在工控产品设计中时常会涉及到电源保护的电路设计的问题，在深圳瑞隆源电子给出的参考电路来切入主题，对气体放电管、压敏电阻和TVS这三类保护器件的参数及选型进行详细说明，以达到深刻理解的目的。

图1 直流保护电路

举例说明，若输入电压最大值为32V时，则三个器件的规格分别为：SMCJ33CA-TR、20D470K、2R075SA-5依次为TVS管、压敏电阻以及GDT。

三个器件的规格书依次为如图2、图3和图4：

图2 TVS管参数

图3 压敏电阻参数

图4 

    对于TVS管以前写过文章进行过描述，在此注意一点尽可能保证后续保护电路的毁坏电压高于钳位电压。例如SMCJ33CA-TR的钳位电压为53.3V,后续的电源绝对输入电压尽可能比此电压要高。

压敏电阻的器件关键参数：

1.压敏电压Varistor Voltage：压敏电压是指在压敏电阻两端通1mA的直流电流来表示其是否导通的电压。本例为47V

2.最大允许使用电压 Maximum Allowable Voltage：最大允许使用电压里面包含了两个电压，直流电压DC值和正弦交流电压有效值AC值。也就是压敏电阻能持续用在交流电路和直流电路时，压敏电阻两端的电压不要超过这个推荐的数值。根据经验值，最大允许使用电压Uac=0.6U1mA，Udc=0.8U1mA。本例为38V

3.最大限制（钳位）电压 Maximum Limited（Clamping）Voltage:8/20us冲击下的电压，此时的电流即为IP，即脉冲冲击电流。

4.通流容量 Withstanding Surge Current：通流能力也被称为最大冲击电流，是指压敏电阻能承受1.2/50us和8/20us的冲击电流峰值。在规定的条件下，规定的时间间隔和次数，施加标准的冲击电流，允许通过器件的最大电流。本例为2000A

5.静态功率 Rated Wattage:静态功率是指压敏电阻在规定的环境温度下，可以承受施加在压敏电阻上最大的平均功率。

6.能量耐量 Energy:能量耐量的意思是指在压敏电阻两端施加一个10/100us或者2ms的脉冲波时，压敏电压变化不能超过10%所能承受的能量。

7.静态电容量 Typical capacitance:也就是压敏电阻在这样的标准波形下面呈现出来的寄生电容值.

气体放电管的器件关键参数：

1.直流击穿电压(DC Spark-over Voltage)：在放电管两端施加上升的电压时（手册上会有电压波形解释），使气体放电管发生击穿的电压值。直流击穿电压 min（ufdc）应当大于等于线路正常运行电压峰值 (Up) 的1.8倍，32V*1.8=57.6V,小于75V。

2.冲击击穿电压(Impulse Spark-over Voltage)：在放电管极间施加上升速率很快的电压时（手册上有两种波形：100V/S和1kV/S），使放电管发生击穿的电压。

3.耐冲击放电电流(Impulse Discharge Crurrent)：在规定的放电次数内，流经放电管放电间隙的冲击电流峰值，参考手册使用寿命(Service life)。

4.绝缘电阻(Insulation resistance)：在放电管极间施加一定的直流电压时（手册为50 V）测得的电阻值，一般在GΩ级别。

5.结电容(Capacitance)：在一定的频率条件下(通常为1MHz)测得极间的电容值，通常电容值为几个pF级。

还有两个非常容易遗漏的辉光电压(Glow vlotage) 、弧光电压(Arc vlotage)，其中设计的关键就是弧光电压。

GDT的续流问题

当过电压施加于GDT两端时，其两端电压上升至足以引发气体放电，从而导通GDT。随着通过GDT的电流增加，放电状态会从辉光放电过渡到弧光放电。这两种放电状态都需要一定的维持电压才能持续。在过电压消失之后，理想的GDT应该立即断开，以恢复正常的工作状态，然而在实际应用中，如果电路的工作电压高于GDT的续流电压（就是弧光电压），GDT可能会继续导通，形成续流现象。GDT的持续导通会导致电路短路，进而产生较大的电流，最终可能导致GDT或其他电路元件过热甚至损坏。本例弧光电压为10V，若只使用气体放电管则会续流。

为了避免上述续流问题，建议采取以下措施之一或结合使用：

1. 串联限流电阻：在GDT与电路之间串联一个适当的电阻，以限制通过GDT的电流，降低续流的可能性。

2. 使用附加保护器件：压敏电阻可以在过电压事件发生时与GDT共同工作，而在正常工作条件下能够确保电路不受GDT续流的影响。一般采用此种方式进行保护，即利用压敏电阻来对气体放电管进行续流断开。

3. 选择具有较高续流电压的GDT，使得在正常工作电压下不易触发续流现象。提高续弧电压，并不是不续流，工作电压足够大，还是会续流，要注意这点。