电路板集成度提高，保护器件要跟上

电子发烧友网报道（文/李宁远）在电子电路设计中，常常需要面临各种各样的可能导致电路损坏的情况，如过压、过流、浪涌等等。器件负载的瞬态变化，电器器件在工作过程中遭遇这种浪涌和电压瞬变，都可能造成器件损坏。此时需要电路保护元件为电路提供充足的防护。

电路保护的重要性

现今更高集成度的电路板出现损坏会造成很多不必要的麻烦，电路保护的意义有很多方面，防止电路损坏正是其中较为重要的一面。比如很多车载设备的使用环境比一般电子产品更加恶劣，启停时会产生很大的瞬间峰值电压，此时就需要在这些电子设备配套产品的电源适配器中使用过压保护元件。

又比如通信设备经常受浪涌困扰，浪涌又包括浪涌电压和浪涌电流，是一种上升速度极快，持续时间很短的尖峰脉冲，能够在瞬间超出器件稳定值的峰值。这就需要使用多个电压瞬变和浪涌防护器件的组合构成多级防护电路确保万无一失。

当然，除了防止电路意外损坏之外，可以看到现在的半导体器件IC的工作电压在向越来越低的趋势发展，对其电路进行保护也能够降低能耗损失，减少电路发热现象发生，延长IC使用寿命。

集成电路的发展推动了电子电路的产品日益多样化和复杂化，随之而来的是更多可能危害电路的情况出现，电路保护变得越来越重要。

不同电路保护需要的器件

过压保护，已经是电路中必不可少的一环，过电压保护器件负责对电路进行电压过高保护，该器件的原理是利用电势差达到电路保护的效果。当电路中电压超出规定值时，过压保护器件内部电路结构便与电路产生一定的电势差，从而使电路通过阻抗变化来实现保护。

同时，过压保护器件的内部电流和电压保护装置会把电路断开，阻止电流进一步流向受保护的电器或设备，达到保护电器或设备的效果。

典型的过压保护器件是压敏电阻和瞬态抑制器TVS。压敏电阻可以说是用得最多的一种过压保护器件，成本低效果好性价比高。ns级的响应速度，让其在绝大多数情况下都能够胜任过压保护工作。

基于压敏电阻的非线性伏安特性，正常情况下压敏电阻相当于一个断开状态的开关，当电路中出现超过其额定电压值的过电压时，压敏电阻电阻值迅速下降减少过电压对后续电路的影响。


TVS的特点在于反应快，当瞬态电压过高时，TVS二极管便产生雪崩，让瞬间的大电流从低电阻通路被引开，避免电路因此受到损坏。二者各有侧重，在应对瞬态的过电压冲击时，TVS更有优势。

过流器件常使用的则是各种保险丝，如玻璃管保险丝、片式保险丝和聚合物保险丝，使用简单效果明显，聚合物保险丝通过增加电阻来限制电流，具有优异的可恢复特性，用于过电流保护时，电路可自动恢复到导通状态。

玻璃管保险丝和片式保险丝则是直接熔断导电的熔断体。现在用eFuse的方案也越来越多，eFuse是直接跟踪电流的，有其独有的优势。

电路保护中还涉及一些静电保护元件，尤其是高集成度的电路中不设置ESD保护，通过接口连接产生的高压ESD冲击会导致大电流峰值直接流入集成电路，造成损坏。为了保护敏感电路免受电气过应力故障，ESD保护二极管应该连接到接口连接器和集成电路之间的每个信号线，不同接口速度对应不同ESD二极管的电容值。

小结

而且随着电子电路向更高集成度发展，对电路保护的需求也在变化，电路保护元器件也在跟随发展趋势步步升级。