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常用的電路保護元件有哪些?

2024-01-13科學

電子電路很容易在過壓、過流、浪湧等情況發生的時候損壞,隨著技術的發展,電子電路的產品日益多樣化和復混成,而電路保護則變得尤為重要。電路保護元件也從簡單的玻璃管保險絲,變得種類更多,防護效能更優越

電路保護的意義是什麽?

在各類電子產品中,設定過壓保護和過流保護變得越來越重要,那麽電路保護的意義到底是什麽,今天就來跟大家聊一聊:

(1)由於如今電路板的整合度越來越高,板子的價格也跟著水漲船高,因此我們要加強保護。

(2)半導體器件,IC的工作電壓有越來越低的趨勢,而電路保護的目的則是降低能耗損失,減少發熱現象,延長使用壽命。

(3)車載裝置,由於使用環境的條件比一般電子產品更加惡劣,汽車行駛狀況萬變,汽車啟動時產生很大的瞬間峰值電壓等。因此,在為這些電子裝置配套產品的電源介面卡中,一般要使用過壓保護元件。

(4)通訊裝置,通訊場所對防雷浪湧有一定的要求,在這些裝置中使用過壓保護、過流保護元件就變得重要起來,它們是保證使用者人身安全和通訊正常的關鍵。

(5)大部份電子產品出現的故障,都是電子裝置電路中出現的過壓或者電路現象造成的,隨著我們對電子裝置品質的要求越來越高,電子電路保護也變得更加不容忽視。

那麽電路保護如此重要,常用的電路保護元件有哪些?今天就給大家介紹幾種。

一、防雷器件

1、陶瓷瓦斯放電管:

防雷器件中套用最廣泛的是陶瓷瓦斯放電管,之所以說陶瓷瓦斯放電管是套用最廣泛的防雷器件,是因為無論是直流電源的防雷還是各種訊號的防雷,陶瓷瓦斯放電管都能起到很好的防護作用。

其最大的特點是通流量大,級間電容小,絕緣電阻高,擊穿電壓可選範圍大。

2、半導體放電管:

半導體放電管是一種過壓保護器件,是利用閘流體原理制成的,依靠PN接面的擊穿電流觸發器件導通放電,可以流過很大的浪湧電流或脈沖電流。其擊穿電壓的範圍,構成了過壓保護的範圍。

固體放電管使用時可直接跨接在被保護電路兩端。具有精確導通、快速響應(響應時間ns級)、浪湧吸收能力較強、雙向對稱、可靠性高等特點。

3、玻璃放電管:

玻璃放電管(強效放電管、防雷管)是20世紀末新推出的防雷器件,它兼有陶瓷瓦斯放電管和半導體過壓保護器的優點:絕緣電阻高(≥10^8Ω)、極間電容小(≤0.8pF)、放電電流較大(最大達3 kA)、雙向對稱性、反應速度快(不存在沖擊擊穿的滯後現象)、效能穩定可靠、導通後電壓較低,

此外還有直流擊穿電壓高(最高達5000V)、體積小、壽命長等優點。其缺點是直流擊穿電壓分散性較大(±20%)。

二、過壓器件

1、壓敏電阻:

壓敏電阻也是一種用得最多的限壓器件。利用壓敏電阻的非線性特性,當過電壓出現在壓敏電阻的兩極間,壓敏電阻可以將電壓鉗位到一個相對固定的電壓值,從而實作對後級電路的保護。

壓敏電阻的響應時間為ns級,比空氣放電管快,比TVS管稍慢一些,一般情況下用於電子電路的過電壓保護其響應速度可以滿足要求。壓敏電阻的結電容一般在幾百到幾千pF的數量級範圍,很多情況下不宜直接套用在高頻訊號路線的保護中,套用在交流電路的保護中時,因為其結電容較大會增加漏電流,在設計防護電路時需要充分考慮。壓敏電阻的通流容量較大,但比瓦斯放電管小。

2、貼片壓敏電阻的作用:

貼片壓敏電阻主要用於保護元件和電路,防止在電源供應、控制和訊號線產生的ESD。

3、瞬態抑制二極體:

瞬態消音器TVS二極體廣泛套用於半導體及敏感器件的保護,通常用於二級保護。基本都會是用於在陶瓷瓦斯放電管之後的二級保護,也有使用者直接將其用於產品的一級保護。

其特點為反應速度快(為 ps 級) ,體積小 ,脈沖功率較大 ,箝位電壓低等。其 10/1000μs波脈沖功率從400W ~30KW,脈沖峰值電流從 0.52A~544A ;擊穿電壓有從6.8V~550V的系列值,便於各種不同電壓的電路使用。

三、過流器件

1、自恢復保險絲:

自恢復保險絲PPTC就是一種過流電子保護元件,采用高分子有機聚合物在高壓、高溫,硫化反應的條件下,攙加導電粒子材料後,經過特殊的工藝加工而成。自恢復保險絲(PPTC:高分子自恢復保險絲)是一種正溫度系數聚合物熱敏電阻,作過流保護用,可代替電流保險絲。

電路正常工作時它的阻值很小(壓降很小),當電路出現過流使它溫 度升高時,阻值急劇增大幾個數量級,使電路中的電流減小到安全值以下,從而使後面的電路得到保護,過流消失後自動恢復為低阻值。

四、靜電元件

1、ESD靜電放電二極體:

ESD靜電放電二極體是一種過壓、防靜電保護元件,是為高速數據傳輸套用的I/O埠保護設計的器件。ESD靜電二極體是用來避免電子裝置中的敏感電路受到ESD(靜電放電)的影響。

可提供非常低的電容,具有優異的傳輸線脈沖(TLP)測試,以及IEC6100-4-2測試能力,尤其是在多采樣數高達1000之後,進而改善對敏感電子元件的保護。

2、電感的作用:

電磁的關系相信大家都清楚,電感的作用就是在電路剛開始的時候,一切還不穩定的時候,如果電感中有電流透過,就一定會產生一個與電流方向相反的感應電流(法拉第電磁感應定律),等到電路執行了一段時間後,一切都穩定了,電流沒有什麽變化了,電磁感應也就不會產生電流,這時候就穩定了,不會出現突發性的變故,從而保證了電路的安全,就像水車,一開始由於阻力轉動的比較慢,後來慢慢趨於平胡。

3、磁珠的作用:

磁珠有很高的電阻率和磁導率,他等效於電阻和電感串聯,但電阻值和電感值都隨頻率變化。他比普通的電感有更好的高頻濾波特性,在高頻時呈現阻性,所以能在相當寬的頻率範圍內保持較高的阻抗,從而提高調頻濾波效果,在乙太網路芯片上用到過。

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