电路保护是设计的重要工作
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：功能电路和保护电路。功能电路（如电源电路、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；而保护电路（过流保护电路、过压保护电路及过流、过压保护电路）是用来保护功能电路，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，并且体积小（全部采用SMD元器件），这对电路保护提出了更高的设计要求。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，电路保护设计的优劣就不仅涉及电子产品的安全性、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，电路保护的范围极宽，数量也多。这里举两个典型便携式电子产品来说明电路保护的重要性。
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，而相应的保护电路范围也不断扩展。图1是手机中需要保护的各个部位。
图1 手机中需要保护的部件
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 笔记本电脑中需要保护的部件
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，可见保护电路在这些产品中的重要性。
正是这些保护元器件才实现了电子产品的安全性、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。
保护元器件的种类及工作原理
保护元器件分为三类：过流保护、过压保护及过流、过压保护。它们的基本工作原理如下。
1、过流保护
过流保护元件是一种非线性正温度系数热敏电阻（PPTC），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，使被保护的电路免受过流损坏；在过流故障排除后，保护元件冷却，自动由高阻态转变为低阻态，恢复正常工作。这种保护元件称为自复式过流保护元件，如泰科电子公司的PolySwitchTM元件。
图3 PolySwitchTM元件工作电路
www.5idzw.comPESD是专门为高数据传输率端口作ESD保护所开发的保护元件。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保护元件。
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保护元件眼图
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保护元件的电容量关系如表2所示。常用的ESD保护元件比较如表3所示。
采用硅ESD保护元件在2.25GHz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保护电路。2.7GHz的高频信号线采用8个PESD保护元件，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接口保护电路
图13 IEEE1394接口保护电路
图12及图13分别是USB2.0接口电路的保护电路设计及IEEE1394接口电路的保护电路设计。
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。