通信产品在应用的过程中，由于雷击等原因形成的过电压和过电流会对设备端口造成损害，因此应当设计相应的防护电路。接下来，板儿妹和大家介绍下防雷电路中的元器件以及防护电路在PCB走线方面的要求。

防雷电路中的元器件

气体放电管：一种开关型保护器件，工作原理是气体放电。当两极间电压足够大时，极间间隙将放电击穿，由原来的绝缘状态转化为导电状态，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电路的效果。

压敏电阻：一种限压型保护器件。利用压敏电阻的非线性特性，当过电压出现在压敏电阻的两极间，压敏电阻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。

电压钳位型瞬态抑制二极管（TVS）：一种限压保护器件，作用与压敏电阻很类似。也是利用器件的非线性特征将过电压钳位到一个较低的电压值实现对后级电路的保护。

▲TVS管原理图

电压开关型瞬态抑制二极管（TSS）：与TVS管相同，也是利用半导体工艺制成的限压保护器件，但其工作原理与与气体放电管类似，而与压敏电阻和TVS管不同。

正温度系数热敏电阻（PTC）：一种限流保护器件，它有一个动作温度值Ts，其阻值维持基本恒定，这时的阻值称为冷电阻。由于它的阻值可以随温度升高而迅速增大，所以一般串联于线上用作暂态大电流的过流保护。

保险管、熔断器、空气开关：都属于保护器件，用于设备内部出现短路、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效。

电感、电阻、导线：它们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。

变压器、光耦、继电器：同样不属于保护器件，但端口电路的设计中可以利用这些器件具有的隔离性来提高端口电路抗过电压的能力。

提醒：在防护电路的器件选型过程中，对气体放电管、压敏电阻、热敏电阻、保险管、熔断器、空气开关等都要选择有安全认证的器件。

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PCB布板过程中出现问题，降低了防护电路的防护效果。

防护电路在PCB走线方面有如下几点要求：

1、进行接口部分电路的布线时，应注意印制走线不要太细。一般在印制板表层的走线，15mi线宽可以承受的8/20us冲击电流约1kA。

2、采用变压器等隔离器件进行防护设计时，要特别注意器件的选型和PCB的绝缘设计，要初级电路与单板上其它电路、地的印制线在单板上应分离开，并有足够的绝缘距离，不应存在意外的放电途径。

PCB设计安全绝缘距离数据（按照4KV耐压进行计算）

3、防护器件宜放置在靠近输出端或连接器的地方，防护器件与被保护线路之间的连线以及防护器件到地的连应尽可能短。

▲两种布线比较

4、从端口到气体放电管和压敏这种大通流量防护器件间的连线应尽量在PCB板的表层走线，防止因为过热造成PCB损坏。

5、通过冲击电流的PCB连线，应尽量少过孔，线宽要保持一致，避免由于阻抗不匹配而产生的冲击电流波形反射现象。

6、防护器件的输入和输出分开，走线互不交叉和平行，避免输入的冲击电流耦合到输出端，降低防护器件的性能。

（内容整理自：华为防护电路设计规范）

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