嵌入式接口保护设计方案

    接口是嵌入式设备中常见的组成部分，是数据传输的通道，它起着数据传输与隔离保护电路的作用，今天我们一起探讨接口保护设计一种常见方案。

    气体放电管是一种陶瓷或玻璃封装的，内充低压惰性气体（氩气或氖气）的短路型保护器件，主要利用放电管两金属极板间的气体放电实现保护，气体放电管的原理图符号详见下图1。

    图 1  气体放电管常见符号

    气体放电管的工作原理是气体放电，当两极间电压足够大时，极间气体间隙将被击穿，由原来的绝缘状态转化为导电状态，类似短路。导电状态下两极间维持的电压很低，一般在20～ 50V ，因此可以起到保护后级电路的效果。气体放电管的主要指标有：响应时间、直流击穿电压、冲击击穿电压、通流容量、绝缘电阻、极间电容、续流遮断时间等。

    图 2  气体放电管工作原理

    防雷电路的设计中，应注重气体放电管的直流击穿电压、冲击击穿电压、通流容量等参数值的选取。在普通交流线路上与其他保护器件配合使用的放电管，要求它在线路正常运行电压及其允许的波动范围内不能动作，则它的直流放电电压应满足： min（Ufdc）≥1.8UP。式中，   Ufdc为直流击穿电压， min(Ufdc )表示直流击穿电压的值， UP为线路正常运行电压的峰值。

    图 3  防雷电路设计

    气体放电管主要可应用在交流电源口相线、中线的对地保护，直流电源的工作地和保护地线之间的保护；信号口线对地的保护，射频信号馈线芯线对屏蔽层的保护。
    气体放电管的失效模式多数情况下为开路，因电路设计原因或其它因素导致放电管长期处于短路状态而烧坏时，也可引起短路的失效模式。气体放电管使用寿命相对较短，多次冲击后性能会下降。因此由气体放电管构成的防雷器长时间使用后存在维护及更换的问题。