電路保護是設計的重要工作

　　在電子產品中最重要的設計工作是電路設計。電路可分為兩類：功能電路和保護電路。功能電路（如電源電路、振蕩器電路、A/D變換電路等）是用來實現電子產品各種功能的；而保護電路（過流保護電路、過壓保護電路及過流、過壓保護電路）是用來保護功能電路，以實現電子產品的安全性、可靠性及耐用性的。

　　近年來，便攜式電子產品發展迅速，如MP3、MP4、PMP、DVD、數碼相機及攝像機，筆記本電腦、上網本（一種小型筆記本電腦）和智能手機等。這些便攜式電子產品的主要特點是功能多、電路復雜、工作頻率高、頻帶寬、信號傳輸率高，并且體積小（全部采用SMD元器件），這對電路保護提出了更高的設計要求。在手機、筆記本電腦一類便攜式電子產品中，由于其工作頻率高、頻帶寬、要求高數據傳輸速率，電路保護設計的優劣就不僅涉及電子產品的安全性、可靠性和耐用性，同時也涉及到電子產品的性能質量及成本。所以，電路保護是電子產品設計的重要工作。

　　電路保護的重要性

　　現在的便攜式電子產品中，電路保護的范圍極寬，數量也多。這里舉兩個典型便攜式電子產品來說明電路保護的重要性。

　　1 手機

　　手機的發展從單一的通話到能實現聽音樂、拍照、上網、看電視、GPS等功能的智能手機，電路愈加復雜，而相應的保護電路范圍也不斷擴展。圖1是手機中需要保護的各個部位。

　　圖1 手機中需要保護的部件

　　2 筆記本電腦

　　筆記本電腦已成為一種時尚的便攜式電子產品，最近開發出的“上網本”更受到年輕人的青睞。筆記本電腦比手機更復雜，其需要保護的部件范圍更廣（見圖2）。

　　圖2 筆記本電腦中需要保護的部件

　　這里要說明的是，圖1及圖2中的便攜式電子產品還不是最新的產品，但也能看出來電路保護的范圍之廣及數量之多，可見保護電路在這些產品中的重要性。

　　正是這些保護元器件才實現了電子產品的安全性、可靠性和耐用性，并且減少了用戶的維修次數、維修費用及設有手機及筆記本電腦對工作帶來的影響。

　　保護元器件的種類及工作原理

　　保護元器件分為三類：過流保護、過壓保護及過流、過壓保護。它們的基本工作原理如下。

　　1過流保護

　　過流保護元件是一種非線性正溫度系數熱敏電阻（PPTC），如圖3所示。一旦有過流狀態出現，過大的電流讓保護元件發熱使阻值發生變化，由低阻態躍變為高阻態，從而限制電流，使被保護的電路免受過流損壞；在過流故障排除后，保護元件冷卻，自動由高阻態轉變為低阻態，恢復正常工作。這種保護元件稱為自復式過流保護元件，如泰科電子公司的PolySwitchTM元件。

　　圖3 PolySwitchTM元件工作電路

　　2 過壓保護

　　過壓保護元器件并聯在被保護的電路上（見圖4）。在輸入電壓未過壓時，過壓保護元器件呈高阻態，其泄漏電流甚微；一旦輸入電壓過壓時，過壓保護元器件在瞬間提供低阻抗通路，并將電壓鉗位于安全的低電壓，從而保護電路免受過壓損害。當輸入電壓降落到正常工作電壓時，過壓保護元器件會自動恢復到高阻態。泰科電子公司的多層壓敏電阻（MLV）及ESD保護元件PESD就是常用的過壓保護元件。

　　圖4 過壓保護元件工作電路

　　3 過流、過壓保護

　　過流、過壓保護器件是過流保護元件與過壓保護元件組成的模塊（集成電路），如圖5所示。它能在輸入電壓過壓或由于短路造成過流故障時，保護電路不受損害。

　　圖5 過流、過壓保護器件工作電路

　　泰科電子公司的PolyZenTM元件就是常用的過流、過壓保護器件。