可提升CAN总线的浪涌防护能力的国产TVS、GDT和PPTC

时间： 2019-03-24 来源：硕凯电子

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CAN总线具有较强的抗干扰能力，但在实际中依旧会受到静电以及浪涌的干扰。浪涌是几种瞬态干扰中能量最高的一种，其过电流很大，能达到kA级别，浪涌过电压和过电流严重的会造成CAN总线电路损坏，影响设备的正常运行。为了提高CAN总线的浪涌防护能力，本文为大家推荐三种有效的浪涌防护器件：

一、瞬态抑制二极管 TVS

TVS（Transient Voltage Suppressor）瞬态电压抑制器。当两极受到反向瞬态高能量冲击时，能以10的负12次方秒量级的速度，将两极间的高阻抗变为低阻抗，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件。在浪涌电压作用下，TVS两极间的电压由额定反向关断电压 V_WM上升到击穿电压V_BR，而被击穿，随着击穿电流的出现，流过TVS的电流将达到峰值脉冲电流I_PP，同时在其两端的电压被钳位到预定的最大钳位电压V_C以下，其后，随着脉冲电流按指数衰减，TVS两极间的电压也不断下降，最后回复到初态；TVS管有单向与双向之分，单向TVS管的特性与稳压二极管相似，双向TVS管的特性相当于两个稳压二极管反向串联。

优点：响应速度快（ns级）、瞬态功率大、漏电流大、封装多、覆盖范围广，便于各种不同电压的电路使用。

二、陶瓷气体放电管 GDT

气体放电管是一种开关型保护器件，工作原理是气体放电。当外加电压增大到超过气体的绝缘强度时，两极间的间隙将放电击穿，由原来的绝缘状态转化为导电状态，导通后放电管两极之间的电压维持在放电弧道所决定的残压水平。陶瓷气体放电管经常被用于通讯设备防雷使用，一般是用陶瓷密闭封装，内部有两个或数个带间隙的金属电极，里面充以惰性气体，这就构成了气体放电管结构，有两极式和三极式两种，两极式主要是用于线路间的保护，而三极式多了一根地线，主要是用于线与地之间的保护。

优点：通流能力大、响应时间快、极间电容小、体积小、性能稳定及寿命长等。

三、自恢复保险丝 PPTC

很多浪涌保护电路还有一个保险丝，保险丝也可以看成一个变阻器，它是串联在主电路中的，当电流低于某个特定值时导电性很好，一旦电流高过该特定值，电阻丝阻值增大，电阻产生的热量导致温度迅速升高烧断保险丝，切断电路，不过保险丝只能使一次，而浪涌保护器在通过一次浪涌后只需要很短的时间就可以再次恢复到高阻状态。PTC自恢复保险丝是一种正温度系数的半导体材料或元器件，它经过特殊的工艺研制而成，当低于居里温度时，它的电阻值将不随着温度的升高而发生明显的变化；一旦超过居里温度时，自恢复保险丝的电阻值将随着温度的升高呈阶跃性的迅速增高。其电阻值的变化相对于温度的变化不成正比，是非线性关系，又称为非线性热敏电阻，当热量散发出去，它的电阻值有恢复到原始的状态。

优点：可自动恢复、动作时间短、功耗低、体积小、成本低等。

在CAN总线浪涌防护电路设计中，不仅要考虑板内器件的布局，还需要合理选取器件的耐压值，利用TVS、GDT、PTC等元件组成浪涌保护电路，抑制雷击、浪涌、过压等有害信号，全面提升CAN总线的浪涌防护能力。

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