(一)气体放电管
其工作原理为:当两极电压足够大时,极间间隙击穿放电,由绝缘状态转换为导电状态,将两极间的电压钳位至一个低压范围内,一般在20V~50V之间。其优点是通流量较大;绝缘电阻高;极间电容小。并接在线路上基本不会对主回路造成影响。其缺点是体积较大;响应时间慢,通常为几百纳秒到几微秒之间;寿命相对较短,长时间使用后存在维护及更换的问题。
在电路设计时,除了关注气体放电管的直流击穿电压、冲击击穿电压、通流容量等参数外,其续流遮断也是一个重点考虑因素。如前所述,气体放电管在续流状态下的电压一般为20V~50V之间,不能直接应用于大于15V的供电线上。
(二)压敏电阻
其工作原理是利用压敏电阻的非线性特征,当电压尖峰出现在压敏电阻的两端时,压敏电阻将通过改变阻值,将电压钳位至相对固定的电压值,实现对后级电路的保护。
压敏电阻的响应时间为纳秒级,比空气放电管快,比TVS管稍慢;通流量较大,通常比气体放电管小,比TVS管大;压敏电阻的结电容一般在几百到几千pF的数量级范围,不宜直接应用在高频线路中,同时,较大的结电容也会增大漏电流,在交流防护中,需对漏电流进行充分考虑。压敏电阻也存在寿命较短的缺陷,长时间使用后存在维护更换的问题。
(三)TVS二极管
TVS管属于限压型器件,作用与压敏电阻类似,同样是利用器件的非线性特征将过电压钳位到一个较低的电压值。其主要参数有:反向击穿電压、最大钳位电压、瞬间功率、结电容、响应时间。
TVS管的非线性特性比压敏电阻好,当通过TVS管的电流增大时,TVS管的钳位电压上升速度比压敏电阻慢,可获得比压敏电阻更理想的残压输出。在精细保护电路中,应用TVS管是比较好的选择。TVS管的通流容量在限压型浪涌保护器中是最小的,一般用于最末级的精细保护。TVS管可灵活选用单向或双向保护器件,在单极性的电路中,选用单向TVS管可以获得较低的残压。
三种保护元件的性能比较
在使用时,可以根据被保护电子系统的具体保护要求,充分比较各种保护元件之间的性能差异,择优选择,合理使用,以提高保护可靠性。
深圳浪拓公司可以配合客户需求,从设计初期介入,提供优化的选型方案,保证电路保护器件的可靠性和成本优化。