第一篇：NTC、PTC、TVS、MOV等電路保護(hù)器件典型應(yīng)用比較

NTC、PTC、TVS、MOV等電路保護(hù)器件典型應(yīng)用比較

NTC:負(fù)溫電阻,溫度越高,電阻越小,用于串在輸入回路中限制開(kāi)機(jī)浪涌電流.正常工作時(shí)發(fā)熱,電阻降低,不影響工作,但是它是消耗能量的,功耗不能忽略.NTC也可用于測(cè)溫.為了避免電子電路中在開(kāi)機(jī)的瞬間產(chǎn)生的浪涌電流,在電源電路中串接一個(gè)功率型NTC熱敏電阻器,能有效地抑制開(kāi)機(jī)時(shí)的浪涌電流,并且在完成抑制浪涌電流作用以后,由于通過(guò)其電流的持續(xù)作用,功率型NTC熱敏電阻器的電阻值將下降到非常小的程度,它消耗的功率可以忽略不計(jì),不會(huì)對(duì)正常的工作電流造成影響,所以,在電源回路中使用功率型NTC熱敏電阻器,是抑制開(kāi)機(jī)時(shí)的浪涌,以保證電子設(shè)備免遭破壞的最為簡(jiǎn)便而有效的施。分析：沒(méi)通電時(shí),NTC的阻值高,一通電霎那,阻值仍高,限制了涌流,隨著NTC有電流流過(guò),溫度增加,阻值下降到很低,可以忽略.正常工作時(shí),電流小,阻值就小,那么突然來(lái)一個(gè)浪涌電流,或者電路那段路使得電流增大,那就起不了保護(hù)作用了。例如電源短路了,由于NTC已經(jīng)導(dǎo)通了,對(duì)它也無(wú)能為力,只有靠保險(xiǎn)絲起作用.記住NTC只是起開(kāi)機(jī)保護(hù)的就可以了.試想若電路已經(jīng)正常上電,NTC已低阻,這時(shí)遭遇高壓NTC是無(wú)能為力的。在電源正常工作一段時(shí)間后,再進(jìn)行頻繁開(kāi)關(guān)機(jī),會(huì)對(duì)電源造成傷害的,因?yàn)檫@時(shí)由于NTC的溫度上升,阻值下降,對(duì)浪涌的抑制能力已經(jīng)及其有限了。所以采用NTC抑制開(kāi)機(jī)浪涌的電源設(shè)備,不能夠頻繁的開(kāi)關(guān)機(jī).需要等NTC冷卻,恢復(fù)至其冷態(tài)阻值后,才能再次開(kāi)機(jī).要不,安裝NTC的意義就沒(méi)有了.PTC:正溫電阻,串在輸入回路中,又稱為:自恢復(fù)保險(xiǎn)絲.過(guò)流時(shí)發(fā)熱,電阻增大,與輸入等效斷開(kāi),冷確后電阻降低,可繼續(xù)工作,不需要更換,常與壓敏電阻、TVS同時(shí)使用.PTC用途很多,如彩電的消磁電路,電冰箱壓縮機(jī)的啟動(dòng)電路等，過(guò)溫保護(hù)有時(shí)也用PTC。串在回路中PTC,NTC都可能用到,但PTC是相當(dāng)于保險(xiǎn)絲作用的,NTC是限制開(kāi)機(jī)電流用的.壓敏電阻:英文名稱叫“Voltage Dependent Resistor”簡(jiǎn)寫為“VDR”, 或者叫做“Varistor“簡(jiǎn)寫”VSR"。也叫做MOV(metal oxide varistors)。并聯(lián)在交流側(cè)電路中主要是起“限制電壓超高”作用.利用壓敏電阻的非線性特性，當(dāng)過(guò)電壓出現(xiàn)在壓敏電阻的兩極間，超過(guò)嵌位電壓后電流迅速增大（但不會(huì)短路,這點(diǎn)與放電管不同），從而實(shí)現(xiàn)對(duì)后級(jí)電路的保護(hù)。

壓敏電阻在固態(tài)繼電器電路過(guò)壓保護(hù)電路中的應(yīng)用

當(dāng)固態(tài)繼電器SSR用于驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載時(shí)，在電源接通與斷開(kāi)的瞬間會(huì)產(chǎn)生較高的浪涌電壓，為了保護(hù)SSR內(nèi)部的雙向可控硅元件不致過(guò)電壓而損壞或誤動(dòng)作，可在SSR的交流輸出端并接一只壓敏電阻MY。壓敏電阻的選擇，如果是220V電源，采用470V即可；如果是380V電源，選用830V的。

TVS管是瞬態(tài)電壓抑制器（Transient Voltage Suppressor）的簡(jiǎn)稱。它的特點(diǎn)是：響應(yīng)速度特別快（為ns級(jí)），耐浪涌沖擊能力較放電管和壓敏電阻差。當(dāng)TVS二極管的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時(shí)，它能以10的負(fù)12次方秒量級(jí)的速度，將其兩極間的高阻抗變?yōu)榈妥杩梗崭哌_(dá)數(shù)千瓦的浪涌功率，使兩極間的電壓箝位于一個(gè)預(yù)定值，有效地保護(hù)電子線路中的精密元器件，免受各種浪涌脈沖的損壞。

壓敏電阻的工作原理:比如一個(gè)“標(biāo)稱300V”的壓敏電阻在220V的工作中,突然220V上升到310V!這時(shí)壓敏電阻被擊穿,通過(guò)很大的電流,熔斷了保險(xiǎn)絲后,就保護(hù)了后面的電路,然后壓敏電阻又恢復(fù)了原來(lái)的狀態(tài).TVS管和壓敏電阻比較：TVS管和壓敏電阻都靠改變自身的阻擾特性來(lái)進(jìn)行靜電放電，瞬態(tài)電壓和浪涌電壓的控制，而主要差異是導(dǎo)通后的阻擾，TVS有高靈敏度的N/P結(jié)進(jìn)行控制，其導(dǎo)通阻擾很低，而MOV的導(dǎo)通阻擾要比TVS高出許多，從而導(dǎo)致箝位電壓、箝位比率的差異。TVS管 主要用于低電壓電路，而壓敏電阻主要用于高壓電路中。

第二篇：ESD保護(hù)器件的主要特性參數(shù)分析及典型應(yīng)用

ESD保護(hù)器件的主要特性參數(shù)分析及典型應(yīng)用

ESD保護(hù)對(duì)高密度、小型化和具有復(fù)雜功能的電子設(shè)備而言具有重要意義。本文探討了采用TVS二極管防止ESD時(shí)，最小擊穿電壓和擊穿電流、最大反向漏電流和額定反向關(guān)斷電壓等參數(shù)對(duì)電路的影響及選擇準(zhǔn)則，并針對(duì)便攜消費(fèi)電子設(shè)備、機(jī)頂盒、以及個(gè)人電腦中的視頻線路保護(hù)、USB保護(hù)和RJ-45接口等介紹了一些典型應(yīng)用。

隨著移動(dòng)產(chǎn)品、打印機(jī)、PC，DVD、機(jī)頂盒(STB)等產(chǎn)品的迅速發(fā)展，消費(fèi)者正要求越來(lái)越先進(jìn)的性能。半導(dǎo)體組件日益趨向小型化、高密度和功能復(fù)雜化，特別是像時(shí)尚消費(fèi)電子和便攜式產(chǎn)品等對(duì)主板面積要求嚴(yán)格的應(yīng)用很容易受到靜電放電的影響。一些采用了深亞微米工藝和甚精細(xì)線寬布線的復(fù)雜半導(dǎo)體功能電路，對(duì)電路瞬變過(guò)程的影響更加敏感，將導(dǎo)致上述的問(wèn)題更加激化。

ESD保護(hù)原理

電路保護(hù)元件存在幾種技術(shù)，當(dāng)選擇電路保護(hù)元件時(shí)，若設(shè)計(jì)師選擇不當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)器件將只能提供錯(cuò)誤的安全概念。電路保護(hù)元件的選擇應(yīng)根據(jù)所要保護(hù)的布線情況、可用的電路板空間以及被保護(hù)電路的電特性來(lái)決定。此外，了解保護(hù)元件的特性知識(shí)也非常必要，需要考慮的重要因素之一是器件的箝位電壓。所謂箝位電壓是在ESD器件里跨在瞬變電壓消除器(TVS)上的電壓，它是被保護(hù)IC的應(yīng)變電壓。

因?yàn)槔孟冗M(jìn)工藝技術(shù)制造的IC電路里氧化層比較薄，柵極氧化層更易受到損害。這意味

著較高的箝位電壓將在被保護(hù)IC器件上產(chǎn)生較高的應(yīng)變電壓，并且增加了失效的概率。

很多保護(hù)元件都被設(shè)計(jì)成可吸收大量的能量，由于元件結(jié)構(gòu)或設(shè)計(jì)上的原因也導(dǎo)致其具有很高的箝位電壓。由于變阻器的箝位電壓太高，他們不能夠提供有效的ESD保護(hù)。此外，由于變阻器的高電容他們也不能給高速數(shù)據(jù)線路提供保護(hù)。TVS二極管正是為解決此問(wèn)題而產(chǎn)生的，它已成為保護(hù)便攜電子設(shè)備的關(guān)鍵性技術(shù)。

TVS二極管是專門設(shè)計(jì)用于吸收ESD能量并且保護(hù)系統(tǒng)免遭ESD損害的固態(tài)元件。如果應(yīng)用得當(dāng)，TVS二極管將限制跨在被保護(hù)器件上的電壓剛好高過(guò)額定工作電壓，但是卻遠(yuǎn)低于破壞閾值電壓。

TVS相關(guān)參數(shù)

處理瞬時(shí)脈沖對(duì)器件損害的最好辦法是將瞬時(shí)電流從敏感器件引開(kāi)。TVS二極管在線路板上與被保護(hù)線路并聯(lián)，當(dāng)瞬時(shí)電壓超過(guò)電路正常工作電壓后，TVS二極管便發(fā)生雪崩，提供給瞬時(shí)電流一個(gè)超低電阻通路，其結(jié)果是瞬時(shí)電流通過(guò)二極管被引開(kāi)，避開(kāi)被保護(hù)器件，并且在電壓恢復(fù)正常值之前使被保護(hù)回路一直保持截止電壓。當(dāng)瞬時(shí)脈沖結(jié)束以后，TVS二極管自動(dòng)回復(fù)高阻狀態(tài)，整個(gè)回路進(jìn)入正常電壓。許多器件在承受多次沖擊后，其參數(shù)及性能會(huì)發(fā)生退化，而只要工作在限定范圍內(nèi)，二極管將不會(huì)發(fā)生損壞或退化。

從以上過(guò)程可以看出，在選擇TVS二極管時(shí)，必須注意以下幾個(gè)參數(shù)的選擇：

1.最小擊穿電壓VBR和擊穿電流IR。VBR是TVS最小的擊穿電壓，在25℃時(shí)，低于這個(gè)電壓TVS是不會(huì)發(fā)生雪崩的。當(dāng)TVS流過(guò)規(guī)定的1mA電流(IR)時(shí)，加于TVS兩極的電壓為其最小擊穿電壓VBR。按TVS的VBR與標(biāo)準(zhǔn)值的離散程度，可把VBR分為5%和10%兩種。對(duì)于5%的VBR來(lái)說(shuō)，VWM=0.85VBR；對(duì)于10%的VBR來(lái)說(shuō)，VWM=0.81VBR。為了滿足IEC61000-4-2國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，TVS二極管必須達(dá)到可以處理最小8kV(接觸)和15kV(空氣)的ESD沖擊，有的半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商在自己的產(chǎn)品上使用了更高的抗沖擊標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于某些有特殊要求的便攜設(shè)備應(yīng)用，設(shè)計(jì)者可以按需要挑選器件。

2.最大反向漏電流ID和額定反向關(guān)斷電壓VWM。VWM這是二極管在正常狀態(tài)時(shí)可承受的電壓，此電壓應(yīng)大于或等于被保護(hù)電路的正常工作電壓，否則二極管會(huì)不斷截止回路電壓；但它又需要盡量與被保護(hù)回路的正常工作電壓接近，這樣才不會(huì)在TVS工作以前使整個(gè)回路面對(duì)過(guò)壓威脅。當(dāng)這個(gè)額定反向關(guān)斷電壓VWM加于TVS的兩極間時(shí)它處于反向關(guān)斷狀態(tài)，流過(guò)它的電流應(yīng)小于或等于其最大反向漏電流ID。

3.最大箝位電壓VC和最大峰值脈沖電流IPP。當(dāng)持續(xù)時(shí)間為20mS的脈沖峰值電流IPP流過(guò)TVS時(shí)，在其兩端出現(xiàn)的最大峰值電壓為VC。VC、IPP反映了TVS的浪涌抑制能力。VC與

VBR之比稱為箝位因子，一般在1.2~1.4之間。VC是二極管在截止?fàn)顟B(tài)提供的電壓，也就是在ESD沖擊狀態(tài)時(shí)通過(guò)TVS的電壓，它不能大于被保護(hù)回路的可承受極限電壓，否則器件面臨被損傷的危險(xiǎn)。

4.Pppm額定脈沖功率，這是基于最大截止電壓和此時(shí)的峰值脈沖電流。對(duì)于手持設(shè)備，一般來(lái)說(shuō)500W的TVS就足夠了。最大峰值脈沖功耗PM是TVS能承受的最大峰值脈沖功耗值。在給定的最大箝位電壓下，功耗PM越大，其浪涌電流的承受能力越大。在給定的功耗PM下，箝位電壓VC越低，其浪涌電流的承受能力越大。另外，峰值脈沖功耗還與脈沖波形、持續(xù)時(shí)間和環(huán)境溫度有關(guān)。而且，TVS所能承受的瞬態(tài)脈沖是不重復(fù)的，器件規(guī)定的脈沖重復(fù)頻率(持續(xù)時(shí)間與間歇時(shí)間之比)為0.01%。如果電路內(nèi)出現(xiàn)重復(fù)性脈沖，應(yīng)考慮脈沖功率的累積，有可能損壞TVS。

5.電容量C。電容量C是由TVS雪崩結(jié)截面決定的，是在特定的1MHz頻率下測(cè)得的。C的大小與TVS的電流承受能力成正比，C太大將使信號(hào)衰減。因此，C是數(shù)據(jù)接口電路選用TVS的重要參數(shù)。電容對(duì)于數(shù)據(jù)/信號(hào)頻率越高的回路，二極管的電容對(duì)電路的干擾越大，形成噪聲或衰減信號(hào)強(qiáng)度，因此需要根據(jù)回路的特性來(lái)決定所選器件的電容范圍。高頻回路一般選擇電容應(yīng)盡量小(如LCTVS、低電容TVS，電容不大于3pF)，而對(duì)電容要求不高的回路電容選擇可高于40pF。

ESD應(yīng)用

1.底部連接器的應(yīng)用

底部連接器設(shè)計(jì)廣泛應(yīng)用在移動(dòng)消費(fèi)類產(chǎn)品上，目前市場(chǎng)上應(yīng)用產(chǎn)品主要為移動(dòng)電話、PDA、DSC(數(shù)碼相機(jī))以及MP3等便攜產(chǎn)品。

由于是直流回路，可選用高電容器件。此端口可能會(huì)受到高能量的沖擊，可以選用集成了TVS和過(guò)流保護(hù)功能的器件。如圖1所示，是便攜產(chǎn)品的底部連接器保護(hù)電路的示意圖，其中的數(shù)據(jù)線保護(hù)IC為NZQA5V6XV5T1、NZQA6V2XV5T1、NZQA6V8XV5T1、NZQA8V2XV5T1、NZQA5V6AXV5T1、NZQA6V8AXV5T1、MSQA6V1W5T2、SMF05T1和NSQA6V8AW5T2。以上產(chǎn)品都帶4個(gè)單相獨(dú)立線路ESD保護(hù)，其中MSQA系列、NSQA系列和SMF05的封裝形式是SC-88A，NZQA系列的封裝形式是SOT-553。其中NZQA5V6XV5是5.6V單向式TVS保護(hù)器件；NZQA6V2XV5是6.2V單向式TVS保護(hù)器件；NZQA6V8XV5是6.8V單向式TVS保護(hù)器件；NZQA6V8AXV5是6.8V單向式、低電容TVS保護(hù)器件；NUP4102XV6是14V雙向式、低電容TVS。這些SOT5xx封裝的TVS器件均針對(duì)260℃回焊溫度處理工藝生產(chǎn)，符合100%無(wú)鉛和靜電放電保護(hù)的要求，比傳統(tǒng)的SC88封裝減少電路板空間達(dá)36%，降低厚度40%，適合用于對(duì)電路板空間要求嚴(yán)格的便攜設(shè)備，如手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、MP3播放器。RJ-45(10/100M以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò))RJ-45接口廣泛應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)連接的接口設(shè)備上，典型的應(yīng)用就是10/100M以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。

如圖2所示，RJ-45數(shù)據(jù)線保護(hù)主要應(yīng)用了安森美公司的低電容瞬態(tài)電壓抑制二極管--SL05，工作電壓是5V。實(shí)際上該公司有一系列的SLXX產(chǎn)品，產(chǎn)品從SL05到SL24，工作電壓覆蓋5V、12V、15V、24V。符合IEC 61000-4-2(ESD)15kV(空氣)8kV(接觸)/IEC 61000-4-4(EFT)40A(5/50ns)/IEC 61000-4-5(Lightning)12A(8/20us)標(biāo)準(zhǔn)，除了用在LAN/WAN設(shè)備上，還適合用于高速數(shù)據(jù)線保護(hù)，移動(dòng)電話和USB端口的保護(hù)。

3.視頻線路的保護(hù)

目前視頻常見(jiàn)的輸出端口設(shè)計(jì)有D-SUB(如圖3)、DVI(28線)、SCART(19線)和D-TERMINAL(主要日系產(chǎn)品在用)。視頻數(shù)據(jù)線具有高數(shù)據(jù)傳輸率，數(shù)據(jù)傳輸率高達(dá)480Mbps，有的視頻數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到1G以上，因而要選擇低電容LCTVS，它通常是將一個(gè)低電容二極管與TVS二極管串聯(lián)，以降低整個(gè)線路的電容(可低于3pF)，達(dá)到高速率回