NTC、PTC、TVS、MOV等电路保护器件典型应用比较5篇

第一篇：NTC、PTC、TVS、MOV等电路保护器件典型应用比较

NTC、PTC、TVS、MOV等电路保护器件典型应用比较

NTC:负温电阻,温度越高,电阻越小,用于串在输入回路中限制开机浪涌电流.正常工作时发热,电阻降低,不影响工作,但是它是消耗能量的,功耗不能忽略.NTC也可用于测温.为了避免电子电路中在开机的瞬间产生的浪涌电流,在电源电路中串接一个功率型NTC热敏电阻器,能有效地抑制开机时的浪涌电流,并且在完成抑制浪涌电流作用以后,由于通过其电流的持续作用,功率型NTC热敏电阻器的电阻值将下降到非常小的程度,它消耗的功率可以忽略不计,不会对正常的工作电流造成影响,所以,在电源回路中使用功率型NTC热敏电阻器,是抑制开机时的浪涌,以保证电子设备免遭破坏的最为简便而有效的施。分析：没通电时,NTC的阻值高,一通电霎那,阻值仍高,限制了涌流,随着NTC有电流流过,温度增加,阻值下降到很低,可以忽略.正常工作时,电流小,阻值就小,那么突然来一个浪涌电流,或者电路那段路使得电流增大,那就起不了保护作用了。例如电源短路了,由于NTC已经导通了,对它也无能为力,只有靠保险丝起作用.记住NTC只是起开机保护的就可以了.试想若电路已经正常上电,NTC已低阻,这时遭遇高压NTC是无能为力的。在电源正常工作一段时间后,再进行频繁开关机,会对电源造成伤害的,因为这时由于NTC的温度上升,阻值下降,对浪涌的抑制能力已经及其有限了。所以采用NTC抑制开机浪涌的电源设备,不能够频繁的开关机.需要等NTC冷却,恢复至其冷态阻值后,才能再次开机.要不,安装NTC的意义就没有了.PTC:正温电阻,串在输入回路中,又称为:自恢复保险丝.过流时发热,电阻增大,与输入等效断开,冷确后电阻降低,可继续工作,不需要更换,常与压敏电阻、TVS同时使用.PTC用途很多,如彩电的消磁电路,电冰箱压缩机的启动电路等，过温保护有时也用PTC。串在回路中PTC,NTC都可能用到,但PTC是相当于保险丝作用的,NTC是限制开机电流用的.压敏电阻:英文名称叫“Voltage Dependent Resistor”简写为“VDR”, 或者叫做“Varistor“简写”VSR"。也叫做MOV(metal oxide varistors)。并联在交流侧电路中主要是起“限制电压超高”作用.利用压敏电阻的非线性特性，当过电压出现在压敏电阻的两极间，超过嵌位电压后电流迅速增大（但不会短路,这点与放电管不同），从而实现对后级电路的保护。

压敏电阻在固态继电器电路过压保护电路中的应用

当固态继电器SSR用于驱动感性负载时，在电源接通与断开的瞬间会产生较高的浪涌电压，为了保护SSR内部的双向可控硅元件不致过电压而损坏或误动作，可在SSR的交流输出端并接一只压敏电阻MY。压敏电阻的选择，如果是220V电源，采用470V即可；如果是380V电源，选用830V的。

TVS管是瞬态电压抑制器（Transient Voltage Suppressor）的简称。它的特点是：响应速度特别快（为ns级），耐浪涌冲击能力较放电管和压敏电阻差。当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以10的负12次方秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。

压敏电阻的工作原理:比如一个“标称300V”的压敏电阻在220V的工作中,突然220V上升到310V!这时压敏电阻被击穿,通过很大的电流,熔断了保险丝后,就保护了后面的电路,然后压敏电阻又恢复了原来的状态.TVS管和压敏电阻比较：TVS管和压敏电阻都靠改变自身的阻扰特性来进行静电放电，瞬态电压和浪涌电压的控制，而主要差异是导通后的阻扰，TVS有高灵敏度的N/P结进行控制，其导通阻扰很低，而MOV的导通阻扰要比TVS高出许多，从而导致箝位电压、箝位比率的差异。TVS管 主要用于低电压电路，而压敏电阻主要用于高压电路中。

第二篇：ESD保护器件的主要特性参数分析及典型应用

ESD保护器件的主要特性参数分析及典型应用

ESD保护对高密度、小型化和具有复杂功能的电子设备而言具有重要意义。本文探讨了采用TVS二极管防止ESD时，最小击穿电压和击穿电流、最大反向漏电流和额定反向关断电压等参数对电路的影响及选择准则，并针对便携消费电子设备、机顶盒、以及个人电脑中的视频线路保护、USB保护和RJ-45接口等介绍了一些典型应用。

随着移动产品、打印机、PC，DVD、机顶盒(STB)等产品的迅速发展，消费者正要求越来越先进的性能。半导体组件日益趋向小型化、高密度和功能复杂化，特别是像时尚消费电子和便携式产品等对主板面积要求严格的应用很容易受到静电放电的影响。一些采用了深亚微米工艺和甚精细线宽布线的复杂半导体功能电路，对电路瞬变过程的影响更加敏感，将导致上述的问题更加激化。

ESD保护原理

电路保护元件存在几种技术，当选择电路保护元件时，若设计师选择不当的保护器件将只能提供错误的安全概念。电路保护元件的选择应根据所要保护的布线情况、可用的电路板空间以及被保护电路的电特性来决定。此外，了解保护元件的特性知识也非常必要，需要考虑的重要因素之一是器件的箝位电压。所谓箝位电压是在ESD器件里跨在瞬变电压消除器(TVS)上的电压，它是被保护IC的应变电压。

因为利用先进工艺技术制造的IC电路里氧化层比较薄，栅极氧化层更易受到损害。这意味

着较高的箝位电压将在被保护IC器件上产生较高的应变电压，并且增加了失效的概率。

很多保护元件都被设计成可吸收大量的能量，由于元件结构或设计上的原因也导致其具有很高的箝位电压。由于变阻器的箝位电压太高，他们不能够提供有效的ESD保护。此外，由于变阻器的高电容他们也不能给高速数据线路提供保护。TVS二极管正是为解决此问题而产生的，它已成为保护便携电子设备的关键性技术。

TVS二极管是专门设计用于吸收ESD能量并且保护系统免遭ESD损害的固态元件。如果应用得当，TVS二极管将限制跨在被保护器件上的电压刚好高过额定工作电压，但是却远低于破坏阈值电压。

TVS相关参数

处理瞬时脉冲对器件损害的最好办法是将瞬时电流从敏感器件引开。TVS二极管在线路板上与被保护线路并联，当瞬时电压超过电路正常工作电压后，TVS二极管便发生雪崩，提供给瞬时电流一个超低电阻通路，其结果是瞬时电流通过二极管被引开，避开被保护器件，并且在电压恢复正常值之前使被保护回路一直保持截止电压。当瞬时脉冲结束以后，TVS二极管自动回复高阻状态，整个回路进入正常电压。许多器件在承受多次冲击后，其参数及性能会发生退化，而只要工作在限定范围内，二极管将不会发生损坏或退化。

从以上过程可以看出，在选择TVS二极管时，必须注意以下几个参数的选择：

1.最小击穿电压VBR和击穿电流IR。VBR是TVS最小的击穿电压，在25℃时，低于这个电压TVS是不会发生雪崩的。当TVS流过规定的1mA电流(IR)时，加于TVS两极的电压为其最小击穿电压VBR。按TVS的VBR与标准值的离散程度，可把VBR分为5%和10%两种。对于5%的VBR来说，VWM=0.85VBR；对于10%的VBR来说，VWM=0.81VBR。为了满足IEC61000-4-2国际标准，TVS二极管必须达到可以处理最小8kV(接触)和15kV(空气)的ESD冲击，有的半导体生产厂商在自己的产品上使用了更高的抗冲击标准。对于某些有特殊要求的便携设备应用，设计者可以按需要挑选器件。

2.最大反向漏电流ID和额定反向关断电压VWM。VWM这是二极管在正常状态时可承受的电压，此电压应大于或等于被保护电路的正常工作电压，否则二极管会不断截止回路电压；但它又需要尽量与被保护回路的正常工作电压接近，这样才不会在TVS工作以前使整个回路面对过压威胁。当这个额定反向关断电压VWM加于TVS的两极间时它处于反向关断状态，流过它的电流应小于或等于其最大反向漏电流ID。

3.最大箝位电压VC和最大峰值脉冲电流IPP。当持续时间为20mS的脉冲峰值电流IPP流过TVS时，在其两端出现的最大峰值电压为VC。VC、IPP反映了TVS的浪涌抑制能力。VC与

VBR之比称为箝位因子，一般在1.2~1.4之间。VC是二极管在截止状态提供的电压，也就是在ESD冲击状态时通过TVS的电压，它不能大于被保护回路的可承受极限电压，否则器件面临被损伤的危险。

4.Pppm额定脉冲功率，这是基于最大截止电压和此时的峰值脉冲电流。对于手持设备，一般来说500W的TVS就足够了。最大峰值脉冲功耗PM是TVS能承受的最大峰值脉冲功耗值。在给定的最大箝位电压下，功耗PM越大，其浪涌电流的承受能力越大。在给定的功耗PM下，箝位电压VC越低，其浪涌电流的承受能力越大。另外，峰值脉冲功耗还与脉冲波形、持续时间和环境温度有关。而且，TVS所能承受的瞬态脉冲是不重复的，器件规定的脉冲重复频率(持续时间与间歇时间之比)为0.01%。如果电路内出现重复性脉冲，应考虑脉冲功率的累积，有可能损坏TVS。

5.电容量C。电容量C是由TVS雪崩结截面决定的，是在特定的1MHz频率下测得的。C的大小与TVS的电流承受能力成正比，C太大将使信号衰减。因此，C是数据接口电路选用TVS的重要参数。电容对于数据/信号频率越高的回路，二极管的电容对电路的干扰越大，形成噪声或衰减信号强度，因此需要根据回路的特性来决定所选器件的电容范围。高频回路一般选择电容应尽量小(如LCTVS、低电容TVS，电容不大于3pF)，而对电容要求不高的回路电容选择可高于40pF。

ESD应用

1.底部连接器的应用

底部连接器设计广泛应用在移动消费类产品上，目前市场上应用产品主要为移动电话、PDA、DSC(数码相机)以及MP3等便携产品。

由于是直流回路，可选用高电容器件。此端口可能会受到高能量的冲击，可以选用集成了TVS和过流保护功能的器件。如图1所示，是便携产品的底部连接器保护电路的示意图，其中的数据线保护IC为NZQA5V6XV5T1、NZQA6V2XV5T1、NZQA6V8XV5T1、NZQA8V2XV5T1、NZQA5V6AXV5T1、NZQA6V8AXV5T1、MSQA6V1W5T2、SMF05T1和NSQA6V8AW5T2。以上产品都带4个单相独立线路ESD保护，其中MSQA系列、NSQA系列和SMF05的封装形式是SC-88A，NZQA系列的封装形式是SOT-553。其中NZQA5V6XV5是5.6V单向式TVS保护器件；NZQA6V2XV5是6.2V单向式TVS保护器件；NZQA6V8XV5是6.8V单向式TVS保护器件；NZQA6V8AXV5是6.8V单向式、低电容TVS保护器件；NUP4102XV6是14V双向式、低电容TVS。这些SOT5xx封装的TVS器件均针对260℃回焊温度处理工艺生产，符合100%无铅和静电放电保护的要求，比传统的SC88封装减少电路板空间达36%，降低厚度40%，适合用于对电路板空间要求严格的便携设备，如手机、数码相机、MP3播放器。RJ-45(10/100M以太网网络)RJ-45接口广泛应用在网络连接的接口设备上，典型的应用就是10/100M以太网网络。

如图2所示，RJ-45数据线保护主要应用了安森美公司的低电容瞬态电压抑制二极管--SL05，工作电压是5V。实际上该公司有一系列的SLXX产品，产品从SL05到SL24，工作电压覆盖5V、12V、15V、24V。符合IEC 61000-4-2(ESD)15kV(空气)8kV(接触)/IEC 61000-4-4(EFT)40A(5/50ns)/IEC 61000-4-5(Lightning)12A(8/20us)标准，除了用在LAN/WAN设备上，还适合用于高速数据线保护，移动电话和USB端口的保护。

3.视频线路的保护

目前视频常见的输出端口设计有D-SUB(如图3)、DVI(28线)、SCART(19线)和D-TERMINAL(主要日系产品在用)。视频数据线具有高数据传输率，数据传输率高达480Mbps，有的视频数据传输率达到1G以上，因而要选择低电容LCTVS，它通常是将一个低电容二极管与TVS二极管串联，以降低整个线路的电容(可低于3pF)，达到高速率回