一、壓敏電阻（MOV）

壓敏電阻的選型最重要的幾個參數(shù)為：最大允許電壓、最大鉗位電壓、能承受的浪涌電流。

首先應(yīng)保證壓敏電阻最大允許電壓大于電源輸出電壓的最大值；其次應(yīng)保證最大鉗位電壓不會超過后級電路所允許的最大浪涌電壓；最后應(yīng)保證流過壓敏電阻的浪涌電流不會超過其能承受的浪涌電流。

工作原理：壓敏電阻相當(dāng)于一個可變電阻，它是并聯(lián)于電路中。當(dāng)電路正常工作時，它的阻抗很大，漏電流很小，相當(dāng)于開路，對電路幾乎沒有影響。但當(dāng)一個很高的突波電壓到來時，壓敏電阻的電阻值瞬間下降，使它可以流過很大的電流，同時將電壓鉗位在一定數(shù)值。

選型方法:

1、確定應(yīng)用電路正常工作電壓和壓敏電阻，一般情況壓敏電壓實(shí)際數(shù)值是電路最大直流工作電壓的1.5倍，在交流狀態(tài)下需考慮峰值，結(jié)果應(yīng)擴(kuò)大1.414倍

2、根據(jù)防護(hù)量級確定壓敏電阻通流量

電源電路差模防護(hù)：由內(nèi)阻決定（測試防護(hù)量級2Ω），通流量2倍

電源電路共模防護(hù)：由內(nèi)阻決定（測試防護(hù)量級12Ω），通流量2倍

信號電路共模防護(hù)：由內(nèi)阻決定（測試防護(hù)量級42Ω），需考慮結(jié)電容，通流量2倍

3、確定壓敏電阻兩端的結(jié)電容

電源電路:如果加在線線之間，可以不用關(guān)注，加在線對地之間共模防護(hù)，需考慮漏電流對產(chǎn)品影響，加保險絲。

信號電路:高速信號線上盡可能選擇結(jié)電容小的器件

選型注意事項

1） 要求器件的最大通流量為理論計算通流量2倍以上，即Imax≥I工作*2

2） 若通流量不能滿足使用要求時，將幾只單個的壓敏電阻并聯(lián)使用，其通流量為個單只壓敏電阻數(shù)值之和。要求并聯(lián)電阻伏安特性盡量相同，以免分流不均損壞壓敏電阻。

3） 壓敏電阻在應(yīng)用到電源電路之前必須加保險絲。

4） 壓敏電阻用于電源口對地進(jìn)行共模防護(hù)，需在線地之間增加保險絲，防止器件失效導(dǎo)致電源對地短路。

防護(hù)電路工作頻率確定壓敏電阻結(jié)電容:根據(jù)防護(hù)電路工作速率確定能夠加在線路上的對地電容，一般對于信號接口線路需要考慮工作頻率和結(jié)電容。

AC電源輸入防護(hù):壓敏電阻同流量大，因此結(jié)電容比較大，用在交流電源口漏電流比較大，因此需要配合氣體放電管使用。

壓敏電阻是放保險絲前面還是后面

在同時使用保險絲及壓敏電阻的時候，壓敏電阻放保險絲前面還是后面呢?查閱了網(wǎng)上的一些資料，有的說先保險絲，然后再是壓敏電阻。理由如下:壓敏電阻工作時，通過燒毀保險絲，把系統(tǒng)的電給斷掉，但是我遇到的電路很多就是把壓敏電阻用在保險絲之前我估計他們這樣設(shè)計的原因是，壓敏只不過是防止雷擊之類的，這樣，雷擊完了，保險絲還是好的，可以正常工作。

如上圖，這是保險絲在壓敏電阻之前，當(dāng)有高電壓(比如雷擊)從 Vin 進(jìn)來時，你看看會有什么結(jié)果，應(yīng)該是壓敏電阻損壞，保險絲也斷掉。分析原因:Vin 有高電壓時，壓敏電阻 RV7 短路，此時電流經(jīng)過保險絲直接跟地短路了，定會產(chǎn)生很大的電流。保險絲絕對斷掉。所以，保險絲跟壓敏電阻是同時壞掉

下面看保險絲接壓敏電阻后面的情況，如下圖

這個就要分兩種情況第一種情況是 Vin 有高電壓(比如雷擊)進(jìn)來時，此時壓敏電阻 RV8 短路，保險絲 F3 這里沒有大電流經(jīng)過，所以保險絲不會斷。后面的電路也不會損壞，此時是壓敏電阻損壞，保險絲完好。

第二種情況是 Vin 有電網(wǎng)瞬間波動大電流進(jìn)來，但電壓是沒變，此時壓敏電阻 RV8 沒有損壞，照常工作。但保險絲F3 因有大電流經(jīng)過，保險絲立即就熔斷了。后面的電路得以保護(hù)。此時的情況就是壓敏電阻沒事，保險絲斷了。

二、氣體放電管（GDT）

氣體放電管屬于開關(guān)型器件，相對于壓敏電阻，它有一些差異特性，如導(dǎo)通延時長、導(dǎo)通后需要續(xù)流、極間電容小、絕緣電阻高、泄露電流小等，因此常和壓敏電阻串并聯(lián)使用。例如串聯(lián)時，可以解決壓敏電阻泄露電流大、長期使用性能衰減或失效的問題；并聯(lián)時，加快保護(hù)電路響應(yīng)時間，氣體放電管擊穿后分掉大部分電流。

1.工作原理：當(dāng)外加電壓增大到超過氣體的絕緣強(qiáng)度時，兩極間的間隙將放電擊穿，由原來的絕緣狀態(tài)轉(zhuǎn)化為導(dǎo)電狀態(tài)，導(dǎo)通后放電管兩極之間的電壓維持在放電弧道所決定的殘壓水平。為開關(guān)型過電壓保護(hù)器件。正常的回路中處于高絕緣柵狀態(tài)（GΩ級別）

2.技術(shù)參數(shù)：直流擊穿電壓 沖擊擊穿電壓 耐沖擊放電電流 絕緣電阻（大于1GΩ） 結(jié)電容（小于3pF） 誤差范圍（直流擊穿電壓+-20%）

3.選型

直流開啟電壓，沖擊電壓越低越好，GDT響應(yīng)速度越快（應(yīng)用端口的工作電壓需高于直流開啟電壓的最小值）

A選型方法

1）根據(jù)電路工作電壓確定直流擊穿電壓（V擊穿>=(1.5~2)*V工作）

2）根據(jù)電路防護(hù)量級，去頂頂氣體放電管的通流量（I實(shí)際>2*I額定）

3）根據(jù)電路工作頻率，確定器件最大結(jié)電容

4）根據(jù)保護(hù)電路特性決定放電管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

5）耐壓測試時，器件的直流擊穿電壓必須大于耐壓測試電壓

4.防護(hù)器件特性應(yīng)用：MOV+GDT應(yīng)用于電源端口

前級與后級間，必須增加退耦器件，且通流量由后級決定。

三、瞬態(tài)電壓抑制器TVS

同樣作為保護(hù)器件，TVS與壓敏電阻和氣體放電管相比，響應(yīng)速度更快，耐浪涌沖擊能力較差，屬于鉗位器件，鉗位電壓更穩(wěn)。常作為靜電防護(hù)器件，也可以壓敏電阻、氣體放電管配合使用，作為分級防護(hù)釋放浪涌能量。

1.類似于普通的穩(wěn)壓管，是鉗位型的干擾吸收器。

2.與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)使用。其具有極快的響應(yīng)時間(亞納秒級)和相當(dāng)高的浪涌吸收能力。可用于保護(hù)設(shè)備或電路免受靜電、電感性負(fù)載切換時產(chǎn)生的瞬態(tài)電壓以及感應(yīng)雷所產(chǎn)生的過電壓。

3.選型方法

1）、根據(jù)保護(hù)電路工作電壓，確定器件反向關(guān)斷電壓。

直流供電:Vrwm(反向關(guān)斷電壓)≥V工作 交流供電:Vrwm≥V工作*1.414

最大工作電壓需按電源口特性測試要求最大值來選擇（直流工作電壓范圍大，往高的選）。

2）、根據(jù)防護(hù)技術(shù)要求，確定TVS管鉗位電壓和功率參數(shù)。

最大鉗位電壓Vcmax≥(1.5-2.0)*Vrwm,一般反向關(guān)斷電壓和通流量Ipp確定后，TVS管需滿足最小峰值功率Pw≥Vcmax*Ipp＝(1.5-2.0)*Vrwm*Ipp。

3）、根據(jù)防護(hù)電路工作頻率確定TVS管結(jié)電容。

4.選型要點(diǎn)

1 ） 反向關(guān)斷電壓≥保護(hù)電路最大工作電壓(Vrwm＞V工作)。

2 ）TVS管的最大鉗位電壓一般為擊穿電壓的1.4倍左右。

3 ） 對于小電流負(fù)載的保護(hù)，可在線路中增加限流電阻。

4 ）對于電源電路上應(yīng)用TVS管選型除了需要注意選擇通流量要有一定余量設(shè)計以外，還需考慮電源電路正常工作時的電壓波動可能會導(dǎo)致TVS管誤動作，在選型時反向關(guān)斷電壓的選擇需大于電路的最大波動電壓。

5 ）TVS管通流量有限，所以TVS管一般情況下不單獨(dú)用于電源口的浪涌防護(hù)設(shè)計。

6 ）TVS管接地端應(yīng)用在需要打絕緣耐壓的機(jī)殼地(PGND)上，需滿足絕緣耐壓500AC的要求。

TVS管應(yīng)用

TVS管用于ESD防護(hù)：通常對外信號與電源接口都需要進(jìn)行ESD防護(hù)設(shè)計，雖然靜電電壓比較高，但靜電脈沖電流時間比較短，通常幾十納秒，因此對于防靜電的TVS來講，通常200w功率都可以滿足15KV靜電干擾。

TVS管用于芯片ESD保護(hù)：在信號接口進(jìn)行浪涌或靜電防護(hù)設(shè)計時，如果TVS的殘壓過高，導(dǎo)致芯片不能承受時，可以在TVS后信號上串聯(lián)電阻進(jìn)行分壓，從而降低芯片上所得到的殘壓。

TVS管用于芯片保護(hù)：在信號接口進(jìn)行浪涌防護(hù)設(shè)計時，如果TVS功率不夠，可以采取前面加功率電阻分壓限流，從而降低TVS管上所承受瞬態(tài)能量。

TVS管應(yīng)用總結(jié)：

電源接口防護(hù)：DC電源浪涌、ESD防護(hù)

I/O接口防護(hù)：接口電源防護(hù)

敏感芯片防護(hù)：信號/電源ESD、浪涌防護(hù)

TVS防護(hù)器件PCB走線:防護(hù)器件靠近接口位置，走線需短

四、X電容

X電容作為安規(guī)電容，跨接在L、N線之間，用于濾除電源差模干擾。其體積較大，但允許紋波電流較高，且耐壓高。根據(jù)不同的應(yīng)用可以選擇X1、X2或X3電容。比如常用的X2電容，可以用于電網(wǎng)瞬態(tài)電壓≤2.5KV的地方。

五、Y電容

Y電容通常會通常跨接在一次電路和二次電路之間或一次電路和保護(hù)地之間，以濾除共模噪聲。其容量通常較小以滿足漏電流要求。

Y電容可以分為Y1、Y2、Y3、Y4等級，對于不同的等級能承受不同的脈沖電壓，且要求在電氣和機(jī)械性能等方面有足夠余量，避免出現(xiàn)擊穿短路現(xiàn)象，危急人身安全。

六、差模電感

通常用于濾除低頻干擾。在差模浪涌測試時，會存儲一部分能量并隨即釋放。在輸出端靜電試驗(yàn)時，也會有同樣作用，如果將差模電感放在整流橋后，要小心其能量釋放時產(chǎn)生的高壓將整流橋損壞。

七、共模電感

共模電感通常用于濾除高頻干擾。在共模浪涌測試時，可以在繞組上并聯(lián)鉗位器件或增加放電齒，避免拉弧影響電路正常工作。

另外，兩繞組間的不完全耦合會形成差模電感。

八、熱敏電阻NTC

為防止冷機(jī)啟動，沖擊電流過大的問題，通常在前級電路中加入NTC。若NTC放在鉗位器件和保險絲之間，差模浪涌測試可能將其燒毀。若放置在鉗位器件后面，保險絲有可能燒斷，因此，不能選用熔斷時間太快、電流太小的保險絲。

九、半導(dǎo)體放電管（TSS）

1.工作原理

TSS是一種PNP型器件，可以看作是一個沒有門極的晶閘管。

2.選型方法

3.選型注意事項

十、實(shí)例

以AC-DC開關(guān)電源浪涌試驗(yàn)為例，當(dāng)共模電壓6KV加在ACL-PE或ACN-PE上時，其路徑等效為一個內(nèi)阻約12Ω的電壓源與共模電感、Y電容串聯(lián)。因Y電容選用了Y1等級，其耐壓較高，浪涌能量不足以使其損壞，因此僅需保證PE布線與其他布線保持一定間距即可。

但是測試時，共模電感兩端的高壓可能引起飛弧，若其他器件靠近可能會被影響。因此在其上并聯(lián)了壓敏電阻限制其電壓，從而起到滅弧的作用。若考慮成本，也可以考慮使用放電齒。

另外，還可以考慮用氣體放電管配合壓敏電阻等方式來設(shè)計抗浪涌電路。

審核編輯：劉清