1.4　保护及滤波元件

电路中用作电流保护的元件有熔断器、自恢复保险丝，用作电压保护的元件有压敏电阻、瞬态电压抑制器（TVS）、齐纳二极管（稳压二极管）。滤波器通常是将若干个电容和电感做在一起，对特定频率的电信号具有通过或阻碍作用。图1.28为各种熔断器的实物图。

图1.28　各种熔断器实物图

熔断器烧断后，不能简单更换了事。除非熔断器确实老化，它的损坏原因必定是电路有过流的情况发生，在过流因素排除之前，不能贸然更换熔断器后就通电。更换熔断器时，除了要注意额定电流外，也要注意额定电压以及熔断速度。虽然理论上熔断器的熔断与电流直接相关，电压似乎不是熔断器需要考虑的因素，但其实熔断器熔断后两端存在电极放电可能性，放电击穿空气也会继续导电，给电路带来危害，所以应该选择额定电压高于或等于实际电压的熔断器。另外替换时也要留意熔断器的熔断速度，快速熔断器用于电流冲击小、比较平稳的电路中，慢速熔断器用在存在一定浪涌电流冲击的电路中。

熔断器是一次性的，熔断后必须更换。自恢复保险丝在通过额定以下电流时呈导通状态，而当它流过超出额定的电流时，就会呈现高阻态从而将电路断开，起到保护作用，当过流的情况消失以后，自恢复保险丝又可以恢复到低阻态。自恢复保险丝这个特点既可以对电路起保护作用，又可以自保护，方便了电路维修，在现在的工控电路板中应用比较普遍。图1.29是自恢复保险丝的各种实物图。

图1.29　自恢复保险丝

工业电路的电力工作环境比较恶劣，为防止浪涌冲击，往往在电压输入端加有压敏电阻，压敏电阻是同熔断器一样“风格高尚”的元件，当电压未超出范围，压敏电阻相当于开路，不起作用，一旦电压高出某个范围时，它以纳秒级的速度迅速短路，使后级失去电压，从而保护了后级电路。通过压敏电阻的损坏情况，我们大致可以分析当时的故障原因。压敏电阻外形图如图1.30所示。

图1.30　压敏电阻

瞬态电压抑制器（TVS）的动作原理同压敏电阻类似，但动作速度更快，相较压敏电阻纳秒（ns）级的速度，TVS的速度为皮秒（ps）级。TVS的额定反向关断电压是它在正常状态下能够承受而不会击穿的反向电压，这个电压应该高于被保护电路的正常工作电压，但低于被保护电路的可承受极限电压。如图1.31所示。

图1.31　瞬态电压抑制器（TVS）

齐纳二极管，也叫稳压二极管，当电压高出其电压临界稳定点时，反向击穿，电流增大而电压保持稳定，从而保护了后级电路。

TVS和稳压二极管常见并联于电源的两端，其动作电压高出电源电压些许，如24V电源端可见使用30V的TVS或稳压二极管，5V电源端使用6.2V的TVS或稳压二极管。

TVS或稳压二极管常见的损坏故障是短路。因为并联在电源两端的缘故，确定哪个元件短路可能要查很多元件，但TVS或稳压二极管总归概率要大些，所以维修人员碰到上述短路情况后，可以从先查TVS或稳压二极管入手。