電路板集成度提高，保護器件要跟上

電子發燒友網報道（文/李寧遠）在電子電路設計中，常常需要面臨各種各樣的可能導致電路損壞的情況，如過壓、過流、浪涌等等。器件負載的瞬態變化，電器器件在工作過程中遭遇這種浪涌和電壓瞬變，都可能造成器件損壞。此時需要電路保護元件為電路提供充足的防護。

電路保護的重要性

現今更高集成度的電路板出現損壞會造成很多不必要的麻煩，電路保護的意義有很多方面，防止電路損壞正是其中較為重要的一面。比如很多車載設備的使用環境比一般電子產品更加惡劣，啟停時會產生很大的瞬間峰值電壓，此時就需要在這些電子設備配套產品的電源適配器中使用過壓保護元件。

又比如通信設備經常受浪涌困擾，浪涌又包括浪涌電壓和浪涌電流，是一種上升速度極快，持續時間很短的尖峰脈沖，能夠在瞬間超出器件穩定值的峰值。這就需要使用多個電壓瞬變和浪涌防護器件的組合構成多級防護電路確保萬無一失。

當然，除了防止電路意外損壞之外，可以看到現在的半導體器件IC的工作電壓在向越來越低的趨勢發展，對其電路進行保護也能夠降低能耗損失，減少電路發熱現象發生，延長IC使用壽命。

集成電路的發展推動了電子電路的產品日益多樣化和復雜化，隨之而來的是更多可能危害電路的情況出現，電路保護變得越來越重要。

不同電路保護需要的器件

過壓保護，已經是電路中必不可少的一環，過電壓保護器件負責對電路進行電壓過高保護，該器件的原理是利用電勢差達到電路保護的效果。當電路中電壓超出規定值時，過壓保護器件內部電路結構便與電路產生一定的電勢差，從而使電路通過阻抗變化來實現保護。

同時，過壓保護器件的內部電流和電壓保護裝置會把電路斷開，阻止電流進一步流向受保護的電器或設備，達到保護電器或設備的效果。

典型的過壓保護器件是壓敏電阻和瞬態抑制器TVS。壓敏電阻可以說是用得最多的一種過壓保護器件，成本低效果好性價比高。ns級的響應速度，讓其在絕大多數情況下都能夠勝任過壓保護工作。

基于壓敏電阻的非線性伏安特性，正常情況下壓敏電阻相當于一個斷開狀態的開關，當電路中出現超過其額定電壓值的過電壓時，壓敏電阻電阻值迅速下降減少過電壓對后續電路的影響。


TVS的特點在于反應快，當瞬態電壓過高時，TVS二極管便產生雪崩，讓瞬間的大電流從低電阻通路被引開，避免電路因此受到損壞。二者各有側重，在應對瞬態的過電壓沖擊時，TVS更有優勢。

過流器件常使用的則是各種保險絲，如玻璃管保險絲、片式保險絲和聚合物保險絲，使用簡單效果明顯，聚合物保險絲通過增加電阻來限制電流，具有優異的可恢復特性，用于過電流保護時，電路可自動恢復到導通狀態。

玻璃管保險絲和片式保險絲則是直接熔斷導電的熔斷體?，F在用eFuse的方案也越來越多，eFuse是直接跟蹤電流的，有其獨有的優勢。

電路保護中還涉及一些靜電保護元件，尤其是高集成度的電路中不設置ESD保護，通過接口連接產生的高壓ESD沖擊會導致大電流峰值直接流入集成電路，造成損壞。為了保護敏感電路免受電氣過應力故障，ESD保護二極管應該連接到接口連接器和集成電路之間的每個信號線，不同接口速度對應不同ESD二極管的電容值。

小結

而且隨著電子電路向更高集成度發展，對電路保護的需求也在變化，電路保護元器件也在跟隨發展趨勢步步升級。