原创 电路设计中可能用到的浪涌保护器件科普

电气产品在使用中如果出现浪涌电压，会导致电路的电源电压出现突变，影响电路的正常工作，如果是在数字信号线上出现浪涌电压，更会导致数字逻辑出错，甚至损坏接口电路。

由于浪涌脉冲的频率很低，带宽较宽(B=1/f)，如果是低通滤波器，由于其原理是允许低于截止频率的信号通过，而高于截止频率信号不能通过，所以对于浪涌脉冲的抑制作用有限，故而在中一般采用专门的浪涌保护器件。

浪涌保护器件都有一个共同特点，即，在正常电压时，对电路工作没有影响，不起任何作用。一旦高脉冲电压到来，浪涌保护器件的阻抗会变低，通过其自身的电流增大，迅速导通，从而使浪涌电压的能力旁路掉，保证电路的电压在合理的范围内。

常用的浪涌保护器件有：气体放电管，压敏电阻，和TVS瞬态抑制二极管。

气体放电管

气体放电管的原理简单来说，就是气体放电。如题所示，当两极之间的电压充满足够大的电压时，电极之间的气体就会有绝缘状态变成导电状态，形成通路，此时阻抗极低，接近短路。当处于导通状态下时,两极间的电压会较低,一般是在20～50V之间，等于是旁路掉浪涌电压的能量。

气体放电管采用陶瓷密闭封装，内部由两个或数个带间隙的金属电极，充以惰性气体(氩气或氖气)构成。它的优点是能够承受较大的电流，与其管径有关，管径越大，耐流能力越强。需要注意的是，如果该器件长时间应用于高压直流电场合，会缩短气体放电管的寿命，影响其功能。

应用电路举例如下：

压敏电阻

应用非常普遍的一种浪涌保护器件。但是缺点很明显。首先，压敏电阻在浪涌电压过来后，阻抗减少，电流增加，使此处电路两端电压钳位在一定的数值，但该钳位电位却是不固定的，和流经的电流有关，电流越大，压敏电阻上的电压越高，在浪涌电流的峰值到来时，压敏电阻的电压相应达到最高值，此时的保护效果就变差。另外，压敏电阻并不耐热，如果持续的受到浪涌电流的冲击，会使之受到损坏，甚至会发生爆炸，造成安全问题。

为了防止这种问题的发生，使用压敏电阻时，一般和温度熔断器(保险丝)一同使用，当压敏电阻严重发热时，热熔保险自动把压敏电阻切除，防止发生热爆炸。

TVS瞬态抑制二极管

TVS也是一种应用广泛的浪涌保护器件。它最大的优点是响应速度快，当受到浪涌电压时，会以10^-12S 量级速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，同时吸收高达数千瓦的浪涌功率。使两极间的电压箝位于一个安全值，有效地保护电子线路中的精密元器件免受浪涌脉冲的破坏。

TVS管有单向管和双向管。单向TVS管一般应用在直流电路中，而双向TVS管在交流电路中较常见。

上图 直流应用

上图 交流应用