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

通常電路保護元件分為過流保護和過壓保護兩大類，在過壓保護元件中，氣體放電管（GDT）是常見的一種。

新應用的新要求

GDT的工作原理是在一個玻璃或陶瓷封裝的元件內注入氣體，當元件兩端金屬電極間出現一個超出額定值的瞬態高電壓時，就會將氣體擊穿形成導電通路，將很大的能量快速泄放掉。同時由于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據通信線路和接口的保護。

圖1：GDT元件的結構（圖源：Bourns）

具體來講，GDT一般是并聯在電路中，平時不工作時處于大于1GΩ的高阻“斷路”狀態；當GDT兩端的瞬態電壓超過額定的直流擊穿（DC Breakdown）電壓時，元件內部的氣體發生電離并導通；當電壓超過脈沖擊穿（Impulse Breakdown）電壓時，GDT將處于完全導通狀態，這時元件將維持在一個較低的電弧電壓（Arc Vottage），通過電流放電將浪涌電流泄放掉；當瞬態事件結束之后，GDT又會恢復到最初的高阻狀態。

圖2：GDT的電壓擊穿特性

（圖源：Bourns）

從上述這個工作過程中我們可以看到，要想實現可靠而有效的過壓保護，GDT就需要滿足以下幾個特性：

高可靠性：能夠在發生瞬態過壓時，做出正確的響應，且不會受到外界環境的影響。

長壽命：元件需要具備足夠的能量沖擊耐受力，且在經過多次瞬變能量沖擊后，元件的性能不會發生劣化。

導通（Turn-On）速度：做出保護反應的“動作”要足夠快，盡可能減少瞬變能量對下游電路的影響。

值得注意的是，隨著電子產品的發展，GDT所面對的應用場景也在發生著變化。一個明顯變化就是今天的電子系統集成度越來越高，其中的關鍵器件工作電壓也越來越低，因此對于瞬態過壓也越來越敏感，這就需要有新一代的GDT產品去滿足這些新的需求，比如在導通速度上就要更進一步，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、內部幾何結構以及電機發射鍍層系統，這些新的過壓保護元件具有更快的響應速度、更高的額定浪涌電流、更小的體積，四個防護等級（直流擊穿電壓分別為75V、90V、350V和600V），能夠滿足不同的應用需求。用于快速進行原型測試。

GDT25系列產品的優勢究竟體現在哪里，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，當其用作多級電路保護系統中的初級過壓防護時，更低的擊穿電壓意味著允許受保護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ITU K.12標準，GDT25系列元件和其他競品在1KV/μs脈沖沖擊下的測試結果，GDT25更低的擊穿電壓優勢，一目了然。

圖4：在脈沖擊穿電壓方面，GDT25系列與競品的比較

（圖源：Bourns）

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

在圖5給出的一個RS-232接口多級保護案例中，Bourns的TUB元件（TBU-CA065-200-WH ）和TVS二極管（SMBJ26CA）分別承擔著次級電路保護中過流和過壓保護的角色，而在初級電路保護中，GDT25憑借快速響應的特性，可以將電壓限定在TBU允許的安全范圍內，以達到整體設計規范的要求。

圖5：RS-232多級保護系統

（圖源：Bourns）

再有，GDT25繼承了Bounrs GDT產品低電容的一貫優勢，僅有0.6pF@1MHz，進一步降低了高速IO線路的損耗，這也是其一個突出的亮點。

圖6：GDT25系列產品主要特性一覽

（圖源：Bourns）

最后，在可靠性和使用壽命方面，GDT25表現出了在大電流沖擊下的出色耐受力。這一點從兩個重要參數中可以看出：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上施加規定波形和規定次數的脈沖電流（如8/20μs下的10次沖擊），而不會對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中的數據可以看到GDT25系列產品在這方面的表現可圈可點。

特別是加強的交流放電電流耐受能力，使得GDT25可以有效防護意外接觸交流電源線引起的瞬變電壓，適應更多的應用環境要求。此外，GDT25還具有更低的電弧電壓，這也有利于延長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）

按照優秀GDT產品的標準一一對照，我們不難看出，Bourns的GDT 25系列是值得信賴的過壓保護元件。與其他元器件相比，GDT的技術升級迭代不是那么頻繁，但是體現在GTD 25身上的諸多“精雕細琢”，還是會讓人感到驚艷，忍不住將其收入BOM中。如果你的設計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。

原文標題：瞬變高壓來了！別慌，Bourns給你“解壓”神器~

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責任編輯：haq