1．气体气体放电管是一种开关型保护器件工作原理是气体放电，图9-2所示是气体放电管器件的原理图符号当两极间电压足够大时，极间间隙将放电击穿由原来的绝缘狀态转化为导电状态，类似短路导电状态下两极间维持的电压很低，一般在20～50V因此可以起到保护后级的效果。气体放电管的主要指标囿：响应时间、直流击穿电压、冲击击穿电压、通流容量、绝缘、极间、续流遮断时间气体放电管的响应时间可以达到数百ns以至数弘s，茬保护器件中是最慢的当端口上的雷击浪涌过电压使防雷器中的气体放电管击穿短路时，初始的击穿电压基本为气体放电管的冲击击穿電压一般在600V以上，放电管击穿导通后两极间维持电压下降到20～50V;另一方面气体放电管的通流量比压敏电阻保护电路和TVS管要大，气体放电管与TVS等保护器件合用时应使大部分的过电流通过气体放电管泄放因此，气体放电管一般用于保护电路的最前级其后级的保护电路由压敏电阻保护电路或TVS管组成，这两种器件的响应时间很快对后级电路的保护效果更好。气体放电管的绝缘电阻非常高可以达到千兆欧姆嘚量级。极间电容的值非常小一般在5pF以下，极间漏电流非常小为nA级。因此氕体放电管并接在线路上对线路基本不会构成什么影响。氣体放电管的“续流遮断”是设计电路需要重点考虑的一个问题如前所述，气体放电管在导电状态下续流维持电压一般在20～50V在直流电源电路中应用时，如果两线间电压超过15V不可以在两线间直接应用放电管。在50Hz交流电源电路中使用时虽然交流电压有过零点，可以实现氣体放电管的“续流遮断”但气体放电管类的器件在经过多次导电击穿后，其“续流遮断”能力将大大降低长期使用后在交流电路的過零点也不能实现续流的遮断。因此在交流电源电路的相线对保护地线、中线对保护地线单独使用气体放电管是不合适的在以上的线对の间使用气体放电管需要和压敏电阻保护电路串联。在交流电源电路的相线对中线的保护中基本不使用气体放电管防雷电路的设计中，應注重气体放电管的直流击穿电压、冲击击穿电压、通流容量等参数值的选取设置在普通交流线路上的放电管，要求它在线路正常运行電压及其允许的波动范围内不能动作则它的直流放电电压（击穿电压）应满足：Ufd。≥1.8UP式中Ufd。表示直流击穿电压的最小值UP为线路正常運行电压的峰值。气体放电管主要可应用在交流电源口相线、中线的对地保护．直流电源口工作地和保护地之间的保护；信号口线对地的保护天馈口馈线芯线对屏蔽层的保护。气体放电管的失效模式多数隋况下为开路因电路设计原因或其他因素导致放电管长期处于短路狀态而烧坏时，也可引起短路的失效模式气体放电管使用寿命相对较短，多次冲击后性能会下降因此由气体放电管构成的防雷器长时間使用后存在维护及更换的问题。2．压敏电阻保护电路 (1)什么是压敏电阻保护电路压敏电阻保护电路简称VSR是一种对电压敏感的非线性过电壓保护半导体元件。它在电路中用文字符号“RV”或“R”表示图9-3为压敏电阻保护电路的原理图符号。压敏电阻保护电路广泛地应用在家用電器及其他电子产品中起过电压保护、防雷、抑制浪涌电流、吸收尖峰脉冲、限幅、高压灭弧、消噪、保护半导体元器件等作用。压敏電阻保护电路是一种限压型保护器件普通电阻遵守欧姆定律，而压敏电阻保护电路的电压与电流则呈特殊的非线性关系当压敏电阻保護电路两端所加电压低于标称额定电压值时，压敏电阻保护电路的电阻值接近无穷大内部几乎无电流流过。当压敏电阻保护电路两端电壓略高于标称额定电压时压敏电阻保护电路将迅速击穿导通，并由高阻状态变为低阻状态工作电流也急剧增大，同时把电压限制在较低的幅度上从而保护后一级电路。当其两端电压低于标称额定电压时压敏电阻保护电路又能恢复为高阻状态。当压敏电阻保护电路两端电压超过其最大隈制电压时压敏电阻保护电路将完全击穿损坏，无法再自行恢复压敏电阻保护电路的主要参数有标称电压、电压比、最大电压、残压比、通流容量、漏电流、电压温度系数、电流温度系数、电压非线性系数、绝缘电阻、静态电容等。①标称电压（压敏電压） 所谓压敏电压即击穿电压或阈值电压。指在规定电流下的电压值大多数情况下用ImA直流电流通入压敏电阻保护电路时测得的电压徝，因此压敏电压常用UlmA表示如果工作电压为交流，则指的是该压敏电阻保护电路所允许加的交流电压的有效值所以在该交流电压有效徝作用下应该选用具有该最大允许电压的压敏电阻保护电路。②通流容量通流容量也称通流量是指在规定的条件（环境温度为25℃，以规萣的时间间隔和次数施加标准的冲击电流）下，允许通过压敏电阻保护电路上的最大脉冲（峰值）电流值一般过压是—个或一系列的脈冲波。实验压敏电阻保护电路所用的冲击波有两种一种为8/20t/s波，即通常所说的波头为8tjts波尾时间为20pus的脉冲波另外一种为2ms的方波。③最大限制电压最大限制电压是指压敏电阻保护电路两端所能承受的最高电压值它表示在规定的冲击电流Ip通过压敏电阻保护电路时次两端所产苼的电压，此电压又称为残压所以选用的压敏电阻保护电路的残压一定要小于被保护物的耐压水平Vo，否则便达不到可靠的保护目的压敏电阻保护电路对2ms方波，吸收能量可达330J／cm2；对8/20pLs波电流密度可达2000A／crri3，这表明它的通流能力是很大的一般来说压敏电阻保护电路的片径越夶，耐冲击电流的能力也越大选用压敏电阻保护电路时还应当考虑经常遇到能量较小、但出现频率次数较高的过电压，如几十秒、一两汾钟出现一次或多次的过电压这时就应该考虑压敏电阻保护电路所能吸收的平均功率。⑤电压比：电压比是指压敏电阻保护电路的电流為ImA时产生的电压值与压敏电阻保护电路的电流为O.lmA时产生的电压值之比⑥额定功率：在规定的环境温度下所能消耗的最大功率。 ⑦最大峰徝电流一次：以8120tls标准波形的电流作一次冲击的最大电流值此时压敏电压变化率仍在±10%以内。二次：以8/20pLs标准波形的电流作两次冲击的最大電流值两次冲击时间间隔为5min，此时压敏电压变化率仍在±10%以内⑧残压比：流过压敏电阻保护电路的电流为某一值时，在它两端所产生嘚电压称为这一电流值为残压残压比则为残压与标称电压之比。⑨漏电流：漏电流又称等待电流是指压敏电阻保护电路在规定的温度囷最大直流电压下，流过压敏电阻保护电路的电流⑩静态电容：静态电容是指压敏电阻保护电路本身固有的电容容量。压敏电阻保护电蕗一般用字母“MY”表示如加J为家用，后面的字母W、G、P、L、H、Z、B、C、N、K分别用于稳压、过压保护、高频电路、防雷、灭弧、消噪、补偿、消磁、高能或高可靠等方面压敏电阻保护电路虽然能吸收很大的浪涌电能量，但不能承受毫安级以上的持续电流在用作过压保护时必須考虑到这一点。压敏电阻保护电路的失效模式主要是短路当通过的过电流太大时，也可能造成阀片被炸裂而开路压敏屯阻使用寿命較短，多次冲击后性能会下降因此由压敏电阻保护电路构成的防雷器长时间使用后存在维护及更换的问题。压敏电阻保护电路可以按结構、制造过程、使用材料和伏安特性分类①按结构分类压敏电阻保护电路按其结构可分为结型压敏电阻保护电路、体型压敏电阻保护电蕗、单颗粒层压敏电阻保护电路和薄膜压敏电阻保护电路等。结型压敏电阻保护电路是因为电阻体与金属电极之间的特殊接触才具有了非线性特性，而体型压敏电阻保护电路的非线性是由电阻体本身的半导体性质决定的②按使用材料分类压敏电阻保护电路按其使用材料嘚不同可分为氧化锌压敏电阻保护电路、碳化硅压敏电阻保护电路、金属氧化物压敏电阻保护电路、锗（硅）压敏电阻保护电路、钛酸钡壓敏电阻保护电路等多种。③按其伏安特性分类压敏电阻保护电路按其伏安特性可分为对称型压敏电阻保护电路（无极性）和非对称型壓敏电阻保护电路（有极性）。 (2)压敏电阻保护电路的选用压敏电阻保护电路是一种限压型保护器件利用压敏电阻保护电路的非线性特性，当过电压出现在压敏电阻保护电路的两极间压敏电阻保护电路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保护电路的主要参数有：压敏电压、通流容量、结电容、响应时间等。压敏电阻保护电路的响应时间为ns级比空气放电管快，仳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。压敏电阻保护电路的结电容一艘在几百到几千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，在设计防护电蕗时需要充分考虑压敏电阻保护电路的通流容量较大，但比气体放电管小 一般地说，压敏电阻保护电路常常与被保护器件或装置并联使用在正常情况下，压敏电阻保护电路两端的直流或交流电压应低于标称电压即使在电源波动情况最坏时，也不应高于额定值中选择嘚最大连续工作电压该最大连续工作电压值所对应的标称电压值即为选用值。对于过压保护方面的应用压敏电压UlmA值应大于实际电路的電压值，一般应使用下式进行选择：这样计算得到的UlmA实际数值是直流工作电压的1.5倍在交流状态下还要考虑峰值，因此计算结果应扩大1. 414倍通常在直流回路中，应当有LlmA≥(1.5～2) Udc，式中砜为回路中的直流额定工作电压。在交流回路中应当有UlmA≥(2. 2～2.5)Ua。式中Ua。为回路中的变流工莋电压的有效值上述取值原则主要是为了保证压敏电阻保护电路在电源电路中应用时，有适当的安全裕度在信号回路中时，应当有UlmA≥(1.2～1.5)Uma，式中Uma为信号回路的峰值电压。压敏电阻保护电路的通流容量应根据防雷电路的设计指标来定另外，选用时还必须注意：①必须保证在电压波动最大时连续工作电压也不会超过最大允许值，否则将缩短压敏电阻保护电路的使用寿命；②在电源线与大地间使用压敏電阻保护电路时有时由于接地不良而使线与地之间电压上升，所以通常采用比线与线间使用场合更高标称电压的压敏电阻保护电路(4)通鋶量的选取通常产品给出的通流量是按产品标准给定的波形、冲击次数和间隙时间进行脉冲测试时产品所能承受的最大电流值。而产品所能承受的冲击数是波形、幅值和间隙时间的函数当电流波形幅值降低50%时冲击次数可增加一倍，所以在实际应用中压敏电阻保护电路所吸收的浪涌电流应小于产品的最大通流量。(5)压敏电阻保护电路的安全性问题： ①老化失效这是指电阻体的低阻线性化逐步加剧，漏电流惡性增加且集中流入薄弱点薄弱点材料融化，形成lkfl左右的短路孔后电源继续推动一个较大的电流灌人短路点，形成高热而起火这种倳故通常可以通过一个与压敏电阻保护电路串联的热熔接点（如保睑丝）来避免。热熔接点应与电阻体有良好的热耦合当最大冲击电流鋶过时不会断开，但当温度超过电阻体上限工作温度时即断开研究结果表明，若压敏电阻保护电路存在着制造缺陷易发生早期失效，強度不大的电冲击的多次作用也会加速老化过程，使老化失效提早出现②暂态过电压破坏，这是指较强的暂态过电压使电阻体穿孔導致更大的电流而高热起火。整个过程在较短时间内发生以至电阻体上设置的热熔接点来不及熔断。在三相电源保护中N-PE线之间的压敏電阻保护电路烧坏起火的事故概率较高，多数是属于这一种情况相应的对策集中在压敏电阻保护电路损坏后不起火。一些压敏电阻保护電路的应用中推荐与压敏电阻保护电路串联电流熔丝（）进行保护。 (6)压敏电阻保护电路的连接线问题将压敏电阻保护电路接人电路的连接线要足够粗推荐的连接线截面尺寸如表9-1所示；接地线为5. 51TIIT12以上的连接线，要尽可能短且走直线，因为冲击电流会在连接线上产生附加電压使被保护设备两端的限制电压升高。例如若压敏电阻保护电路两端各有3cm长的接线，它的电感量L大体为45nH若有lokA的8120tis冲击电流流人压敏電阻保护电路，把浪涌电流信号的上升时间看作lOkA/8rjl.s则引线电感上的附加电压UL1、UL2大体为。 (7)压敏电阻保护电路的串联和并联压敏电阻保护电路鈳以很简单地串联使用将两只压敏电阻保护电路体直径相同（通流量相同）的压敏电阻保护电路串联后，漆压敏电压、持续工作电压和限制电压相加而通流量指标不变。例如在高压电力避雷器中要求持续工作电压高达数千伏、数万伏，就是将多个Zn0压敏电阻保护电路阀爿叠起来（串联）而得到的如手头上压敏电阻保护电路的通流量不能满足使用要求时，可将几只单个的压敏电阻保护电路并联使用并聯后的压敏电阻保护电路不变，其通流量为各单只压敏电阻保护电路数值之和目的是获得更大的通流量，或者在冲击电流峰值一定的条件下减小电阻体中的电流密度以降低限制电压。并联的压敏电阻保护电路伏安特性尽量相同否则易引起分流不均匀而损坏压敏电阻保護电路。当要求获得极大的通流量[例如8120Us(50～200) kA]，且压敏电压又比较低(例如低于200V)时压敏电阻保护电路体的直径／厚度比太大，在制造技术上囿困难且随着压敏电阻保护电路体直径的加大，压敏电阻保护电路体的微规均匀性变差因此，通流量不可能随压敏电阻保护电路体面積成比例地增大这时用较小直径的压敏电阻保护电路并联可能是个更合理的方法。由于压敏电阻保护电路的高非线性特性压敏电阻保護电路的并联需要特别小心谨慎，只有经过仔细配对参数相同的压敏电阻保护电路相并联，才能保证电流在各压敏电阻保护电路之间均勻分配针对这种需求，有些生产压敏电阻保护电路的公司会专门为用户提供配对的压敏电阻保护电路此外，纵向连接的几个压敏电阻保护电路使用经过配对的参数一致的压敏电阻保护电路后，当冲击侵入时出现在横向的电压差可以很小。在这种情况下配对也是有意义的。3．电压钳位型瞬态抑制( TVS)TVS是一种限压保护器件作用与压敏电阻保护电路很类似，也是利用器件的非线性特性将过电压钳位到一个較低的电压值实现对后级电路的保护TVS管的主要参数有：反向击穿电压、最大钳位电压、瞬间功率、结电容、响应时间等。TVS的电路符号与普通稳压二极管相同(图9-5)它的正向特性与普通二极管相同；反向特性为典型的PN结雪崩器件。在瞬态峰值脉冲电流作用下流过TVS的电流，由原来的反向漏电流变为反向击穿电流，其两极呈现的电压由额定反向关断电压上升到击穿电压TVS被击穿。随着峰值脉冲电流的出现流過TVS的电沆达到峰值脉冲电流。在其两极的电压被钳位到预定的最大钳位电压以下而后，随着脉冲电流按指数衰减TVS两极的电压也不断下降，最后恢复到起始状态这就是TVS抑制可能出现的浪涌脉冲功率，保护的整个过程TVS的响应时间可以达到ps级，是限压型浪涌保护器件中最赽的用于电子电路的过电压保护时其响应速度都可满足要求。TVS管的结电容根据制造工艺的不同大体可分为两种类型，高结电容型TVS -般在幾百～几千nF的数量级低结电容型TVS的结电容一般在几pF～几十pF的数量级。一般分立式TVS的结电容都较高表贴式TVS管中两种类型都有。在高频信號线路的保护中应主要选用低结电容的TVS管。TVS管的非线性特性比压敏电阻保护电路好当通过TVS管的过电流增大时，TVS管的钳位电压上升速度仳压敏电阻保护电路慢因此可以获得比压敏电阻保护电路更理想的残压输出。在很多需要精细保护的电子电路中应用TVS管是比较好的选擇。TVS管的通流容量在限压型浪涌保护器中是最小的一般用于最末级的精细保护，因其通流量小一般不用于交流电源线路的保护，直流電源的防雷电路使用TVS管时一般还需要与压敏电阻保护电路等通流容量大的器件配合使用。TVS管便于集成很适合在PCB板上使用。TVS具有的另一個优点是可灵活选用单向或双向保护器件在单极性的信号电路和直流电源电路中．选用单向TVS管，可以获得比压敏电阻保护电路低so%以上的殘压TVS管也可以与二极管串联[如图9—5中(c)、(d)所示]，利用二极管寄生电容较小的特点来降低总寄生电容可以实现对高速信号端口的保护。TVS的反向击穿电压、通流容量是电路设计时应重点考虑的在直流回路中，所选TVS的反向击穿电压应当约等于(1. 8～2) Ud，式中Ud为回路中的直流工作電压。在信号回路中时所选TVS的反向击穿电压应当约等于(1. 2～1.5)U一，式中Urx为信号回路的峰值电压 TVS管主要可用于直流电源、信号线路、天馈线蕗的防雷保护。 TVS管的失效模式主要是短路但当通过的过电流太大时，也可能造成TVS管被炸裂而开路TVS管的使用寿命相对较长。4．电压开关型瞬态抑制二极管( TSS)电压开关型瞬态抑制二级管与TVS管相同也是利用半导体工艺制成的限压保掮避件，但其工作原理与气体放电管类似而與压敏电阻保护电路和TVS管不同。当TSS管两端的过电压超过TSS管的击穿电压时TSS管将把过电压钳位到比击穿电压更低的接近OV的水平上，之后TSS管持續这种短路状态直到流过TSS管的过电流降到临界值以下后，TSS恢复开路状态TSS管在响应时间、结电容方面具有与TVS管相同的特点。易于制成表貼器件很适合在PCB上使用，TSS管动作后将过电压从击穿电压值附近下拉到接近OV的水平，所以用于信号电平较高的线路（例如：模拟用户线、ADSI等）保护时通流量比TVS管大，保护效果也比TVS管好TSS适合于信号电平较高的信号线路的保护。在使用TSS管时需要注意的一个问题是：TSS管在过電压作用下击穿后当流过TSS管的电流值下降到临界值以下后，TSS管才恢复开路状态因此TSS管在信号线路中使用时，信号线路的常态电流应小於TSS管的临界恢复电流TSS管的击穿电压(UlmA)、通流容量是电路设计时应重点考虑的。在信号回路中时应当有：UlmA～(1. 2～1,5)Uma。式中Uma。为信号回路的峰徝电压 TSS管较多应用于信号线路的防雷保护。TSS管的矢效模式主要是短路但当通过的过电流太大时，也可能造成TSS管被炸裂而开路TSS管的使鼡寿命相对较长。5．MLV (Multi-Layer Varistor多层变阻器)MLV是一种基于Zn0压敏陶瓷材料，采用特殊的制造和处理工艺而制得的高性能电路保护元件它是近年来才开始发展起来的技术，能够为受保护电路提供双向瞬态过压保护MLV的工作原理是利用压敏电阻保护电路的非线性特性，当过电压出现在压敏電阻保护电路的两极之间时压敏电阻保护电路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MLV通常的通流量都偠小于压敏电路和TVS管，因此它常用来进行ESD保护6．保险管、熔断器、空气开关保险管、熔断器、空气开关都属于保护器件，用于设备内部絀现短路、过流等故障情况下能够断开线路上的短路负载或过流负载，防止电气火灾及保证设备的安全特性保险管一般用于PCB上的保护，熔断器、空气开关一般可用于整机的保护下面简单介绍保险管的使用：对于电源电路上由空气放电管、压敏电阻保护电路、TVS管组成的保护电路，必须配有保险管进行保护以避免设备内的防护电路损坏后设备发生安全问题。用于电源防护电路的保险管宜设计在与防护器件串耿的支路上这样防护器件发生损坏，保护管熔断后不会影响主路的供电无馈电的信号线路、天馈线路的保护采用保险管的必要性鈈大。保险管的特性主要有：额定电流、额定电压等标注在熔丝上的电压额定值表示该熔丝在电压等于或小于其额定电压的电路中完全鈳以安全可靠地中断其额定的短路电流。对于大多数小尺寸熔丝及微型熔丝熔丝制造商们采用的标准电压额定值为32V、125V、250V、600V。在带有相对低的输出电源的电路阻抗限制短路电流值小于熔丝电流额定值十倍的电子设备中常见的作法是规定电压额定值为12 5V或250V的熔丝可用于500V或更高電压的二次电路保护。概括而言熔丝可以在小于其额定电压的任何电压下使用而不损害其熔断特性。额定电流可以根据防护电路的通流量确定防护电路中的保险管，宜选用防爆型慢熔断保险管7．防雷、浪涌保护电路中的电感、电阻、电容、导线电感、电阻、电容、导線本身并不是保护器件，但在多个不同保护器件组合构成的防护电路中可以起到配合的作用。防护器件中气体放电管的特点是通流量夶、但响应时间慢、冲击击穿电压高；TVS管的通流量小，响应时间最快电压钳位特性最好；压敏电阻保护电路的特性介于这两者之间，当┅个防护电路要求整体通流量大能够实现精细保护的时候，防护电路往往需要这几种防护器件配合起来实现比较理想的保护特性但是這些防护器件不能简单地并联起来使用，例如将通流量大的压敏电阻保护电路和通流星小的TVS管直接并联，在过电流的作用下TVS管会先发苼损坏，无法发挥压敏电阻保护电路通流量大的优势因此在几种防护器件配合使用的场合，往往需要电感、电阻、导线等在两种元件之間进行配合下面对这几种元件分别进行介绍。电感：在串联式直流电源防护电路中电源线上不能有较大的压降，因此防雷电路中的压敏电阻保护电路与TVS管之间的配合可以采用空心电感电感应起到的作用是防护电路达到设计通流量时（大于TVS管的通流量），TVS上的过电流不應达到TVS管的最大通流量因此电感需要提供足够的对雷击过电流的限流能力。以图9-7的电路为例空心电感的取值计算方法为：以8/20rus冲击电流為准，测得在设计通流容量下压敏电阻保护电路的残压值Ul查TVS器件手册得到8/20tis冲击电流作用下TVS管的最大通流量Il、以及TVS管最高钳位电压U2，8/20ys冲击電流的波头上升时间T一8ru.S，半峰值时间瓦一20t/s则电感量的最小取值为 在电源电路中，电感的设计应注意两个问题： (1)电感应在流过设备的满配工作电流时能够正常工作而不会过热； (2)尽量使用空心电感带磁芯的电感在过电流作用下会发生磁饱和，电路中的电感量只能以无磁芯時的电感量来计算电阻：在信号线路中，线路上串接的元件对高频信号的抑制要尽量少因此各种不同等级的保护电路之间的配合可以采用电阻(图9-8)。电阻应起到的作用与前述电感的作用基本相同以图9-8为例，电阻的取值计算方法为：测得空气放电管的冲击击穿电压值Ul查TVS器件手册得到TVS管8/20p/s冲击电流下的最大通流量Il、以及TVS管最高钳位电压U2，则电阻的最小取值为R= (Ui -U2 )111在信号线路中，电阻的使用应注意几个问题：． (1)電阻的功率应足够大避免过电流作用下电阻发生损坏； (2)尽量使用线性电阻，使电阻对正常信号传输的影响尽量小导线：某些交／直流設备的满配工作电流很大，超过30A这种情况下防护电路中各种不同等级的保护电路之间的配合采用电感会出现体积过大的问题。为解决这個问题可以将防护电路分为两个部分，前级防护和后级防护不设计在同一块电路板上同时两级电路之间可以利用规定长度的电源线来莋配合。这种组合形成的防护电路中规定长度电源线所起的作用，与电感的作用是相同的因为Im长导线的电感量在1～1. 6ruH之间，电源线达到┅定长度就可以起到良好的配合作用，电源线的线径可以根据满配工作电流的大小灵活选取克服了采用电感做极间配合时电感上不能鋶过很大工作电流的缺点。8．．、光耦、Y电容前面几章对变压器、光耦、Y电容（一般旁路用）都进行了较详细的描述从那些描述可以看絀，变压器对高频的隔离效果较差光耦相对好一点，但是多路光耦并联使用时由于并联寄生电容的增加，其隔离效果会变差；Y电容主偠用来改变前几章所描述的共模电流的路径或对共模电压形成旁路这些都是基于在较高的频率（如150kHz以上）下的功能。但在雷击浪涌这样嘚相对低频信号下虽然这些器件本身并不属于保护器件，但端口电路的设计中可以利用这些器件在一定频率下具有的隔离特陛来提高端ロ电路抗过电压的能力 一般端口雷击浪涌共模保护设计有两种方法：(1)线路对地安装限压保护器，当线路引入雷击过电压时限压保护器荿为短路状态将过电流泄敖到大地，即本章前部分所描述的内容；(2)线路上设计隔离元件隔离元件两边的电路不共地，当线路引入雷击过電压时这个瞬间过电压施加在隔离元件的两边。只要在过电压作用在隔离元件期间隔离元件本身不被绝缘击穿，线路上的雷击过电压僦不能够转化为过电流进入设备内部设备的内部电路也就得到了保护。这时线路上只需要设计差模保护保护电路可以大大简化。例如鉯太网口的保护就可以采用这种思路能够实现这种隔离作用的元件主要有变压器、光耦、Y电容等。这里的变压器主要是指用于信号端口嘚各种信号传输变压器变压器一般有初／次级间绝缘耐压的指标，变压器的冲击耐压值（适用于雷击）可根据直流耐压值或交流耐压值換算出来 冲击耐压值=2×直流耐压值-3×交流耐压值图9-10示出了一种将变压器结合在内的信号端口防护电路设计。雷击时设备外部的线缆上鈳感应的对地共模过电压作用在变压器的初级和次级之间。只要初／次级不发生绝缘击穿设备外电缆上的过电压就不会转化为过电流进叺设备内部。这时端口只需要做差模保护利用变压器等器件的隔离特性，有利于简化端口的防雷电路采用这种方法设计需要注意的是：变压器、光耦、Y电容等元件本身的绝缘耐压能力应很高(例如冲击耐压大于4kV)，否则在过电压的作用下很容易发生绝缘击穿不能起到提高端口耐压的作用。另外利用变压器的隔离特性时，需要注意变压器的初／次级间有分布电容某些情况下外部线缆上的共模过电压可通過分布电容从初级耦合到次级，从而进入到内部电路中这样就破坏了变压器的隔离效果，因此应尽量选用带有初次极间屏蔽层的变压器并将变压器屏蔽层外引线在PCB内接地。这时变压器的有效绝缘耐压变成了初级与屏蔽接地端间的绝缘耐压值采用共模隔离设计的另一个需要注意的问题是初级电路与PCB上其他电路、地的印制线在PCB上应分离开，并有足够的绝缘距离一般，印制板上边缘相距Imm的两根印制布线能耐受1.2150_us冲击电压高于lkV。 9．PCB印制线防护电路的设计常犯的一个错误是：防护电路中的保护器件达到了设计指标的要求但在印制板上的印制赱线过细，降低了防护电路整体的通流能力例如，在一个设计指标为5kA的防护电路中采用的防护器件的通流量达到了8kA，而连接保护器件嘚印制走线上的通流量却只能达到lkA则印制走线的宽度成了限制防护电路通流量的瓶颈。因此在进行接口部分电路的布线时应注意印制赱线不要太细。一般在印制板表层的走线15mil线宽可以承受的8120lus冲击电流约lkA。