浪涌保护：浪涌保护

浪涌保护    与之相近的是ESD静电防护。

浪涌电压是导致计算机误动作、数据丢失的主要原因。浪涌电压也会导致计算机软损伤，软损伤就是计算机受到浪涌电压作用后，可靠性降低，寿命缩短。浪涌电压导致现代化制造系统出现的故障主要包括：存储器内数据丢失、 I/O接口电路复位，导致控制过程中断、线路板上的器件损坏、预置的校准值漂移、程序跑飞、系统死锁、变频器、直流电机驱动器等的输入整流模块故障控制器发出错误指令，导致系统误动。

浪涌保护：主要是指电源刚接通的一瞬间强力电压以及防雷击的浪涌保护。

特点是：频率小，电流大。

气体放电管： 响应时间最长

压敏电阻：（电压敏感 ZNO材质）  用于浪涌瞬态电压抑制         响应时间比TVS管稍长。

1、当加在压敏电阻上的电压低于它的阈值时，流过它的电流极小，它相当于一个阻值无穷大的电阻。也就是说，当加在它上面的电压低于其阈值时，它相当于一个断开状态的开关。

2、当加在压敏电阻上的电压超过它的阈值时，流过它的电流激增，它相当于阻值无穷小的电阻。也就是说，当加在它上面的电压高于其阈值时，它相当于一个闭合状态的开关。

压敏电阻（MOV）

压敏电阻是一种限压型保护器件。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，压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级电路的保护。压敏电阻的主要参数有：压敏电压、通流容量、结电容、响应时间等。

压敏电阻的响应时间为ns级，比气体放电管快，比TVS管稍慢一些，一般情况下用于电子电路的过电压保护其响应速度可以满足要求。

压敏电阻的结电容一般在几百到几千Pf的数量级范围，很多情况下不宜直接应用在高频信号线路的保护中，应用在交流电路的保护中时，因为其结电容较大会增加漏电流，在设计防护电路时需要充分考虑。

1、当加在压敏电阻上的电压低于它的阈值时，流过它的电流极小，它相当于一个阻值无穷大的电阻。也就是说，当加在它上面的电压低于其阈值时，它相当于一个断开状态的开关 [1]  。

2、当加在压敏电阻上的电压超过它的阈值时，流过它的电流激增，它相当于阻值无穷小的电阻。也就是说，当加在它上面的电压高于其阈值时，它相当于一个闭合状态的开关 [2]

TVS管：   （电压钳位型瞬态抑制二极管）

利用器件的非线性特性，将电压钳位到一个较低的电压值实现对后级电路的保护。

 过电压保护，保护电路免受大电压冲击        抑制反向的用单向TVS，有交流的用双向TVS

工作原理：一种二极管形式的高效能保护器件    。 当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以10-12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，使两极间的电压钳位于一个预定值，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。

TVS在线路板上与被保护线路并联。这样，当瞬态电压超过电路正常工作电压后，TVS将发生雪崩击穿，从而提供给瞬态电流一个超低阻抗的通路，其结果是瞬态电流通过TVS被引开，从而避开被保护器件，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。在此之后，当瞬态脉冲结束以后，TVS二极管再自动恢复至高阻状态，整个回路进入正常电压状态。

两种重要的瞬态电压：ESD 和 lightning雷击  

ESD：静电释放会在数亿分之一秒内产生一个很高的瞬态电压，对电路系统破坏很大；

雷击：瞬间的高电压

应用：   将TVS二极管加在信号及电源线上，能防止微处理器或单片机因瞬间的脉冲，如静电放电效应、交流电源的浪涌电流及开关电源的噪音所导致的失灵

          将TVS二极管放置在信号线及接地间，能避免数据及控制总线受到不必要的噪音影响。

图1 交流电路的双向TVS        图2 避免晶体管被瞬变电压击穿损坏     图 3集成运放对外界电压很敏感，为保护其 使用TVS在运放差模输入端防止过压损伤的保护电路   图4 热插拔电路

TVS二极管选型参数：

1、最大反向工作电压VRWM略高于待保护电路最大的工作电压。VRWM>1.1Vmax；  不发生导通的最大工作电压

2、反向击穿电压VBR= VRWM /0.85；                   发生导通的电压

3、最大箝位电压VC：低于被保护电路所允许的最大承受电压。Vc(MAX)=1.30×V(BR)如果超过就保护不了了。  发生雪崩后的两端电压大值

注：TVS的选型

    最大箝位电压VC要小于电路允许的最大安全电压。

    截止电压VRWM大于电路的最大工作电压，一般可以选择VRWM等于或者略大于电路的最大工作电压。

    额定的最大脉冲功率（TVS参数中给出）PM要大于最大瞬态浪涌功率。

待保护电路直流工作电压12V，浪涌源的阻抗50MΩ，其干扰波形为方波，TP=1MS，最大峰值电流50A。 选择：

1、先从工作电压12V选取最大反向工作电压VRWM为13V，则击穿电压：

    V(BR) =VRWM /0.85=15.3V   

2、从击穿电压值选取最大箝位电压Vc(MAX)=1.30×V(BR)=19.89V，取 

   Vc=20V

3、再从箝位电压VC和最在峰值电流IP计算出方波脉冲功率：

    PPR=VC×IP=20×50=1000W  

    从手册中可查到1N6147A其中PPR=1500W，变位电压VRWM=12.2V，击穿电压V(BR)=15.2V，最大箝位电压Vc=22.3V，最大浪涌电流IP=67.3A。可满足上述设计要求，而且留有一倍的余量，不论方波还是指数波都适用。

TSS管：

浪涌吸收能力较TVS管更强，可做防雷管使用，由于其导通特性接近于短路，因此其需和电阻配合使用。

TSS的原理等和TVS管类似，但使用时注意：其过电压击穿后，电流值需降到临界值之下，才能恢复开路，因此电路的常态电流需小于其临界恢复电流。

其击穿电压（1.2—1.5）Umax；