保护类器件
esd器件 用途
esd器件用途ESD器件的用途ESD（Electrostatic Discharge）器件是一种用于保护电子设备免受静电放电损害的关键元件。
静电放电是指在电子设备的使用过程中，由于人体静电或其他原因导致的电荷累积和释放过程。
如果没有适当的保护措施，静电放电可能会对电子设备造成严重的损坏，甚至导致设备失效。
ESD器件的主要用途是在电子设备的输入/输出端口和电源线路等关键位置提供保护。
以下是ESD器件的几个常见用途：1. 保护接口电路：ESD器件通常被用于保护各种接口电路，如USB、HDMI、以太网等。
这些接口在连接外部设备时容易受到静电放电的影响。
通过在接口电路上设置ESD器件，可以有效地吸收和分散静电放电，保护设备免受损坏。
2. 保护电源线路：ESD器件还可以用于保护电子设备的电源线路。
在设备的电源输入端，ESD器件可以防止静电放电进入设备，从而保护设备的电源电路。
这对于提高设备的可靠性和稳定性非常重要。
3. 保护传感器和芯片：许多传感器和芯片在工作过程中对静电放电非常敏感。
ESD器件可以被用于保护这些敏感器件和芯片，防止静电放电对其产生损害。
例如，在光电传感器和压力传感器的输入端设置ESD器件，可以有效地保护它们免受静电放电的影响。
4. 保护显示屏：现代电子设备通常配备有高分辨率的液晶显示屏。
这些显示屏对静电放电非常敏感，容易受到损坏。
通过在显示屏周围设置ESD器件，可以保护显示屏免受静电放电的影响，延长其使用寿命。
5. 保护数据存储：数据存储设备，如硬盘驱动器和闪存，对静电放电也非常敏感。
静电放电可能导致数据丢失或设备损坏。
通过在数据存储设备的接口电路上设置ESD器件，可以有效地保护数据存储设备免受静电放电的影响。
6. 保护电源管理电路：电源管理电路对静电放电也很敏感。
通过在电源管理电路中使用ESD器件，可以保护电源管理电路免受静电放电的影响，确保设备的正常工作。
总的来说，ESD器件在电子设备中的用途非常广泛，可以有效地保护设备免受静电放电的损害。
目前用于浪涌保护的器件有四种
目前用于浪涌保护的器件有四种：（1）二极管瞬变电压抑制器（TVS），电流调节能力强，工作电压和箝位电低，响应速度快，用于保护400V以下的低压电路，能承受50~500A的浪涌电流，有串联型和并联型两种，是电路板保护和理想器件。
（2）金属氧化物变阻器（压敏电阻），响应速度比TVS管慢，但通流量大于TVS管，可保护电压低于20 kV的设备，常用于电源保护回路。
（3）气体放电管或放电火花间隙，是一个充有惰性气体的密封式火花间隙，当两端出现超过其保护电压的干扰时，一小段延时后间隙被击穿变为低阻抗，通流量大（>20Ka），保护电压可达10kV，适合信号保护回路使用。
（4）固体放电管，是基于晶闸管原理和结构的一种二端负阻器件，响应速度快，无限重复，功耗小，起动电压为5~500V，瞬间冲击电流可达50~3000A，适用于保护电子元器件。
这四类器件的性能各有优缺点，通过配合使用才能达到最佳效果。
4、浪涌保护的实际应用所有保护器件都涉及功率问题，如果浪涌功率太大，单靠一级保护很难彻底完成保护功能，应采用多级的串级保护方案。
高能量的浪涌保护器（避雷器）安装在建筑物的入口处，以泄放浪涌能量的主要部分；低能量的SPD（抑制器）安装在靠近被保护设备处，将浪涌电压箝位到设备的安全电压。
对于这样的保护方案，在避雷器和抑制器之间需要有一定的配合，包括各元件的箝位电压、响应时间、通流容量和它们之间的波阻抗，这种配合间隙有时不是很容易解决。
对一些安全电压水平低，又可能受高浪涌电压干扰的设备，则最好采用内置二级保护的浪涌保护器。
实际系统中，影响自动化设备的干扰既有共模干扰又有差模干扰，并且往往是两者同时发生，因此实用的浪涌保护器必须能同时抑制共模干扰和差模干扰。
浪涌能量最终通过保护器泄放入地，因此保护器的可靠接地至关重要。
电路保护设计的器件选型技巧与应用方案
电路保护设计的器件选型技巧与应用方案在电路保护设计中，合适的器件选型是保证电路安全可靠运行的关键之一、下面提供一些器件选型的技巧和应用方案，以帮助设计工程师做出明智的选择。
1. 保险丝（Fuse）：保险丝是电路保护中最常见的器件之一，用于在短路或过载情况下切断电路。
在选择保险丝时，需要考虑额定电流、断电容量、快速断开能力和热功率等因素。
在应用中，保险丝应根据所需的电流和热功率来选择合适的尺寸和类型。
2.热释放型保险丝（PTC）：热释放型保险丝具有自恢复特性，可在过流条件下自动恢复。
它们适用于需要在设备正常工作温度下保护电路的应用，如电源线圈、电机、传感器等。
选型时需要考虑应用电流和动作温度。
3. 过流保护器（Circuit Breaker）：与保险丝类似，过流保护器也用于在短路或过载情况下切断电路，但不需要更换。
选型时需要考虑额定电流、断电能力、断路模式（短路或过载）、电气特性和动作速度等因素。
4. 静电防护器件（ESD Protection Devices）：在防止静电损害方面，静电防护器件起着重要作用。
它们包括TVS二极管和静电放电芯片等，用于保护电路免受静电放电的影响。
选型时需要考虑电压容忍度、电流容忍度和响应时间等因素。
5. 过压保护器（Overvoltage Protection Devices）：过压保护器用于在电路暂时或持续超过额定电压时保护电路。
它们可以是压敏电阻、金属氧化物浅夹层（MOVs）或硅可控整流器（SCRs）等。
选型时需要考虑额定电压、电流容忍度、响应时间和功率容忍度等因素。
6. 瞬态电压抑制器（Transient Voltage Suppressor，TVS）：TVS 器件用于保护电路免受瞬态电压峰值（例如雷电）的影响。
它们可以是双向或单向的二极管。
选型时需要考虑额定电压、电流容忍度、响应时间和耐久性等因素。
7. 热敏电阻（Thermistor）：热敏电阻用于监测和控制温度。
电路板中过载保护的元器件
电路板中过载保护的元器件
在电路板中，过载保护的元器件主要包括保险丝、放电管、瞬态抑制二极管等。
1. 保险丝：也称为电流保险丝，主要起过载保护作用。
当电路中的电流异常升高到一定的高度和热度时，保险丝会自身熔断切断电流，从而保护电路安全运行。
2. 放电管：包括陶瓷气体放电管和玻璃气体放电管，主要用于吸收浪涌功率，保护电子线路中的精密元器件免受各种浪涌脉冲的损坏。
3. 瞬态抑制二极管：能以极快的速度将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，有效保护电子元件免受浪涌脉冲的损坏。
4. ESD静电放电二极管：一种过压、防静电保护元件，为高速数据传输应用的I/O端口保护设计的器件。
可提供非常低的电容，具有优异的传输线脉冲(TLP)测试以及IEC6100-4-2测试能力，尤其是在多采样数高达1000之后，能更进一步地保护敏感电子元件。
5. 压敏电阻：一种限压型保护器件，利用其非线性特性，在过电压出现时将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级电路的保护。
这些元器件在电路板中起着至关重要的作用，能够有效地防止电流过大等引起的过载问题，保护电路的正常运行。
ESD保护器件的主要特性参数分析(精)
TVS二极管是专门设计用于吸收ESD能量并且保护系统免遭ESD损害的固态元件。如果应用得当,TVS二极管将限制跨在被保护器件上的电压刚好高过额定工作电压,但是却远低于破坏阈值电压。
TVS相关参数Leabharlann 处理瞬时脉冲对器件损害的最好办法是将瞬时电流从敏感器件引开。TVS二极管在线路板上与被保护线路并联,当瞬时电压超过电路正常工作电压后,TVS二极管便发生雪崩,提供给瞬时电流一个超低电阻通路,其结果是瞬时电流通过二极管被引开,避开被保护器件,并且在电压恢复正常值之前使被保护回路一直保持截止电压。当瞬时脉冲结束以后,TVS二极管自动回复高阻状态,整个回路进入正常电压。许多器件在承受多次冲击后,其参数及性能会发生退化,而只要工作在限定范围内,二极管将不会发生损坏或退化。
因为利用先进工艺技术制造的IC电路里氧化层比较薄,栅极氧化层更易受到损害。这意味着较高的箝位电压将在被保护IC器件上产生较高的应变电压,并且增加了失效的概率。
很多保护元件都被设计成可吸收大量的能量,由于元件结构或设计上的原因也导致其具有很高的箝位电压。由于变阻器的箝位电压太高,他们不能够提供有效的ESD保护。此外,由于变阻器的高电容他们也不能给高速数据线路提供保护。TVS二极管正是为解决此问题而产生的,它已成为保护便携电子设备的关键性技术。
八大电路保护元器件的具体作用
八大电路保护元器件的具体作用电器设备在运行时，由于电路中存在着电压和电流的变化，当这些变化超出了设备所能承受的范围时，设备就会受到损坏，甚至可能导致火灾等事故的发生。
为了保障设备的正常运行，提高设备的安全性和可靠性，常见的电路保护元器件有八种，它们分别是熔断器、保险丝、过压保护器、过流保护器、过温保护器、电压稳压器、电流稳定器和电磁继电器。
下面我们来一一了解它们的具体作用。
1. 熔断器熔断器是一种保护设备的保护元器件，它可以在电路电流超过设定值时自动切断电路，以保护设备不受过载电流的损害。
熔断器通常适用于需要长时间工作的设备，比如电动机等。
当电流超过额定值时，熔断器内部的金属丝或铅丝就会热化，最终熔断，以达到切断电流的目的。
2. 保险丝保险丝与熔断器类似，也是一种电路保护元器件，适用于电路短时间超载或电路故障时。
保险丝通常由铅丝或铜丝制成，当电路中的电流超过保险丝额定的电流时，保险丝就会熔断，以达到切断电流的目的，保护设备。
保险丝通常用于电子设备中，比如家用电器。
3. 过压保护器过压保护器是一种常用的过压保护元器件，它可以保护设备免受电路电压过高的损坏。
当电路中的电压超过过压保护器的额定电压时，过压保护器会自动切断电路，以避免设备受到损坏。
过压保护器通常用于工业控制系统和计算机等高端设备。
4. 过流保护器过流保护器也是一种电路保护元器件，它可以在电路中的电流超过正常值时自动切断电路，以保护设备不受电流过大的损害。
过流保护器通常分为电子式和电磁式两种类型，电子式过流保护器适用于小电流，而电磁式过流保护器适用于大电流和电力系统。
5. 过温保护器过温保护器可以保护设备免受过热的损坏。
当设备内部温度过高时，过温保护器会自动切断电路，以避免设备发生过热的现象。
过温保护器通常用于电机、变压器等高功率设备中。
6. 电压稳压器电压稳压器可以在电压不稳定的环境下保持电路中的电压恒定。
它可以通过增加电路的阻抗或自然反馈来修正电路中电压的波动。
五种常见电路保护器件的简介
目录产品详细内容介绍 (5)1.瞬态电压抑制二极管/静电保护元件（TVS/ESD） (5)2.金属氧化物压敏电阻（MOV） (8)3.半导体放电管（TSS） (10)4.气体放电管（GDT/SPG） (15)5.自恢复保险丝PPTC (18)附录A . 波形参数 (20)产品基本选型应用 (22)1.产品分类 (22)2.产品应用规则 (22)3.常见方案设计及分析 (23)产品详细内容介绍1.瞬态电压抑制二极管/静电保护元件（TVS/ESD）TVS(Transient Voltage Suppressors)，瞬态抑制二极管，采用标准的半导体工艺制成的PN结结构器件。
应用时，反向并联于电路中，泄放瞬态浪涌等过电压，同时把电压箝制在预定水平。
单向和双向TVS的I-V特性如图1.1、图1.2所示，从图中可以看出TVS特性类似于二极管，在击穿电压V BR以下，流过TVS两端的电流很小（μA级），当电压高于击穿电压V BR，TVS的电流以指数规律增加。
表1.1为TVS规格参数。
图1.1 单向TVS伏安特性图1.2 双向TVS伏安特性表1.1 TVS参数1.1V RWM ，I RV RWM ，截止电压，即TVS的最大工作电压，在V RWM下，TVS认为是不工作的，即是不导通的。
I R，TVS截止电压下流过TVS两端的电流，即待机电流，I R应该在规定值范围内。
V RWM和I R测试回路如图1.3所示，对TVS两端施加电压值为V RWM，从电流表中读出的电流值即为TVS的漏电流I R，其中虚线框表示单向TVS测试回路。
对于SMAJ5.0A，当加在TVS两端的电压为5V DC 时，TVS的漏电流应小于800μA。
1.2V BR击穿电压，一般在规定的电流下测得的TVS两端的电压。
对于低压TVS，由于漏电流较大，所以测试电流选取的I T较大，如SMAJ5.0A，测试电流I T选取10mA。
V BR测试电路如图1.4所示，使用脉冲恒流源对TVS施加I T大小的电流时，读出TVS两端的电压则为击穿电压。
短路保护的器件有哪些-短路保护和过载保护的区别
短路保护的器件有哪些?短路保护和过载保护的区别短路保护的器件有哪些?电流不通过电器直接接通叫做短路。
发生短路时，因电流过大往往引起机器损坏或火灾。
造成短路的主要原因有：1、线路老化，绝缘破坏而造成短路；2、电源过电压，造成绝缘击穿；3、小动物（如蛇、野兔、猫等）跨接在裸线上；4、人为的多种乱拉乱接造成；5、室外架空线的线路松弛，大风作用下碰撞；6、线路安装过低与各种运输物品或金属物品相碰造成短路 .短路保护元件(熔断器)是电网和用电设备的安全保护电器之一，其主体是用低熔点金属丝或金属薄片制成的熔体，串联在被保护的电路中。
它是根据电流的热效应原理工作的。
在正常情况下，熔体相当于一根导线；当发生短路或过载时,电流很大，熔体因过热熔化而切断电路。
熔断器作为保护元件，具有构造简单、价格低廉、使用方便等优点；应用极为广泛。
自动空气开关又称自动空气熔断器、空气开关，它有短路、过载和欠压保护等功能。
这种开关能在线路发生上述故障时快速地自动切断电源。
它是低压配电重要保护元件之一，常用作低压配电盘的总电源开关及电动机变压器的合闸开关。
通常熔断器比较适用于对动作准确度和自动化程度较差的系统中，如小容量的笼型电动机、一般的普通交流电源等。
在发生短路时，很可能造成只有一相熔断器熔断的单相运行状况。
与之相比，自动空气开关作为保护电器，只要发生短路就会自动跳闸，将三相线路同时切断。
但自动开关构造复杂，操作频率低，一般用于要求较高的场合。
短路保护和过载保护的区别短路保护是在电路发生故障，比方不经过负载，导线的电阻几乎可以忽略不计，因此瞬间产生的极大的电流提供切断电源，防止设备损坏和造成事故。
过载保护是指当电路中同时处于启动状态的负载引起的总电流超过该段导线能承受的额定电流时切断电源，防止导线等受损坏。
正常情况下一平的铜导线能承受5A的电流。
短路时电路会产生很大的短路电流和电动力而使电气设备损坏。
需要迅速切断电源。
常用的短路保护元件有熔断器和自动开关。
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复合型 PTC 高电压的箝位器件使用压敏 分压器件为热敏 焊接在一起压敏的发热有助于热敏更快速动作 分开烧压敏
2：几个基本原则
1》 保护电路大部分时间不应该动作，否则重新更改设计，选择更 高箝位电压的器件。
2》 后续电路需要承受的最大电压由前端的保护器件最大箝位电压 决定。（比如三相开关电源最大为 2 个压敏串联后的箝位电压）
放大以上图片：
手册上提供的最大箝位电压为 1.5KV。1.2KV 在 1.5KV 以内，满足 手册的指标。
手册只能按照最糟糕的情况提供最大值。 对浪涌加到压敏上的波形测量：
对于 1 测量为 1.24KV，与上面的计算值比较吻合。关于 2 未知， 破坏性未知。当 1，2 两部分累加起来时，电压差达到 2.2KV。
工作的前提下（通讯，供电等，考虑温度影响）尽量取的大些。 最优值范围选取的问题。 6》 最后上高压测试下，最好是不断增加电压直到烧毁得到极限参 数很重要。
3：案例讲解
1》常规 4.4KV 浪涌，使用压敏 20681；
从浪涌仪器上读取电流为 1.6KA 左右。按照 R 源阻=2R，R 内阻=0.02R(包 括导线和铜箔的总内阻，大概值，每个表会不同，计算锰铜表计需要 使用)。压敏电阻产生的 U 箝位电压=4.4-1.6*(2+0.02)=1.168KV，取 1.2KV。
裸露的插针就像避雷针
国内有表从 20681 换为 20821 使用环境有大功率负载，开关的时候电网电压会被抬到很高，导致 20681 烧毁。
复合型 PTC 外加 1KV 交流整流后烧毁
热敏电阻阻值 69Ω。压敏 166Ω。
都是随保护器件本身特性和时间可变的参数，按近似计算。可以根据 示波器得到的面积来换算。
几类常见的箝位保护器件：
压敏电阻：材料为氧化锌，有浪涌次数的限制，箝位电压范围很 宽，ms 级别时间以上过电压会导致有阻值(100 欧姆左右)，这种情况 在线上只能烧压敏。动作速度较慢。
常用的有兴勤的 TVR 系列 20681，20821。EPCOS 的 S20K420。 坏了主要是烧开路。选取的电压不够 。 热敏电阻：使用正温度系数材料制作。阻值从较小变为很大需要 一个动作时间，在这个动作时间内需要箝位器件承受极大的电流。 需要考虑在高温情况下热敏电阻是否会误保护。 常用的为 485 保护电路中的热敏：WMZ12A-85LB50RMUP030B3.3-G6B。 变压器上串的热敏电阻按照变压器在 1.9Un 下电流急剧增加来判 断正常供电和过压情况。 加高压冒烟，外皮烧焦等，去掉高压往往还是能工作。比一般绕 线电阻和贴片电阻生命力顽强。 热敏电阻的串联效果不大，最终只有 1 个热敏动作。
3》 保护器件的内为了方便命名和采购。 设计计算时需要使用极限值，包括最大和最小值。
4》 以最糟糕的情况和最糟糕的值来考虑保护效果，更严酷的情况
还是会烧毁产品，这时需要比竞争对手更高的保护性能为目标。 5》 增大 R 内阻是我们能主动提高保护性能的地方之一。在保障正常
稳压二极管：箝位电压准确；抗冲击电流能力差（与电解电容短 接后会被击穿） 常用的插件有 1N47 系列(1W)。贴片的 TCLLZ 系列（玻璃圆柱形，不 推荐使用）。LRC 贴片的 LMSZ 可以考虑。
二极管：包括普通二极管和芯片 IO 内部的伴生二极管。主要对信 号通过 GND 和 VCC 经行箝位。需要串电阻使用。
猜测：实际的内阻应该直接由浪涌感应电压处到电表前端的导线 总等效阻抗（包括导线和开关的直流电阻，电感和电容效应的感抗和
容抗）。随着现在家用电器总负载不断加大，导线不断加粗，实际浪 涌的等效内阻应该小于原来制定标准时的 2Ω。 2》：表内从接线端到箝位类保护器件前总电阻。统称 R 内阻 主要由：
导线电阻 RL 热敏电阻 RPTC 固定阻值的电阻 RR，也可以是电感 RL(包括直流电阻部分+感抗部 分)
保护类器件
--钱海波 2016-6-7
1：基本公式
U 破坏源=I*R 总电阻 + U 箝位电压
U 破坏源：比如浪涌的 4.4KV，1.9Un 电压，加到 485 端口上的 Un 电
压。也是信号源，但是为了与正常的信号源区分，这里使用破坏源来 表示。
R 总电阻：总电阻包括 2 部分：
1》：表外的阻值：由破坏源内阻和连接线组成。统称 R 源阻 比如浪涌的 2Ω内阻，以及电压线（mΩ级别）。--针对浪涌仪器模拟 浪涌来说；
TVS 二极管：动作速度快 ns 级；箝位电压比压敏准确些。分为单 向和双向 TVS 管。 常用的有扬杰的的 SMBJ 系列贴片，P6KE 系列插件。还有君耀和瞬雷。 A 为单相，CA 为双向。
坏了内部 PN 会击穿。485 电路坏的很少，主要是结电容对 2 光 耦 485 电路的上升下降沿影响。计算可以参考
2》浪涌对计量回路的破坏力主要体现在锰铜引出线导致的 R ， 内阻 因为 1 根电压线的内阻在浪涌时会产生明显的电压差，导致 2 根信号 线（电位为锰铜处电位）与计量芯片测（电位约等于压敏引脚电位， 引脚电位与芯片 GND 等电位）有一个几十 V 的电压差。（导线越长电 压越高）
以上图片中压差达到 24.4V。这就是为什么电流回路电阻要求 0805 封装。之前导入有反馈以前发现现场的表用 0603 电阻容易坏。
U 箝位电压：箝位保护器件在对应电流下的箝位电压。一般随着电流的
增加而增加。当超过其最大承受功率时箝位保护器件会短路（或阻值 变的很小）或开路。
箝位类保护器件动作时功率：I* U 箝位电压，不能按照 I^2*R 计算， 因为 R 不确定。
承受能量为对破坏源时间的积分：∫0t I* U 。 箝位电压 I 和 U 箝位电压
MCU 与模块之间的 IO 口没串电阻导致 MCU 损坏； MCU 为 PIC24FG256。与 PLC 模块之间的接口有一个 IO 没串电阻，再 插拔模块的时候导致 MCU 内部静电计算，低功耗电流偏大。7 万多只 表有 800 只需要换 MCU。
PIC24 芯片 IO 输出能力能强。内部 MOS 管内阻小，输出能力强， 一般更容易坏 IO。输出高电平的 IO 直接镊子短接到 GND 就会 烧 IO。一般的比如 430 系列内阻大，没事。 要补焊插座，插针连的 IO 本身跟容易受到烙铁漏电影响，有些烙 铁焊接的时候都会有火花。