一種限流型壓敏電阻的制作方法

本發明涉及一種智能電阻，具體是一種限流型壓敏電阻。

背景技術：

現有技術存在以下幾種：

1、壓敏電阻+熱敏電阻，如圖4所示：當t、r線出現異常電圧（如雷擊、電力線搭接等）時，壓敏電阻的鉗位特性能保護slic免遭損壞。

其缺點是，一，當異常信號功率過大或者時間過長時，熱敏電阻阻值增大甚至斷開，容易造成永久損壞；二是，反應速度慢。

2、ptc+半導體放電管，如圖5所示，與第一種保護相比，基本原理相同，只是將壓敏電阻換成了體積更小、反應更快、閾值參考電位范圍可設置的半導體放電器件（最經典的器件是tisp61089），將熱敏電阻換成可靠性更高的ptc（陶瓷）。當t、r線出現異常電圧（如雷擊、電力線搭接等）時，該電壓一旦超出地到vbat的范圍，tisp61089會快速短路形成大電流，該電流流經ptc時，其阻值迅速增大，直至斷開，從而保護slic免遭損壞。

與第一種保護相比，一是反應速度大大加快，二是tisp61089一旦動作，會將端電壓降到接近0，所以其可靠性、穩定性大大提高。

其缺點是，一，ptc體積大，二，在t、r線端口存在高壓（即未經鉗位的異常信號電壓，可能高達6kv甚至以上）。

3、半導體放電管+瞬態阻斷單元，如圖6所示，bs3500是一種大功率的半導體放電管，基本特性是：當其端電壓小于350v時等效開路，當其端電壓大于350v時等效短路，短路時能通過大于100a的電流。

tbu(pl085)是一種高速瞬態阻斷單元，基本特性是：當其中電流大于0.2a時等效開路；當其任意一個端口電位高于地時等效開路；當其任意一個端口電位低于vbat（負值）時等效開路。換句話說，只有當所有端口電位都處于（0-vbat）之間，并且其中電流小于0.2a時，tbu才處于導通狀態，slic才能正常工作。否則，一律開路，slic處于被保護狀態。

tbu開路時能承受850v高電壓。

當t、r線出現異常電圧（如雷擊、電力線搭接等）時，該電壓一旦超過350v，半導體器件（bs3500）會快速短路，形成第一道保護（高壓保護）；該電壓在350v以內但超出（0-vbat）范圍或者其中電流超過0.2a，則tbu會斷開。即tbu形成第二道保護（低壓保護）。

該方案因為全部采用半導體器件，所以反應速度快、體積小、重量輕；因為采用兩道保護方式，所以tr線端口不存在高壓（被鉗位在350v）。它是目前市面上較為完善的保護方案。

其缺點是：一是tbu(pl085)目前僅美國bourns公司獨家生產；二是它不能適用于電話線電位高于地的場景（因為當其端口電位高于地時等效開路）。而在國內，該場景還是較多的。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種結構簡單、使用方便的限流型壓敏電阻，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種限流型壓敏電阻，包括第一部分電路、第二部分電路和第三部分電路，所述第一部分電路包括二極管d1、二極管d2、mos管g1、mos管g2、mos管g3、mos管g4、電阻r1、電阻r2和電阻r3，二極管d1的陽極連接mos管g2的漏極，二極管d1的陰極連接mos管g1的漏極和二極管d2的陰極，二極管d2的陽極連接mos管g4的漏極，mos管g1的柵極連接二極管d3的陰極、電阻r1和mos管g3的柵極，mos管g2的源極連接電阻r2和mos管g3的源極，mos管g3的漏極連接電阻r3的另一端和mos管g4的源極，第一部分電路包括二極管d11、二極管d21、mos管g11、mos管g21、mos管g31、mos管g41、電阻r11、電阻r21和電阻r31，第一部分電路和第二部分電路結構相同，第三部分電路包括二極管d4、二極管d5、二極管d6、二極管d7、mos管g5、mos管g6、電阻r4、電阻r5、電阻r6和電阻r7，二極管d4的陽極連接二極管d5的陰極和二極管d2的陽極，二極管d4的陰極連接電阻r4、二極管d6的陰極和三極管g5的發射極，電阻r4的另一端連接三極管g5的基極，三極管g5的集電極連接電阻r6，電阻r6的另一端連接電阻r7的另一端，二極管d6的陽極連接二極管d7的陰極和二極管d21的陽極，二極管d5的陰極連接電阻r5、二極管d7的陰極和三極管g6的發射極，電阻r5的另一端連接三極管g6的基極。

作為本發明的優選方案：所述mos管g1為n溝道-耗盡型場效應高壓mos管，mos管g2和mos管g4為n溝道-耗盡型場效應高壓mos管，mos管g3為p溝道-結型場效應低壓mos管。

作為本發明的優選方案：所述二極管d3為穩壓二極管。

作為本發明的優選方案：所述二極管d1和二極管d2為高壓二極管。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明產品能夠替代背景技術3中tbu，從而打破國外的技術壟斷，實現我國電子科技的自主創新，具有較為寬廣的市場應用前景。

附圖說明

圖1為本發明的整體電路圖；

圖2為第一部分電路的電路圖；

圖3為第三部分電路的電路圖；

圖4為現有技術1的電路圖；

圖5為現有技術2的電路圖；

圖6為現有技術3的電路圖；

圖7為本發明的應用原理圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

請參閱圖1-7，一種限流型壓敏電阻，包括第一部分電路、第二部分電路和第三部分電路，所述第一部分電路包括二極管d1、二極管d2、mos管g1、mos管g2、mos管g3、mos管g4、電阻r1、電阻r2和電阻r3，二極管d1的陽極連接mos管g2的漏極，二極管d1的陰極連接mos管g1的漏極和二極管d2的陰極，二極管d2的陽極連接mos管g4的漏極，mos管g1的柵極連接二極管d33的陰極、電阻r1和mos管g3的柵極，mos管g2的源極連接電阻r2和mos管g3的源極，mos管g3的漏極連接電阻r3的另一端和mos管g4的源極，第一部分電路包括二極管d11、二極管d21、mos管g11、mos管g21、mos管g31、mos管g41、電阻r11、電阻r21和電阻r31，第一部分電路和第二部分電路結構相同，第三部分電路包括二極管d4、二極管d5、二極管d6、二極管d7、mos管g5、mos管g6、電阻r4、電阻r5、電阻r6和電阻r7，二極管d4的陽極連接二極管d5的陰極和二極管d2的陽極，二極管d4的陰極連接電阻r4、二極管d6的陰極和三極管g5的發射極，電阻r4的另一端連接三極管g5的基極，三極管g5的集電極連接電阻r6，電阻r6的另一端連接電阻r7的另一端，二極管d6的陽極連接二極管d7的陰極和二極管d21的陽極，二極管d5的陰極連接電阻r5、二極管d7的陰極和三極管g6的發射極，電阻r5的另一端連接三極管g6的基極。

mos管g1為n溝道-耗盡型場效應高壓mos管，mos管g2和mos管g4為n溝道-耗盡型場效應高壓mos管，mos管g3為p溝道-結型場效應低壓mos管。二極管d3為穩壓二極管。二極管d1和二極管d2為高壓二極管。

本發明的工作原理是：bs3500是一種大功率的半導體放電管，基本特性是：當其端電壓小于350v時等效開路，當其端電壓大于350v時等效短路，短路時能通過大于100a的電流。

qxr85100即本發明，是一種特殊的壓敏器件：內置的兩個可變電阻隨其端電壓的變化而非線性變化。低壓時（小于5v），阻值（50歐姆）恒定不變（定義為線性區），中壓時（5v-20v），阻值急劇變大（定義為過渡區），高壓時（20v-850v），阻值無窮大（定義為恒流區）。當其端口電位高于+v（相對于地的正向參考電位，可在850v以內任意設置）時等效開路；當其端口電位低于-v（相對于地的負向參考電位，可在-850v以內任意設置）時等效開路。換句話說，只有當所有端口電位都處于（-v-+v）之間，并且其中兩個電阻端電壓小于20v（或者說其中電流小于0.1a=5v/50歐）時，qxr85100才處于導通狀態，slic才能正常工作。否則，一律開路，slic處于被保護狀態。開路時能承受850v高電壓。

當t、r線出現異常電圧（如雷擊、電力線搭接等）時，該電壓一旦超過350v，半導體器件（bs3500）會快速短路，形成第一道（高壓保護）保護；該電壓在350v以內但超出（+v--v）范圍或者其中電流超過0.1a，則qxr85100會斷開。即qxr85100形成第二道保護（低壓保護）。

第一部分電路組成限流型壓敏電阻，如圖2所示，g1為n溝道-耗盡型場效應高壓mos管，它與r1構成高壓恒流源。恒流電流為夾斷電壓與r1之比；

g3為p溝道-結型場效應低壓mos管，壓敏可變電阻之核心器件（為敘述原理方便，令其導通狀態開始起作用時的夾斷電壓為vth1，其完全斷開時的夾斷電壓為vth2）；

g2、g4為n溝道-耗盡型場效應高壓mos管，分別擔當不同極性時的高壓、高速開關；

d3為穩壓二極管，穩壓值設計為15v，保護g3；

d1、d2為高壓二極管，分別在不同極性時將壓敏控制電壓引導到g3；

r2、r3主要是起工作穩定作用。

下面以vab為正電壓的情況為例簡述其工作原理（vab為負電壓時原理完全相同）。

在此狀態下（令vb=0），d2始終截止，g4因存在體二極管而始終導通。

l線性區（va<5v）

va小于（vth1+0.7v），g2、g3、g4均導通，其導通電阻為三個mos管導通電阻之和。

隨著va的增大，ve增大，vf增大，vd增大，vc增大。因為所有器件處于線性狀態，它們的增大速率是相同的。

l過渡區（5v<va<20v）

當va大于（vth1+0.7v）后，隨著va的進一步增大，g3導通電阻增大，雖然同樣存在ve、vf、vd、vc同步增大的情況，但各自的增大速率發生了巨大變化；

vc幾乎跟蹤va變化；

當ve增大至0.7v后被鉗位而不再繼續增大，其結果導致vd幾乎完全跟蹤va增大，vf則以1/2va的增大幅度隨著va增大。在此過程中，g2導通狀態開始變差；

當va接近（vth2+0.7v）時，g3接近截止，g2也接近截止，vd不再隨va增大而增大，而是隨va增大而減小，vf也不再隨va增大而增大，而是隨va增大而減小，最終到vd、vf、ve幾乎等電位。

l恒流區（20v<va<850v）

當va大于（vth2+0.7v）后，g3完全截止，g2完全截止，vd=ve=vf=0.7v，vc=15.7v；

va的增大部分，一個支路完全由g2承擔，另一個支路完全由g1承擔；

流過這第一部分的電流ia為恒定電流（即夾斷電壓與r1之比）。

第二部分電路組成限流型壓敏電阻，其結構和工作原理與第一部分電路相同，不再贅述。

第三部分電路組成參考電位設置電路，如圖3所示，其原理是，網絡g為系統參考地；

網絡+v為用戶設置的相對于g的參考正電位（如果無正電位設置需求，可以接地，但不得懸空）；

網絡-v為用戶設置的相對于g的參考負電位（如果無負電位設置需求，可以接地，但不得懸空）；

當tin端口電位高于+v時，則會有電流經tin、限流型壓敏電阻、tout、d4、g5、r6到g。該電流一旦超過0.2a，限流型壓敏電阻阻值就會快速增大直至斷開（如前所述）而將所有電壓承擔；

同理，當rin端口電位高于+v時，則會有電流經rin、限流型壓敏電阻、rout、d6、g5、r6到g。該電流一旦超過0.2a，限流型壓敏電阻阻值就會快速增大直至斷開（如前所述）而將所有電壓承擔；

當tin端口電位低于-v時，則會有電流經地、r7、g6、d5、tout、限流型壓敏電阻到tin。該電流一旦超過0.2a，限流型壓敏電阻阻值就會快速增大直至斷開（如前所述）而將所有電壓承擔；

同理，當rin端口電位低于-v時，則會有電流經地、r7、g6、d7、rout、限流型壓敏電阻到rin。該電流一旦超過0.2a，限流型壓敏電阻阻值就會快速增大直至斷開（如前所述）而將所有電壓承擔。