隨著電子產(chǎn)品功能的日益復(fù)雜以及應(yīng)用場(chǎng)景的多樣化，在使用中難免會(huì)遭受到瞬變能量的沖擊，這時(shí)就需要電路保護(hù)元件上陣了。它們的作用是抑制這些“意外”出現(xiàn)的高電壓或大電流，防止下游的敏感電路和元器件受到損壞。

通常電路保護(hù)元件分為過流保護(hù)和過壓保護(hù)兩大類，在過壓保護(hù)元件中，氣體放電管（GDT）是常見的一種。

新應(yīng)用的新要求

GDT的工作原理是在一個(gè)玻璃或陶瓷封裝的元件內(nèi)注入氣體，當(dāng)元件兩端金屬電極間出現(xiàn)一個(gè)超出額定值的瞬態(tài)高電壓時(shí)，就會(huì)將氣體擊穿形成導(dǎo)電通路，將很大的能量快速泄放掉。同時(shí)由于GDT的電容值很低，絕緣電阻高，基本沒有漏電流，因此非常適合于高速數(shù)據(jù)通信線路和接口的保護(hù)。

圖1：GDT元件的結(jié)構(gòu)（圖源：Bourns）

具體來講，GDT一般是并聯(lián)在電路中，平時(shí)不工作時(shí)處于大于1GΩ的高阻“斷路”狀態(tài)；當(dāng)GDT兩端的瞬態(tài)電壓超過額定的直流擊穿（DC Breakdown）電壓時(shí)，元件內(nèi)部的氣體發(fā)生電離并導(dǎo)通；當(dāng)電壓超過脈沖擊穿（Impulse Breakdown）電壓時(shí)，GDT將處于完全導(dǎo)通狀態(tài)，這時(shí)元件將維持在一個(gè)較低的電弧電壓（Arc Vottage），通過電流放電將浪涌電流泄放掉；當(dāng)瞬態(tài)事件結(jié)束之后，GDT又會(huì)恢復(fù)到最初的高阻狀態(tài)。

圖2：GDT的電壓擊穿特性

（圖源：Bourns）

從上述這個(gè)工作過程中我們可以看到，要想實(shí)現(xiàn)可靠而有效的過壓保護(hù)，GDT就需要滿足以下幾個(gè)特性：

高可靠性：能夠在發(fā)生瞬態(tài)過壓時(shí)，做出正確的響應(yīng)，且不會(huì)受到外界環(huán)境的影響。

長(zhǎng)壽命：元件需要具備足夠的能量沖擊耐受力，且在經(jīng)過多次瞬變能量沖擊后，元件的性能不會(huì)發(fā)生劣化。

導(dǎo)通（Turn-On）速度：做出保護(hù)反應(yīng)的“動(dòng)作”要足夠快，盡可能減少瞬變能量對(duì)下游電路的影響。

值得注意的是，隨著電子產(chǎn)品的發(fā)展，GDT所面對(duì)的應(yīng)用場(chǎng)景也在發(fā)生著變化。一個(gè)明顯變化就是今天的電子系統(tǒng)集成度越來越高，其中的關(guān)鍵器件工作電壓也越來越低，因此對(duì)于瞬態(tài)過壓也越來越敏感，這就需要有新一代的GDT產(chǎn)品去滿足這些新的需求，比如在導(dǎo)通速度上就要更進(jìn)一步，以期將電壓抑制在更低的水平上。

值得信賴的新方案

為此，Bourns推出了第7代GDT系列——5mm 2電極GDT25系列，由于采用了新的電極形狀、內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)以及電機(jī)發(fā)射鍍層系統(tǒng)，這些新的過壓保護(hù)元件具有更快的響應(yīng)速度、更高的額定浪涌電流、更小的體積，四個(gè)防護(hù)等級(jí)（直流擊穿電壓分別為75V、90V、350V和600V），能夠滿足不同的應(yīng)用需求。用于快速進(jìn)行原型測(cè)試。

GDT25系列產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)究竟體現(xiàn)在哪里，且聽我們慢慢道來。

首先，GDT25系列具有更低的脈沖擊穿電壓和直流擊穿電壓，當(dāng)其用作多級(jí)電路保護(hù)系統(tǒng)中的初級(jí)過壓防護(hù)時(shí)，更低的擊穿電壓意味著允許受保護(hù)的下游電路中可以使用外形更小、電壓更低的器件，降低整體的BOM成本。

圖4中展示了根據(jù)ITU K.12標(biāo)準(zhǔn)，GDT25系列元件和其他競(jìng)品在1KV/μs脈沖沖擊下的測(cè)試結(jié)果，GDT25更低的擊穿電壓優(yōu)勢(shì)，一目了然。

圖4：在脈沖擊穿電壓方面，GDT25系列與競(jìng)品的比較

（圖源：Bourns）

其次，GDT25系列具有更快的導(dǎo)通能力，可以快速限制高電壓和大電流侵入下游電路，與其他保護(hù)元件配合使用，可以構(gòu)成更加完備的多級(jí)電路保護(hù)體系。

在圖5給出的一個(gè)RS-232接口多級(jí)保護(hù)案例中，Bourns的TUB元件（TBU-CA065-200-WH ）和TVS二極管（SMBJ26CA）分別承擔(dān)著次級(jí)電路保護(hù)中過流和過壓保護(hù)的角色，而在初級(jí)電路保護(hù)中，GDT25憑借快速響應(yīng)的特性，可以將電壓限定在TBU允許的安全范圍內(nèi)，以達(dá)到整體設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。

圖5：RS-232多級(jí)保護(hù)系統(tǒng)

（圖源：Bourns）

再有，GDT25繼承了Bounrs GDT產(chǎn)品低電容的一貫優(yōu)勢(shì)，僅有0.6pF@1MHz，進(jìn)一步降低了高速IO線路的損耗，這也是其一個(gè)突出的亮點(diǎn)。

圖6：GDT25系列產(chǎn)品主要特性一覽

（圖源：Bourns）

最后，在可靠性和使用壽命方面，GDT25表現(xiàn)出了在大電流沖擊下的出色耐受力。這一點(diǎn)從兩個(gè)重要參數(shù)中可以看出：交流耐受電流和沖擊耐受電流。前者通常是指GDT能夠耐受交流電流放電1秒鐘/次、放電10次的電流額定值；后者則是指在GDT上施加規(guī)定波形和規(guī)定次數(shù)的脈沖電流（如8/20μs下的10次沖擊），而不會(huì)對(duì)其直流擊穿電壓和絕緣電阻造成明顯影響的電流峰值。從圖7中的數(shù)據(jù)可以看到GDT25系列產(chǎn)品在這方面的表現(xiàn)可圈可點(diǎn)。

特別是加強(qiáng)的交流放電電流耐受能力，使得GDT25可以有效防護(hù)意外接觸交流電源線引起的瞬變電壓，適應(yīng)更多的應(yīng)用環(huán)境要求。此外，GDT25還具有更低的電弧電壓，這也有利于延長(zhǎng)GDT的使用壽命，減少能量耗散。

圖7：GDT25系列的直流和交流電流耐受力

（圖源：Bourns）

按照優(yōu)秀GDT產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)一一對(duì)照，我們不難看出，Bourns的GDT 25系列是值得信賴的過壓保護(hù)元件。與其他元器件相比，GDT的技術(shù)升級(jí)迭代不是那么頻繁，但是體現(xiàn)在GTD 25身上的諸多“精雕細(xì)琢”，還是會(huì)讓人感到驚艷，忍不住將其收入BOM中。如果你的設(shè)計(jì)也在為那些不期而遇的瞬變高壓而煩惱，GDT 25這款“解壓”神器一定少不了。

原文標(biāo)題：瞬變高壓來了！別慌，Bourns給你“解壓”神器~

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