【導(dǎo)讀】雷電防護(hù)器件有很多種，其特性各有不同。本文以TSPD和PPTC為例，對這兩種保護(hù)器件的應(yīng)用特性和注意事項(xiàng)以及防護(hù)原理都給出了很詳細(xì)的講解，看這兩種器件到底有什么厲害之處。
TSPD與PPTC在雷電防護(hù)電路中的應(yīng)用
TSPD (Thyristor Surge Protector Devices) ：
過電壓電路保護(hù)器件有兩種類別，箝制和“轉(zhuǎn)折”，或“急劇短路”器件。如金屬氧化物變阻器（MOV）和二極管的箝制型器件在運(yùn)行中能夠讓電壓上升到設(shè)計(jì)好的箝制水平以流過至負(fù)載。如TSPD和氣體放電管之類的“轉(zhuǎn)折”器件對應(yīng)于超過擊穿電壓的浪涌電壓情況作為一個(gè)分流器器件來工作。
“轉(zhuǎn)折”型器件提供了優(yōu)于箝制器件的一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。對于某個(gè)給定的故障電流，在TSPD內(nèi)耗散的功率遠(yuǎn)小于如MOV或雪崩二極管的箝制器件內(nèi)所耗散的功率，這是由于“轉(zhuǎn)折”器件兩端的電壓更小。
這樣就可使用小尺寸的過電壓器件，并使電容值降低，而這正是高速通訊設(shè)備極為需要的特性之一。
這種基于芯片的器件能夠?qū)舸╇妷哼M(jìn)行精確的設(shè)置，并且不會在多次故障事件后降低等級。TSPD還可以按照SMB的表面安裝封裝進(jìn)行供貨，有助于節(jié)約部件密集的印刷電路板上的空間。
在電壓超過器件“轉(zhuǎn)折”所需的擊穿電壓時(shí)，將導(dǎo)致一個(gè)低阻抗路徑的形成，從而有效地對過電壓狀況進(jìn)行短路。器件將在流經(jīng)它的電流降低到其保持額定值以下前保持在這種低阻抗?fàn)顟B(tài)下。在過電壓事件發(fā)生后，器件將恢復(fù)成高阻值狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)正常的系統(tǒng)運(yùn)行。
TSPD 應(yīng)用注意事項(xiàng)：
1. 擊穿電壓：決定器件在哪一點(diǎn)應(yīng)當(dāng)從高阻抗轉(zhuǎn)入到低阻抗，以保護(hù)負(fù)載。需要進(jìn)行保護(hù)的最低電壓是多少，最大擊穿電壓必須小于此值。
2. 關(guān)斷狀態(tài)電壓：器件的最大額定運(yùn)行電壓必須大于系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行電壓，這個(gè)值定義為峰值振鈴（交流）電壓加上直流電壓的總和。
3. 峰值脈沖電流：器件的峰值脈沖電流必須大于針對系統(tǒng)規(guī)定的最大浪涌電流。如果不是這樣，就有可能需要增加額外的電阻值來減少脈沖電流，讓其處于器件的脈沖額定值范圍以內(nèi)。典型峰值脈沖電壓值在相關(guān)電信標(biāo)準(zhǔn)的雷擊浪涌部分規(guī)定，例如Telcordia GR-1089 和FCC Part 68。
4. 保持電流：保持電流決定了過電壓保護(hù)器件將在保時(shí)“復(fù)位”或從低阻抗切換至高阻抗，從而讓系統(tǒng)恢復(fù)正常。該器件的保持電流必須大于系統(tǒng)的電源電流，否則它將保持在低狀態(tài)下。
PPTC
PPTC電路保護(hù)器件采用半晶體狀聚合物與導(dǎo)電性顆粒復(fù)合制造。在正常溫度下，這些導(dǎo)電性顆粒在聚合物內(nèi)構(gòu)成了低電阻的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，但是，如果溫度上升到器件的切換溫度（TSw）時(shí)，無論這種狀況是由于部件流過很大的電流造成的，還是由于環(huán)境溫度的上升造成的，聚合物內(nèi)的晶體物質(zhì)將會融化并成為無定形物質(zhì)。在晶體相融化階段所出現(xiàn)的體積增長導(dǎo)致導(dǎo)電性顆粒在液力作用下分隔，并導(dǎo)致器件的電阻值出現(xiàn)巨大的非線性增長。
典型情況下，電阻值將增加3到4個(gè)數(shù)量級。此電阻值在增加后能夠?qū)⒐收蠗l件下流經(jīng)的電流數(shù)量降低到一個(gè)較低的穩(wěn)態(tài)水平，從而保護(hù)電路內(nèi)的設(shè)備。在故障排除以前以及電路電源斷開以前，PPTC器件將保護(hù)在其閂鎖（高阻值）狀態(tài)下，而故障排除以及電路電源斷開時(shí)，導(dǎo)電性復(fù)合材料冷卻下來并重新結(jié)晶，將PPTC恢復(fù)成電路內(nèi)的低阻值狀態(tài)，受影響的設(shè)備也恢復(fù)到正常的運(yùn)行狀況。
PPTC器件在電路中作為串聯(lián)部件使用。此器件所具有的較小外形有助于節(jié)省寶貴的板卡空間。而且與傳統(tǒng)上要求用戶能夠接觸到的熔斷器相反，PPTC器件的可復(fù)位功能允許其布置在無法接觸到的位置。由于PPTC器件屬于固態(tài)器件，所以也能耐受機(jī)械沖擊和振動，從而有助于在廣泛的應(yīng)用范圍內(nèi)提供可靠的保護(hù)能力。
一旦PPTC器件動作，由于它需要有一個(gè)很低的焦耳加熱泄漏電流或外部熱源來保護(hù)其已動作狀況，所以有一個(gè)很小數(shù)值的電流通過。一旦故障狀況被排除，這個(gè)熱源即被消除。這時(shí)器件就可以恢復(fù)到低阻值狀態(tài)，而電路也就恢復(fù)正常。
