT的电极间隔、气体类型以及气体压力共同确定。该器件可以承受高达20 kA的电流。

MOV(压敏电阻)

它是一种是随电压而变化的非线性电阻器。烧结的金属氧化物形成一种犹如两个背对背串接的齐纳二极管的结构。在正常工作情况下,MOV的典型漏电流为10 mA量级,并联电容约为45 pF。电压升高到超过MOV阈值,就会使其中一个分布式齐纳二极管产生雪崩,因而使该器件对被保护的节点进行箝位。不断增加的电流最终使器件两端的电压上升——这是大多数批量材料都有的一个限制因素。

作为一种箝位器件,MOV能大量吸引瞬变能量,而气体放电管则将瞬变能量耗散在瞬变源阻抗以及瞬变源与被保护节点之间的电阻中。在容许MOV的漏电和并联电容的应用场合(如电源、POTS和工业传感器),MOV可配合GDT,对闪电引起的瞬变进行良好的二次防护,因为MOV的触发速度要比气体等离子体避雷器快一个数量级。反复出现的过热应力的累积会使MOV过热,降低其性能。因此,务必仔细分析你打算支持的瞬变规范,确定你要求MOV吸收的总能量和最坏情况下的瞬变重复率,保守地制定器件的规格。

TVS(瞬变电压抑制器)

GDT/MOV/TVS的比较

压敏电阻的响应时间为ns级,比空气放电管快,比TVS管稍慢一些,一般情况下用于电子电路的过电压保护其响应速度可以满足要求。压敏电阻的结电容一般在几百到几千Pf的数量级范围,很多情况下不宜直接应用在高频信号线路的保护中,应用在交流电路的保护中时,因为其结电容较大会增加漏电流,在设计防护电路时需要充分考虑。压敏电阻的通流容量较大,但比气体放电管小。

具体可分为以下四点:

1.在反应时间上,压敏电阻介于TVS管和气体放电管之间,TVS管为皮秒级,压敏电阻略慢,为纳秒级;而气体放电管最慢,通常为几十个纳秒甚至更多。

2.在通流容量上,压敏电同样介于TVS管和气体放电管之间,TVS管通常只有几百A;而压敏电阻按不同规格,可通过数KA到数十KA的单次8/20μS浪涌电流;而对于气体放电管来说通常10KA级别8/20μS浪涌电流可导通数百次。

3.从原理上看,TVS管基于二极管雪崩效应;压敏电阻器基于氧化锌晶粒间的势垒作用;而气体放电管则是基于气体击穿放电。

4.在电压范围方面,TVS管通常为5.5V到550V;压敏电阻的范围较宽,可从10V到9000V;而气体放电管可从75V到3500V。

这三种器件各有各的绝技,如何选择,就看你想要防止的损害是什么了,而且在具体的防护方案设计时,并没有规定说只能选择一种防护器件。FAE工程师完全可以根据实际的防护应用,将这三大主力电路保护器件组合使用,相信其叠加的防护能力一定优于单独使用的防护等级。举个例子:在电源系统的防雷保护电路中,采用压敏电阻与陶瓷气体放电管配合使用的方案很多,特别是在铁路、通信系统已被广泛使用。压敏电阻与陶瓷气体放电管配合使用的保护电路尽管有许多优点,例如:降低残压、控制压敏电阻的劣化等,但在使用过程中如果电路设计或元件选型存在问题,可能会导致保护电路出现燃烧、爆炸等故障,影响系统的正常运行,因此在选型环节。

原文标题:敲黑板啦 | 电路保护最常见的器件是哪些?你都了解吗?

文章出处:【微信号:Mouser-Community,微信公众号:贸泽电子设计圈】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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HFBR-R / EXXYYYZ系列塑料光纤电缆由单层阶跃折射率光纤构成,护套采用黑色聚乙烯护套。双面纤维由两根单面纤维和拉链网连接而成。 标准衰减和超低损耗POF电缆除衰减规范外完全相同。所有塑料光纤电缆上的聚乙烯护套均符合UL VW-1阻燃规范(UL文件#E89328)。电缆有未连接或连接选项。有关部件号信息,请参阅“订购指南”。功能 符合RoHS标准 与Broadcom Versatile Link系列连接器和光纤组件兼容 1 mm直径塑料光纤(POF),分为两个等级:低成本标准POF,典型衰减为0.22 dB / m,或典型衰减为0.19 dB / m的高性能超低损耗POF...
发表于 07-04 11:07 2次 阅读
HFBR-RLS001Z 塑料光缆 - 标准衰减,闭锁单工连接器,单工电缆,1米,符合RoHS标准

HFBR-RUS500Z 塑料光纤电缆 - 标准衰减,非连接,单工电缆,500米,符合RoHS标准

HFBR-R / EXXYYYZ系列塑料光纤电缆由单层阶跃折射率光纤构成,护套采用黑色聚乙烯护套。双面纤维由两根单面纤维和拉链网连接而成。 标准衰减和超低损耗POF电缆除衰减规范外完全相同。所有塑料光纤电缆上的聚乙烯护套均符合UL VW-1阻燃规范(UL文件#E89328)。电缆有未连接或连接选项。有关部件号信息,请参阅“订购指南”。功能 符合RoHS标准 与Broadcom Versatile Link系列连接器和光纤组件兼容 1 mm直径塑料光纤(POF)有两个等级:低成本标准POF,典型衰减0.22 dB / m,或高性能超低损耗POF,典型衰减0.19 dB / m...
发表于 07-04 11:07 2次 阅读
HFBR-RUS500Z 塑料光纤电缆 - 标准衰减,非连接,单工电缆,500米,符合RoHS标准

HFBR-RMD005Z 塑料光纤电缆 - 标准衰减,标准双工连接器,双工拉链电缆,5米,符合RoHS标准

HFBR-R / EXXYYYZ系列塑料光纤电缆由单层阶跃折射率光纤构成,护套采用黑色聚乙烯护套。双面纤维由两根单面纤维和拉链网连接而成。 标准衰减和超低损耗POF电缆除衰减规范外完全相同。所有塑料光纤电缆上的聚乙烯护套均符合UL VW-1阻燃规范(UL文件#E89328)。电缆有未连接或连接选项。有关部件号信息,请参阅“订购指南”。功能 符合RoHS标准 与Broadcom Versatile Link系列连接器和光纤组件兼容 1 mm直径塑料光纤(POF)有两个等级:低成本标准POF,典型衰减0.22 dB / m,或高性能超低损耗POF,典型衰减0.19 dB / m...
发表于 07-04 11:07 10次 阅读
HFBR-RMD005Z 塑料光纤电缆 - 标准衰减,标准双工连接器,双工拉链电缆,5米,符合RoHS标准

HFBR-RTD001Z 塑料光纤电缆 - 标准衰减,闭锁双工连接器,双工拉链电缆,1米,符合RoHS标准

HFBR-R / EXXYYYZ系列塑料光纤电缆由单层阶跃折射率光纤构成,护套采用黑色聚乙烯护套。双面纤维由两根单面纤维和拉链网连接而成。 标准衰减和超低损耗POF电缆除衰减规范外完全相同。所有塑料光纤电缆上的聚乙烯护套均符合UL VW-1阻燃规范(UL文件#E89328)。电缆有未连接或连接选项。有关部件号信息,请参阅“订购指南”。功能 符合RoHS标准 与Broadcom Versatile Link系列连接器和光纤组件兼容 1 mm直径塑料光纤(POF)有两个等级:低成本标准POF,典型衰减0.22 dB / m,或高性能超低损耗POF,典型衰减0.19 dB / m...
发表于 07-04 11:07 14次 阅读
HFBR-RTD001Z 塑料光纤电缆 - 标准衰减,闭锁双工连接器,双工拉链电缆,1米,符合RoHS标准

HFBR-RTD010Z 塑料光纤电缆 - 标准衰减,闭锁双工连接器,双工拉链电缆,10米,符合RoHS标准

HFBR-R / EXXYYYZ系列塑料光纤电缆由单层阶跃折射率光纤构成,护套采用黑色聚乙烯护套。双面纤维由两根单面纤维和拉链网连接而成。 标准衰减和超低损耗POF电缆除衰减规范外完全相同。所有塑料光纤电缆上的聚乙烯护套均符合UL VW-1阻燃规范(UL文件#E89328)。电缆有未连接或连接选项。有关部件号信息,请参阅“订购指南”。功能 符合RoHS标准 与Broadcom Versatile Link系列连接器和光纤组件兼容 1 mm直径塑料光纤(POF)有两个等级:低成本标准POF,典型衰减0.22 dB / m,或高性能超低损耗POF,典型衰减0.19 dB / m...
发表于 07-04 11:07 12次 阅读
HFBR-RTD010Z 塑料光纤电缆 - 标准衰减,闭锁双工连接器,双工拉链电缆,10米,符合RoHS标准

HFBR-RNS010Z 塑料光纤电缆 - 标准衰减,标准单工连接器,单工电缆,10米,符合RoHS标准

塑料光纤电缆 - 标准衰减,标准单工连接器,单工电缆,10米,符合RoHS标准 特性 符合RoHS标准 与Broadcom Versatile Link系列连接器和光纤组件兼容 1 mm直径塑料光纤(POF)有两个等级:低成本标准POF,0.22 dB / m典型衰减,或高性能超低损耗POF,典型衰减为0.19 dB / m
发表于 07-04 11:07 14次 阅读
HFBR-RNS010Z 塑料光纤电缆 - 标准衰减,标准单工连接器,单工电缆,10米,符合RoHS标准

HFBR-RUS100Z 塑料光纤电缆 - 标准衰减,非连接,单工电缆,100米,符合RoHS标准

HFBR-R / EXXYYYZ系列塑料光纤电缆由单层阶跃折射率光纤构成,护套采用黑色聚乙烯护套。双面纤维由两根单面纤维和拉链网连接而成。 标准衰减和超低损耗POF电缆除衰减规范外完全相同。所有塑料光纤电缆上的聚乙烯护套均符合UL VW-1阻燃规范(UL文件#E89328)。电缆有未连接或连接选项。有关部件号信息,请参阅“订购指南”。功能 符合RoHS标准 与Broadcom Versatile Link系列连接器和光纤组件兼容 1 mm直径塑料光纤(POF)有两个等级:低成本标准POF,典型衰减0.22 dB / m,或高性能超低损耗POF,典型衰减0.19 dB / m...
发表于 07-04 11:06 18次 阅读
HFBR-RUS100Z 塑料光纤电缆 - 标准衰减,非连接,单工电缆,100米,符合RoHS标准

HFBR-RTD45DZ 塑料光纤电缆 - 标准衰减,闭锁双工连接器,双工拉链电缆,4.5米,符合RoHS标准

HFBR-R / EXXYYYZ系列塑料光纤电缆由单层阶跃折射率光纤构成,护套采用黑色聚乙烯护套。双面纤维由两根单面纤维和拉链网连接而成。 标准衰减和超低损耗POF电缆除衰减规范外完全相同。所有塑料光纤电缆上的聚乙烯护套均符合UL VW-1阻燃规范(UL文件#E89328)。电缆有未连接或连接选项。有关部件号信息,请参阅“订购指南”。功能 符合RoHS标准 与Broadcom Versatile Link系列连接器和光纤组件兼容 1 mm直径塑料光纤(POF)有两个等级:低成本标准POF,典型衰减0.22 dB / m,或高性能超低损耗POF,典型衰减0.19 dB / m...
发表于 07-04 11:06 16次 阅读
HFBR-RTD45DZ 塑料光纤电缆 - 标准衰减,闭锁双工连接器,双工拉链电缆,4.5米,符合RoHS标准

HFBR-RMD010Z 塑料光纤电缆 - 标准衰减,标准双工连接器,双工拉链电缆,10米,符合RoHS标准

塑料光纤电缆 - 标准衰减,标准双工连接器,双工拉链电缆,10米,符合RoHS标准 功能
发表于 07-04 11:06 16次 阅读
HFBR-RMD010Z 塑料光纤电缆 - 标准衰减,标准双工连接器,双工拉链电缆,10米,符合RoHS标准

HFBR-EUS500Z 塑料光纤电缆 - 超低损耗,非连接,单芯电缆,500米,符合RoHS标准

HFBR-R / EXXYYYZ系列塑料光纤电缆由单层阶跃折射率光纤构成,护套采用黑色聚乙烯护套。双面纤维由两根单面纤维和拉链网连接而成。 标准衰减和超低损耗POF电缆除衰减规范外完全相同。所有塑料光纤电缆上的聚乙烯护套均符合UL VW-1阻燃规范(UL文件#E89328)。电缆有未连接或连接选项。有关部件号信息,请参阅“订购指南”。功能 符合RoHS标准 与Broadcom Versatile Link系列连接器和光纤组件兼容 1 mm直径塑料光纤(POF),分为两个等级:低成本标准POF,典型衰减为0.22 dB / m,或典型衰减为0.19 dB / m的高性能超低损耗POF...
发表于 07-04 11:06 25次 阅读
HFBR-EUS500Z 塑料光纤电缆 - 超低损耗,非连接,单芯电缆,500米,符合RoHS标准

福禄克网络发布支持工业以太网M12-X连接器的DSX CableAnalyzer™ 适配器

福禄克网络宣布推出其DSX CableAnalyzer™系列网络布线认证工具的M12-X适配器。M1....
发表于 07-04 09:34 147次 阅读
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定制模塑连接器时需要考虑的因素

模制连接器和线束组件通常与需要轻松断开的传感器和控制设备一起使用,虽然模塑连接器和线束组件解决方案广....
发表于 07-03 16:56 72次 阅读
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常见射频同轴连接器有哪些

射频信号有自己的特点,所以传输信号需要特别的媒介,而相应连接器也很特殊,这里主要介绍常见的射频同轴连....
发表于 07-03 16:40 54次 阅读
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插头上的两个孔它有什么作用

不知道大家平常有没有注意过,过去的充电线插头上会有两个小孔,这样带两个小孔的插头如今难以看到,但在过....
发表于 07-03 11:12 154次 阅读
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商业协议和航空航天布线

航空航天布线应用越来越多地通过成熟的商业协议进行高速数据传输。
发表于 07-02 13:47 416次 阅读
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USB连接器将会拥有更强大的功率输出

通用串行总线标准诞生于20多年前,迎来了USB时代,它由两个方面定义:一个普遍的,无处不在的标准,用....
发表于 07-02 11:28 101次 阅读
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全新发布高清接口HDMI2.1标准

就目前市场来看,4K(3840X2160)分辨率设备才刚刚开启普及之路,8K(7680X4320)分....
发表于 07-02 11:23 176次 阅读
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对显示器HDMI接口的全面剖析

HDMI(高清晰度多媒体接口)是首个也是业界唯一支持的不压缩全数字的音频/ 视频接口。HDMI 通过....
发表于 07-01 16:50 98次 阅读
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MHL与HDMI技术解析 比HDMI更强

如今这个科技迅速发展的社会,手机、平板几乎成为了人们生活中不可缺少的一部分。触屏手机的智能化和多样化....
发表于 07-01 16:41 92次 阅读
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显示器的VGA接口和DVI接口有什么区别

细致的人可能会发现,在近十年的发展,显示设备的接口发生了巨大的改变!我们以前使用比较多的是蓝色VGA....
发表于 07-01 11:35 262次 阅读
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L-com支持小批量、定制化连接器采购,获得工程师广泛青睐

英飞畅旗下的L-com有何独到的优势,吸引众多工程类客户与其合作?他们的品类和销售渠道与其他厂商最大....
发表于 07-01 08:53 154次 阅读
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D0601系列0.6mm间距精密线对板连接器的数据手册免费下载

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发表于 07-01 08:00 43次 阅读
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A1258系列1.25mm线对板连接器的数据手册免费下载

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发表于 07-01 08:00 37次 阅读
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A1259系列1.25mm线到板卡扣连接器的数据手册免费下载

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发表于 07-01 08:00 34次 阅读
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笔记本电脑HDMI接口如何连接投影仪

随着社会的进步技术的发展,现代办公开会少不了笔记本电脑,投影仪,面对各种接口,但是对于他们直接的连接....
发表于 06-29 11:19 180次 阅读
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Vishay 推出新系列VDR金属氧化物压敏电阻 具有出色高温性能

Vishay推出新系列VDR金属氧化物压敏电阻(MOV)---VDRUS系列,认证工作温度达+125....
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B3952系列3.96mm节距线对板连接器数据手册免费下载

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发表于 06-28 08:00 39次 阅读
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B3961系列3.96mm节距板对板连接器的数据手册免费下载

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发表于 06-28 08:00 33次 阅读
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D0801系列0.80毫米节距线对板连接器的数据手册免费下载

本文档的主要内容详细介绍的是D0801系列0.80毫米节距线对板连接器的数据手册免费下载
发表于 06-28 08:00 42次 阅读
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D2541系列2.54mm间距IDC线对板连接器的数据手册免费下载

本文档的主要内容详细介绍的说明D2541系列2.54mm间距IDC线对板连接器的数据手册免费下载。 ....
发表于 06-28 08:00 52次 阅读
D2541系列2.54mm间距IDC线对板连接器的数据手册免费下载

D3961系列3.96mm间距IDC线对板连接器的数据手册免费下载

本文档的主要内容详细介绍的是D3961系列3.96mm间距IDC线对板连接器的数据手册免费下载。
发表于 06-28 08:00 51次 阅读
D3961系列3.96mm间距IDC线对板连接器的数据手册免费下载