TSPD与PPTC在雷电防护电路中的应用

雷电防护器件有很多种，其特性各有不同。本文以TSPD和PPTC为例，对这两种保护器件的应用特性和注意事项以及防护原理都给出了很详细的讲解，看这两种器件到底有什么厉害之处。

TSPD  (Thyristor Surge Protector Devices) ：

过电压电路保护器件有两种类别，箝制和“转折”，或“急剧短路”器件。如金属氧化物变阻器（MOV）和二极管的箝制型器件在运行中能够让电压上升到设计好的箝制水平以流过至负载。如TSPD和气体放电管之类的“转折”器件对应于超过击穿电压的浪涌电压情况作为一个分流器器件来工作。

“转折”型器件提供了优于箝制器件的一项优点。对于某个给定的故障电流，在TSPD内耗散的功率远小于如MOV或雪崩二极管的箝制器件内所耗散的功率，这是由于“转折”器件两端的电压更小。

这样就可使用小尺寸的过电压器件，并使电容值降低，而这正是高速通讯设备极为需要的特性之一。

这种基于芯片的器件能够对击穿电压进行精确的设置，并且不会在多次故障事件后降低等级。TSPD还可以按照SMB的表面安装封装进行供货，有助于节约部件密集的印刷电路板上的空间。

在电压超过器件“转折”所需的击穿电压时，将导致一个低阻抗路径的形成，从而有效地对过电压状况进行短路。器件将在流经它的电流降低到其保持额定值以下前保持在这种低阻抗状态下。在过电压事件发生后，器件将恢复成高阻值状态，实现正常的系统运行。

TSPD 应用注意事项：

1. 击穿电压：决定器件在哪一点应当从高阻抗转入到低阻抗，以保护负载。需要进行保护的最低电压是多少，最大击穿电压必须小于此值。

2. 关断状态电压：器件的最大额定运行电压必须大于系统的持续运行电压，这个值定义为峰值振铃（交流）电压加上直流电压的总和。

3. 峰值脉冲电流：器件的峰值脉冲电流必须大于针对系统规定的最大浪涌电流。如果不是这样，就有可能需要增加额外的电阻值来减少脉冲电流，让其处于器件的脉冲额定值范围以内。典型峰值脉冲电压值在相关电信标准的雷击浪涌部分规定，例如Telcordia GR-1089 和FCC Part 68。

4. 保持电流：保持电流决定了过电压保护器件将在保时“复位”或从低阻抗切换至高阻抗，从而让系统恢复正常。该器件的保持电流必须大于系统的电源电流，否则它将保持在低状态下。

PPTC

PPTC电路保护器件采用半晶体状聚合物与导电性颗粒复合制造。在正常温度下，这些导电性颗粒在聚合物内构成了低电阻的网络结构，但是，如果温度上升到器件的切换温度（TSw）时，无论这种状况是由于部件流过很大的电流造成的，还是由于环境温度的上升造成的，聚合物内的晶体物质将会融化并成为无定形物质。在晶体相融化阶段所出现的体积增长导致导电性颗粒在液力作用下分隔，并导致器件的电阻值出现巨大的非线性增长。

典型情况下，电阻值将增加3到4个数量级。此电阻值在增加后能够将故障条件下流经的电流数量降低到一个较低的稳态水平，从而保护电路内的设备。在故障排除以前以及电路电源断开以前，PPTC器件将保护在其闩锁（高阻值）状态下，而故障排除以及电路电源断开时，导电性复合材料冷却下来并重新结晶，将PPTC恢复成电路内的低阻值状态，受影响的设备也恢复到正常的运行状况。

PPTC器件在电路中作为串联部件使用。此器件所具有的较小外形有助于节省宝贵的板卡空间。而且与传统上要求用户能够接触到的熔断器相反，PPTC器件的可复位功能允许其布置在无法接触到的位置。由于PPTC器件属于固态器件，所以也能耐受机械冲击和振动，从而有助于在广泛的应用范围内提供可靠的保护能力。

一旦PPTC器件动作，由于它需要有一个很低的焦耳加热泄漏电流或外部热源来保护其已动作状况，所以有一个很小数值的电流通过。一旦故障状况被排除，这个热源即被消除。这时器件就可以恢复到低阻值状态，而电路也就恢复正常。