1.4　保護及濾波元件

電路中用作電流保護的元件有熔斷器、自恢復保險絲，用作電壓保護的元件有壓敏電阻、瞬態電壓抑制器（TVS）、齊納二極管（穩壓二極管）。濾波器通常是將若干個電容和電感做在一起，對特定頻率的電信號具有通過或阻礙作用。圖1.28為各種熔斷器的實物圖。

熔斷器燒斷后，不能簡單更換了事。除非熔斷器確實老化，它的損壞原因必定是電路有過流的情況發生，在過流因素排除之前，不能貿然更換熔斷器后就通電。更換熔斷器時，除了要注意額定電流外，也要注意額定電壓以及熔斷速度。雖然理論上熔斷器的熔斷與電流直接相關，電壓似乎不是熔斷器需要考慮的因素，但其實熔斷器熔斷后兩端存在電極放電可能性，放電擊穿空氣也會繼續導電，給電路帶來危害，所以應該選擇額定電壓高于或等于實際電壓的熔斷器。另外替換時也要留意熔斷器的熔斷速度，快速熔斷器用于電流沖擊小、比較平穩的電路中，慢速熔斷器用在存在一定浪涌電流沖擊的電路中。

熔斷器是一次性的，熔斷后必須更換。自恢復保險絲在通過額定以下電流時呈導通狀態，而當它流過超出額定的電流時，就會呈現高阻態從而將電路斷開，起到保護作用，當過流的情況消失以后，自恢復保險絲又可以恢復到低阻態。自恢復保險絲這個特點既可以對電路起保護作用，又可以自保護，方便了電路維修，在現在的工控電路板中應用比較普遍。圖1.29是自恢復保險絲的各種實物圖。

工業電路的電力工作環境比較惡劣，為防止浪涌沖擊，往往在電壓輸入端加有壓敏電阻，壓敏電阻是同熔斷器一樣“風格高尚”的元件，當電壓未超出范圍，壓敏電阻相當于開路，不起作用，一旦電壓高出某個范圍時，它以納秒級的速度迅速短路，使后級失去電壓，從而保護了后級電路。通過壓敏電阻的損壞情況，我們大致可以分析當時的故障原因。壓敏電阻外形圖如圖1.30所示。

瞬態電壓抑制器（TVS）的動作原理同壓敏電阻類似，但動作速度更快，相較壓敏電阻納秒（ns）級的速度，TVS的速度為皮秒（ps）級。TVS的額定反向關斷電壓是它在正常狀態下能夠承受而不會擊穿的反向電壓，這個電壓應該高于被保護電路的正常工作電壓，但低于被保護電路的可承受極限電壓。如圖1.31所示。

齊納二極管，也叫穩壓二極管，當電壓高出其電壓臨界穩定點時，反向擊穿，電流增大而電壓保持穩定，從而保護了后級電路。

TVS和穩壓二極管常見并聯于電源的兩端，其動作電壓高出電源電壓些許，如24V電源端可見使用30V的TVS或穩壓二極管，5V電源端使用6.2V的TVS或穩壓二極管。

TVS或穩壓二極管常見的損壞故障是短路。因為并聯在電源兩端的緣故，確定哪個元件短路可能要查很多元件，但TVS或穩壓二極管總歸概率要大些，所以維修人員碰到上述短路情況后，可以從先查TVS或穩壓二極管入手。