完整的电路保护-过流过压保护剖析

同上
CSP:chip Scale package
应用 1---手机
电路组成部份 I/O Port Power Port 电池供电电路 电荷自动释放电路 AMUL series 应用产品 产品说明 详见接口电路 MLA series CH series
R
O 图1
T
NTC----负温度系数 NTC热敏电阻：热敏电阻的阻值 随着温度的升高而减小。其T-R变 化曲线如图2所示。因此NTCR多 用作温度控制元件。
R
O 图2
T
2.1 过压保护常识
为什么现在的电路越来越多地要使用过压保护元件？
1、随着电子产品数字化的发展，IC的集成度越来越，其 “身价”越来越贵，因此要加强保护；
• 压敏电阻
• 热敏电 阻
温。
• 固体放电管
是电力、通信领域中防雷器件的尖端产品，是气体放电 管、压敏电阻的升级替代品。
雷电防护的常见方法
1、采用多种防雷器件的组合来弥补某一器件的缺陷。例： MOV+PTC：对雷电波压敏电阻能快速反应、引雷电流入 地的作用。PTC则能保护通信电缆。 2、采用多器件、多级别的防护。例：气体放电管应用其 释放能量大的特点，可作初级保护。而压敏电阻适合做电 源、内部设备的保护。
•
• •
Teccor产品应用领域
1、个人电子消费产品 2、电源产品 3、通信设备
4、汽车电子
5、其它工业设备
电源产品
A、交流电源 C、电能表 B、不间断电源（UPS） D、交流电器控制板
应用电路
• AC / DC DC / DC 转换电路 • 全波 / 半波整流电路 / 逆变电路
推荐产品
固有电容值小于100pF.主要 用低速设备上. 四通道,每通道的电容值为 3pF. 非常低的电容值,仅为 0.05pF.用于高速通讯设备. 固有电容值从3-22pF. 同MLEs. 同上.
速率
保护范围 Single-Line Four-line Two and Six lines 4/8/16 lines <6V
应用特点
固有电容值小于100pF.主要 用低速设备上. 可以用来作ESD、EFT、 system surge保护.额定电 压范围5.5-18VDC. 信号线上的电压不宜超过 5.5VDC. 分为BAC和BBC两类.保护范 围可以选择. 可以用来作ESD、EFT、 system surge保护.额定电 压范围5.5-18VDC. 固有电容值从3-5pF. 固有电容值从3-22pF. 固有电容值从40-1700pF.


针对通信类产品,Teccor提供了SIDACtor@ (固体 过压保护器件).
通用应用 ---接口电路
1、高速接口电路（USB2.0、IEEE1394、RF 电路、Gigabit以太网、DVI）
接口类型 保护类型 保护范围 Single-line 数据线(Data Line) 480Mbps USB2.0 ESD Two-line Lead-Free Four-line TVS Diode 电源线(Power Bus) 过压保护 5.5VDC (OV) 封装SIZE 0603/0402 对应的产品系列 PGB10603 Series PGB1SOT23 Series PGB10805 Series ML Series 产品特点
一、完整的电路保护
电路保护 过流保护 过压保护 热保护
1.1 过流保护
1、传统的熔断保险丝/玻璃管 2、自恢复式的保险丝PPTC 3、PTC/NTC热敏电阻
注：通常也把以上第2、3加上一些温控元件合称为电路热保护。
1.2.1 工作原理 （FUSE）
根据焦尔定律：
Q=I2 R T
当通过保险丝的电流达到一定时，在保险丝上所产生的热量 达到它的固态熔点时，保险丝就会自动熔断而起到保护电路 的作用。
因此，工程人员在选择保险丝时最关注的参数如下：
I----熔断电流 T----当电流达到 I 时，经过多长时间才能熔断。 所以一般保险丝分为：快断（F）和慢断（S）两种。
1.2.2 工作原理 （PPTCR）
电阻值 R
t4 n i o P
Po int 1 Po int 2
P
3 t n oi
温度值 T
A、 当电流流过元件时，根据焦尔定律知其会产生热量。上图中的 Point 1 Point 2就是处于电流或环境温度增加不明显时所达到的平衡点。
IEEE1394
电源线(Power Bus) 过压保护 33VDC (OV)
层叠
PGB0603
PGB0805
PGBCA10
PGBST03
2、中速接口电路（USB1.1、RS-485、以太 网、视频/图像）
接口类型 数据线(Data Line) 12Mbps USB1.1 电源线(Power Bus) 过压保护 5.5VDC (OV) 保护类型 ESD 保护范围 Single-line 封装SIZE 对应的产品系列 0402/0603 MHS Series 产品特点
过压保护--常用器件（限压器）
齐纳二极管 (Zener Diodes) 雪崩二极管 (Silicon Avalanche Diodes) 闸流管(Thyristors) 压敏电阻 (Metal Oxide Varistors) 气体放电管 (Gas Discharge Tubes) 馈线电阻 (Line Feed Resistors ) 缓冲电容 (Snubber Capacitors)
工作原理
TVS—瞬变电压消除器
Transient Voltage Suppressor
此器件专门设计用于吸收ESD能量并且保 护系统免受ESD损害的固态元件。TVS二极管 将限制跨在被保护器件上的电压刚好高过额 定电压，但是却远低于破坏的阈值电压。
Teccor Overvoltage Protection Product
对应的产品 MLA series MLE series MLN series (TVS Array) SP05xxBA series SP05xxBxC series MLN series (TVS Array) SP72x series MHS series
OV/ESD OV
封装类型 0402-1206 1206 JEDEC SC-70 to MSOP-8 CSP 1206
<5Mbps 通用数据线
RS-232/PS2 VGA/RS-485
Four-line >6V 4/6/14 lines
ESD
JEDEC SC-70 to SOIC-16 0402-0603 0402-1206
Single-Line MLE series >=5Mbps Multiple-Line <6V >6V MLNs SP72X Series
速率 10BaseT 数据线 以太网/局域网 Ethernet 100/1000 BaseT 数据线 保护范围 Single-Line Multiple-Line 对应的产品 MLE series SP724 Series PGB1010603 Single-Line MHS series PGB102ST23 Multiple-Line PGB1040805 SP724 Series 0402-0603 JEDEC SOT-23 EIA 2012 (0805) JEDEC SOT-23 封装类型 0402-1206 JEDEC SOT-23 /0603/ 特点
非常低的电容值0.05pF,最 佳用于速率>150Mbps的数 字和RF电路中. 非常低的电容值,每个通道 0.05pF,且不会影响到信号 的完整性. 非常低的电容值,每个通道 0.05pF,最佳用于150M以 上的数字通信或RF电路. 可以起到防护ESD、EFT、 System surges的作用。 其固有电容可以用来防护 EMI.
较低的电容值3-22pF电路 中.
非常低的电容值,每个通道 Four-line JEDEC SOT-23 SP724 Series 为3pF. TVS Diode
0402-1206
ML Series
可以起到防护ESD、EFT、 System surges的作用。 其固有电容可以用来防护 EMI.
3、 低速接口电路（RS-232、IEEE 1284、 按钮/开关、键盘）
• • 1、 聚合物ESD抑制器 2、 可变电阻--表面贴 A、多层叠的可变电阻（ML，MLE、MHS、AUML and MLN Series） B、压敏电阻（CH Series） 3、硅保护产品 A、TVS/Diode Arrays（SP05x，SP72x Series） B、闸流管（SiBODTM ） C、TVS Diodes/Silicon Avalance Diodes（SADs） 4、气体放电管（GDTs） 5、工业&轴向压敏电阻 A、Radial Leaded MOVs（UltraMOVTM，C-III，LA，ZA，RA and TMOVTM Varis tors） B、轴向引脚的压敏电阻（MA Series MOVs） C、工业级的压敏电阻（CA，NA，PA，HA，HB34，DA and DB Series varistors）
2、为了降低功耗、减少发热，半导体元件和IC的工作电压越来 越低；据SIA报道：2003年的IC工作电压为1.5V，今年将降到1.2V； 3、使用电子产品的环境所要求的。Eg：汽车电子产品、室外通 信产品、电力产品； 4、数字移动产品越来越多，如PDA、手机、笔试本电脑、数码 相机、MP3等都要用到电池作为电源，在电池组件和电池充电器中都必 须配备保护元件。 过电压有哪些表现形式？ 1、瞬态峰值电压 3、静电放电（ESD） 2、浪涌电压 4、其它
通信设备
用户端设备 1、传真机 2、 xDSL / Modem 3、公用电话 / 无绳电话 / 手机 / VoIP 4、T1 / E1 /J1 5、ISDN 设备 6、用户线路板（SLIC） 局端设备 1、公共分组交换机（PBX） 2、Internet 网关 3、交换机 / 路由器 / 中继器(HUB) 转接设备 各类基站（卫星、微波；GSM/GPRS/CDMA）
• • • 可控硅（SCR） 压敏电阻（MOV） TVS / ULTraMOV
雷电的防护
---电力系统器件应用比较
• 气体放电管
能承受数百微秒内数千安培瞬态雷电电流的冲击。缺点 是对雷电过电压的波头无法进行有效的保护。 有较好的非线性，有很大的吸收能力，响应速度快。缺点 是应用于DVI、ISDN等图像传输设备上时，容易失真。同时容易老化。 优点是 内阻小且稳定，动作快、表面温度低、耐高压高
JEDEC SOT-23 EIA2012/0805
百度文库
0402-1206
接口类型 <150Mbps 数字视频系统 (DVI) >=150Mbps
保护范围 Single-Line Multiple-Line Single-Line Multiple-Line
对应的产品系列 MHS Series SP724 Series PGB10603 PGB1SOT23 PGB10805
保护类型 保护范围 Single-line ESD Two-line Lead-Free
封装及SIZE 对应的产品系列 EIA1608 (0603) PGB0603 PGB1SOT23 PGB10805 MLAs
产品特点
非常低的电容值0.05PF, 最佳用于速率>150Mbps的 数字和RF电路中. 可以起到防护ESD、EFT、 System surges的作用。
B、 当电流或环境温度继续增加，产生的热能大于散发的热能时， 此阶段很小的温度变化都会造成阻值的大幅提高。上图中的Point 3--Point 4就是处于保护状态。
1.2.3 工作原理 （PTCR/NTCR）
PTC----正温度系数 PTC热敏电阻：热敏电阻的阻值 随着温度的升高而增大。其T-R变 化曲线如图1所示。因此PTCR多 用作电路保护元件。
封装类型 0402/0603 JEDEC SOT-23 0402/0603 JEDEC SOT-23 EIA 2012 (0805)
特点
低电容,容量在3-22pF. 主要用低速设备上. 四通道,每通道的电容值 为3pF. 非常低的电容值,仅为 0.05pF.
接口类型 数据线(Data Line) 400Mbps