中心议题：
- 便携式电子产品中电路?；さ闹匾?/strong>
- 保护原件的种类和工作原理
- 新型过压器件的应用
解决方法：
- 在线路中应用MLV、PESD、PolySwitchTM元件
在电子产品中最重要的设计工作是电路设计。电路可分为两类：功能电路和?；さ缏贰９δ艿缏罚ㄈ绲缭吹缏?、振荡器电路、A/D变换电路等）是用来实现电子产品各种功能的；而?；さ缏罚ü鞅；さ缏?、过压?；さ缏芳肮?、过压?；さ缏罚┦怯美幢；すδ艿缏?，以实现电子产品的安全性、可靠性及耐用性的。
近年来，便携式电子产品发展迅速，如MP3、MP4、PMP、DVD、数码相机及摄像机，笔记本电脑、上网本（一种小型笔记本电脑）和智能手机等。这些便携式电子产品的主要特点是功能多、电路复杂、工作频率高、频带宽、信号传输率高，并且体积?。ㄈ坎捎肧MD元器件），这对电路?；ぬ岢隽烁叩纳杓埔蟆?br />
在手机、笔记本电脑一类便携式电子产品中，由于其工作频率高、频带宽、要求高数据传输速率，电路?；ど杓频挠帕泳筒唤錾婕暗缱硬返陌踩?、可靠性和耐用性，同时也涉及到电子产品的性能质量及成本。所以，电路保护是电子产品设计的重要工作。
电路保护的重要性
现在的便携式电子产品中，电路?；さ姆段Ъ?，数量也多。这里举两个典型便携式电子产品来说明电路?；さ闹匾?。
1 手机
手机的发展从单一的通话到能实现听音乐、拍照、上网、看电视、GPS等功能的智能手机，电路愈加复杂，而相应的?；さ缏贩段б膊欢侠┱?。
图1 手机中需要?；さ牟考?/p>
2 笔记本电脑
笔记本电脑已成为一种时尚的便携式电子产品，最近开发出的“上网本”更受到年轻人的青睐。笔记本电脑比手机更复杂，其需要保护的部件范围更广（见图2）。
图2 笔记本电脑中需要?；さ牟考?
这里要说明的是，图1及图2中的便携式电子产品还不是最新的产品，但也能看出来电路保护的范围之广及数量之多，可见?；さ缏吩谡庑┎分械闹匾浴?br />
正是这些?；ぴ骷攀迪至说缱硬返陌踩?、可靠性和耐用性，并且减少了用户的维修次数、维修费用及设有手机及笔记本电脑对工作带来的影响。
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?；ぴ骷治啵汗鞅；?、过压?；ぜ肮鳌⒐贡；ぁＫ堑幕竟ぷ髟砣缦?。
1、过流保护
过流?；ぴ且恢址窍咝哉露认凳让舻缱瑁≒PTC），如图3所示。一旦有过流状态出现，过大的电流让保护元件发热使阻值发生变化，由低阻态跃变为高阻态，从而限制电流，使被?；さ牡缏访馐芄魉鸹?；在过流故障排除后，?；ぴ淙?，自动由高阻态转变为低阻态，恢复正常工作。这种?；ぴ莆愿词焦鞅；ぴ?，如泰科电子公司的PolySwitchTM元件。
图3 PolySwitchTM元件工作电路 [page]
2、过压?；?/strong>
过压保护元器件并联在被?；さ牡缏飞希?）。在输入电压未过压时，过压保护元器件呈高阻态，其泄漏电流甚微；一旦输入电压过压时，过压保护元器件在瞬间提供低阻抗通路，并将电压钳位于安全的低电压，从而?；さ缏访馐芄顾鸷Α５笔淙氲缪菇德涞秸９ぷ鞯缪故?，过压?；ぴ骷嶙远指吹礁咦杼?。泰科电子公司的多层压敏电阻（MLV）及ESD保护元件PESD就是常用的过压?；ぴ?。
图4 过压?；ぴぷ鞯缏?
3、过流、过压保护
过流、过压?；て骷枪鞅；ぴ牍贡；ぴ槌傻哪？椋傻缏罚?，如图5所示。它能在输入电压过压或由于短路造成过流故障时，?；さ缏凡皇芩鸷?。
图5 过流、过压保护器件工作电路
便携式产品的?；ぴ骷奶氐?/strong>
为满足便携式电子产品对保护元器件的要求，保护元器件应具有下述特点。
1、性能
● 响应时间要短；
● 自身的功耗要小，可延长电池寿命；
● 性能稳定，并且寿命长；
● 不影响被保护电路的性能；
● 满足对环境的要求（无铅，符合RoHs规范）。
2、封装及尺寸
● 贴片式（SMD）封装，满足SMT要求；
● 封装尺寸?。ㄕ糚CB面积小）及剖面高度小。
3、其他
● 可以采用回流焊焊接工艺；
● 价格低，降低产品成本。
PolySwitchTM元件及其应用电路
PolySwitchTM元件是一种自复式聚合物非线性正温度系数（PPTC）热敏电阻。
PolySwitchTM元件的主要参数：在未过流时，其电阻值很?。ú煌亩疃ǖ缪瓜伦柚挡煌?，一般为零点几Ω到几Ω）；在过流发生时，其电阻值可达mΩ，电流极小接近“断开”，且断开时间（time-to-trip）更短。
该元件的封装尺寸?。坏缌魑?.05～3A；电压为6～60V；常态时阻值?。煌ü齍L、CSA。
该元件应用范围极广，主要为计算机、便携式电子产品、多媒体、游戏机、移动电话，同时也适用于汽车、工业控制及电池等。
图6 用PolySwitchTM元件实现过流保护
PolySwitchTM元件在便携式电子产品适配器（外接电源）中的过流?；と缤?所示。图中结构用了两个PolySwitchTM器件，可防止短路时损坏适配器。
图7 用PolySwitchTM元件对充电器进行?；?br />
充电器是便携式电子产品中是必要的附件，图7是充电器中PolySwitchTM元件的应用。图7中的虚线框内是电池组，PolySwitchTM元件在其中作充、放电过流?；?。[page]
MLV、PESD及其应用电路
MLV、PESD都是过压?；ぴ?，它们除用过压保护外，也是静电放电（ESD）保护元件。在插拔便携式产品的各种插头时，各端口很容易受到静电放电的损坏，因此插拔端口都需要加ESD保护元器件。
在传输信号的端口上增加ESD保护元器可以防止静电放电的损害，但由于ESD保护元器自身有一定的电容，在高速信号传输过程中，会造成信号的衰减及失真。所以，高速数据传输端口的ESD?；ぴ骷恼费≡袷种匾?。
MLV的电容量较大（40～220pF），主要用于直流及数据传输率较低的端口。但MLV中的“E”系列，其电容量较小，仅3～12pF，可以适用于较高的数据传输速率的端口作ESD?；?。
PESD是专门为高数据传输率端口作ESD保护所开发的?；ぴ?。由于它的电容量极低（0.25pF），所以能满足IEEE1394及HDMI1.3的要求，在高速数据传输时满足了信号传输质量。因此在高清电视、LCD等离子电视、笔记本电脑和手机等产品中都采用PESD作ESD?；ぴ?。
图8 PESD的抑制特性曲线
ESD的主要特性：泄露电流要小，响应时间要短（<1ns），相位电压要低，电容量要小。
PESD有俩种型号：PESD0603-240及PESD0402-140，其电气特性如表1所示，其抑制特性曲线如图8所示。
ESD元件最重要的参数是电容量。一般MLV的电容量是40～220pf，E系列的电容量是3～12pf；而PESD的电容量仅为0.25pf。
图9 2.25GHz下的ESD?；ぴ弁?br />
图10 3.4GHz下的PESD眼图
图11 显示端口保护电路
不同工作频率及要求ESD?；ぴ牡缛萘抗叵等绫?所示。常用的ESD?；ぴ冉先绫?所示。[page]
采用硅ESD?；ぴ?.25GHz时的眼图如图9所示，而采用PESD元件在3.4GHz时的眼图如图10所示，这两图的比较说明了PESD的优良性能。
图11是一种典型的显示端口?；さ缏?。2.7GHz的高频信号线采用8个PESD?；ぴ?，辅助通道工作频率为1MHz，采用5个MLV保护元件；在低压直流电源中则采用了PolySwitchTM元件作过流保护。这样的设计既满足电路能耗要求，并且降低了成本。
图12 USB2.0接口?；さ缏?nbsp;
图13 IEEE1394接口?；さ缏?
图12及图13分别是USB2.0接口电路的保护电路设计及IEEE1394接口电路的?；さ缏飞杓?。
PolyZenTM元件及其应用电路
PolyZenTM元件器件是由精密齐纳二极管和聚合物正温度系数（PPTC）元件组合而成的集成电路。它是用于防止感应尖峰电压、瞬间高电压、错用电源适配器对电路产生过压、过流危害的保护器件，内部结构如图14所示。其典型应用电路如图15所示。在图15中，RLOAD为被保护的下游电路。
图14 PolyZenTM元件内部结构
图15 PolyZenTM元件典型应用电路
在正常工作时，VIN输入电压高于齐纳二极管的击穿电压VZ，有IFLT电流经齐纳二极管到地，VOUT输出稳定的电压。有不正常的过压输入VIN 时，则齐纳二极管的IFLT会产生过流，当器件上有过流时，其电阻由低阻态瞬变到高阻态，使在其上的压降大增，VOUT输出基本不变，而流过齐纳二极管的电流IFLT反而减小，如图16所示。器件上电压降的增大既保护了齐纳二极管，又保护了下游的电路。另外，若被?；さ南掠蔚缏分写嬖谟芯植慷搪坊蚨搪饭收鲜?，IOUT会增加，PPTC元件由低阻态变成高阻态，可使电路得到过流?；?。
在正常工作时，VIN输入电压高于齐纳二极管的击穿电压VZ，有IFLT电流经齐纳二极管到地，VOUT输出稳定的电压。有不正常的过压输入 VIN时，则齐纳二极管的IFLT会产生过流，当器件上有过流时，其电阻由低阻态瞬变到高阻态，使在其上的压降大增，VOUT输出基本不变，而流过齐纳二极管的电流IFLT反而减小，如图16所示。器件上电压降的增大既?；ち似肽啥?，又?；ち讼掠蔚牡缏?。另外，若被?；さ南掠蔚缏分写嬖谟芯植慷搪坊蚨搪饭收鲜?，IOUT会增加，PPTC元件由低阻态变成高阻态，可使电路得到过流保护。
图16 PolyZenTM元件工作时的电压或电流变化
该器件的主要特点：?；は掠蔚缱釉骷馐芄辜胺聪蚱沟乃鸷Γɡ?V的适配器错用了12V的适配器或极性接反）；由于PPTC元件的作用，减少了齐纳二极管散热的要求，减小占PCB的面积及降低成本；在过压故障时，VOUT输出基本不变；齐纳二极管的耐受能量大，可达30W；小尺寸贴片或4mm×4mm封装。
该器件主要应用于便携式多媒体播放器（PMP）、GPS、5V和12V硬型驱动器的总线?；ぁSB5V总线?；さ取?br />
该器件有9个品种，其电气特性如表4所示。其中，ZEN132V230A16LS及ZEN056V075ALS是即将上市的新产品。
结语
由于电路?；ぴ骷雌鹄词且恍┙峁辜虻サ脑骷?，往往不被人重视。在众多电路书籍中，没有介绍保护电路或仅介绍几种老产品（如保险丝、氧化锌压敏电阻及TVS），这方面的技术书籍跟不上产品的发展的需要，所以资料的来源主要是电路?；ぴ骷痰氖葑柿霞坝τ弥改?。
由于篇幅所限，本文仅简单地介绍了泰科电子公司几种应用在便携式电子产品中的?；ぴ骷?。另外，保护元器件的应用范围极宽，除便携式电子产品外，还有通信、汽车、医疗仪器、家用电器、工业控制等领域。
