电路保护元器件有哪些？他们的特性分析你了解多少？这篇文章告诉你答案

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一、电路保护元器件：在电路保护设计中，电路保护元器件的选择和应用是否合理，将直接影响电子系统电路保护方案的保护效果。电路的保护大致可以分为三部分：过压保护、过流保护、过温保护。相应地，电路保护元器件根据防护作用的不同也可以分为：过压型保护器件、过流型保护器件。
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(1)、过流型保护器件一般就是保险丝。

(2)、过压型保护器件又可根据作用方式的不同分为：钳位型、开关型。

开关型过压保护器件包括：气体放电管、半导体放电管、玻璃放电管。
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钳位型过压保护器件包括：TVS二极管、压敏电阻、ESD二极管。

6 L! \9 B4 a7 B- v$ P二、保险丝(Fuse)：又称电流保险丝，主要起过载保护的作用，在电路中正确安置保险丝，保险丝就会在电流异常升高到一定程度时，通过自身熔断切断电流，从而保护电路的安全运行。

3 h2 F8 h2 D% F3 u, c+ H, a) s3 k(1)、保险丝的分类：
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8 T( _% T9 E/ w6 \3 ~* d, d按照保护形式可以分为过电流保护保险丝、过热保护保险丝。
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按照熔断速度可以分为慢速保险丝(T)、中速保险丝(M)、快速保险丝(F)。

按照保护类型可以分为电流保险丝、温度保险丝、自恢复保险丝。

& [6 w& d* X+ B8 C按照分断能力可以分为高分断能力保险丝、低分断能力保险丝。
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(2)、保险丝主要性能参数：额定电流、额定电压、保险丝电阻、分断能力、熔断积分、环境温度、浪涌及脉冲电流特性。

额定电流：电流额定值表明了保险丝在一套测试条件下的电流承载能力，电路的正常工作电流不要超过保险丝的额定电流值。

额定电压：电压额定值必须要大于或者等于断开电路的最大电压。
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分断能力：分断能力就是指在额定电压下，保险丝能够安全断开电路，并且不发生破损时的最大电流值。保险丝的分断能力必须等于或大于电路中可能发生的最大故障电流值。
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熔断积分：保险丝的熔断积分是指熔断这一保险丝的熔丝元件所需要的能量，也称之为熔断值I2t。
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) ~0 ?4 c# \' b! R) _  f环境温度：保险丝的电特性在25摄氏度环境温度中是额定的标准值，无论高于或低于这个温度都会影响保险丝的断开时间和电流承载特性，具体请详见手册的温度-电流特性曲线图。

' T: s% b( i+ i/ P' I浪涌及脉冲电流特性：有些使用场合会产生浪涌电流或脉冲尖峰电流，这就要求保险丝能够使这些浪涌电流通过而不发生误断开动作或损伤熔丝元件的动作。保险丝能够承受浪涌电流是设计电路中非常重要的考量环节。
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(3)、保险丝国际标准：北美标准(UL/CSA)、欧洲标准(IEC)。
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北美标准：快断保险丝在承受200%~250%的额定电流时，应该在最多5秒之内断开；慢断保险丝在承受200%~250%的额定电流时，应该在最多2分钟之内断开。
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欧洲标准：超快断保险丝(FF)，当10倍额定电流时，小于0.001秒断开；快断保险丝(F)，当10倍额定电流时，小于0.001~0.01秒断开。慢断保险丝(T)，当10倍额定电流时，小于0.01~0.1秒断开；超慢断保险丝(TT)，当10倍额定电流时，小于0.1~1秒内断开。
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三、压敏电阻(VDR)：压敏电阻是一种具有非线性伏安特性的电阻器件，主要应用于电路承受瞬间过压时进行电压钳位，吸收多余的电流以保护敏感器件设备，其是一种限压型保护器件。


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压敏电阻主要性能参数：压敏电压、峰值电流、结电容、响应时间。
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压敏电压：当加在其上的电压低于阈值电压时，相当于一个阻值无穷大的电阻，流过它的电流极小；当加在其上的电压高于阈值电压时，相当于一个阻值无穷小的电阻，流过它的电流激增。
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峰值电流：压敏电阻的通流容量一般都比较大。
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) r- X$ b6 j. J* [7 n) c结电容：结电容一般在几百到几千pF的数量级范围，所以不宜应用在高频信号线路的保护中。

7 Z$ L( Y$ v) \响应时间：响应时间是ns级别的，比气体放电管快，比TVS管稍慢一些。

  k+ p6 B. b) n- G4 D* J四、TVS二极管：又称瞬变电压抑制二极管，是在稳压管工艺基础上发展起来的一种新产品，其电路符号和普通稳压二极管相同，外形也与普通二极管无异。当TVS管两端经受瞬间高能量冲击时，它能以极高的速度(ps级别)使其阻抗骤然降低，同时吸收一个大电流，将其两端间的电压钳位在一个预定的数值上，从而确保后面的电路元器件免受瞬态高能量的冲击而损坏。

! |& C5 [# s1 y4 D注：ESD二极管的原理与TVS二极管原理完全一样，但是ESD二极管的结电容较小，非常适合于静电放电保护场景；而TVS二极管更适合脉冲电压保护场合。
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$ k& a9 B; o+ M4 s# F- s: |' JTVS二极管主要性能参数：钳位电压、峰值电流、结电容、响应时间。
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钳位电压：当加在其上的电压低于钳位电压时，流过它的电流极小；当加在其上的电压高于钳位电压时，流过它的电流激增。

* a5 r, {* Y7 i; _0 v1 t峰值电流：TVS管允许通过的最大电流值，比压敏电阻小一些。

结电容：TVS管的结电容较小，比较适合高频信号线路的保护电路中。
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响应时间：TVS管的响应时间是ps级别的，比压敏电阻的响应时间要快一些。

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淡定小毛

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