嵌入式接口保護設計方案

接口是嵌入式設備中最常見的組成部分，是數據傳輸的通道，它起著數據傳輸與隔離保護電路的作用，今天我們一起探討接口保護設計一種常見方案。

氣體放電管是一種陶瓷或玻璃封裝的，內充低壓惰性氣體(氬氣或氖氣)的短路型保護器件，主要利用放電管兩金屬極板間的氣體放電實現保護，氣體放電管的原理圖符號詳見下圖1。

圖 1 氣體放電管常見符號

氣體放電管的工作原理是氣體放電，當兩極間電壓足夠大時，極間氣體間隙將被擊穿，由原來的絕緣狀態(tài)轉化為導電狀態(tài)，類似短路。導電狀態(tài)下兩極間維持的電壓很低，一般在20～ 50V ，因此可以起到保護后級電路的效果。氣體放電管的主要指標有：響應時間、直流擊穿電壓、沖擊擊穿電壓、通流容量、絕緣電阻、極間電容、續(xù)流遮斷時間等。

圖 2 氣體放電管工作原理

防雷電路的設計中，應注重氣體放電管的直流擊穿電壓、沖擊擊穿電壓、通流容量等參數值的選取。在普通交流線路上與其他保護器件配合使用的放電管，要求它在線路正常運行電壓及其允許的波動范圍內不能動作，則它的直流放電電壓應滿足： min(Ufdc)≥1.8UP。式中， Ufdc為直流擊穿電壓， min(Ufdc )表示直流擊穿電壓的最小值， UP為線路正常運行電壓的峰值。

圖 3 防雷電路設計

氣體放電管主要可應用在交流電源口相線、中線的對地保護，直流電源的工作地和保護地線之間的保護;信號口線對地的保護，射頻信號饋線芯線對屏蔽層的保護。

氣體放電管的失效模式多數情況下為開路，因電路設計原因或其它因素導致放電管長期處于短路狀態(tài)而燒壞時，也可引起短路的失效模式。氣體放電管使用壽命相對較短，多次沖擊后性能會下降。因此由氣體放電管構成的防雷器長時間使用后存在維護及更換的問題。