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TVS와 퓨즈·PTC는 맡는 고장이 다르다
TVS 다이오드는 ESD·EFT·서지처럼 짧게 치솟는 전압을 클램프하고, 퓨즈와 PTC는 단락이나 부하 고장으로 지속되는 과전류를 끊거나 제한한다. 반응 시간과 처리하는 에너지 범위가 다르므로 한 부품으로 두 역할을 대신할 수 없다. 먼저 막아야 할 고장의 전압, 전류, 지속시간과 유입 경로를 나눈 뒤 부품을 조합한다.
TVS는 VRWM·VBR·VC의 시험 조건까지 읽는다
VRWM은 정상 동작 중 TVS가 본격적으로 도통하지 않는 최대 반복 동작 전압이다. 전원 공차와 정상 과도 범위보다 높게 잡되 너무 높이면 보호 여유가 줄어든다. VBR은 지정된 시험전류에서 항복이 시작되는 전압이고, VC는 지정된 서지 전류와 펄스 파형에서의 클램프 전압이다. 보호 대상이 실제로 보는 값은 VC와 배선의 기생 인덕턴스에 의한 추가 전압까지 포함해 허용 범위 안에 있어야 한다.
IPP와 PPP도 특정 펄스 폭·파형에서 제시된 정격이므로 조건이 다른 숫자를 그대로 비교하지 않는다. 전원선은 서지 에너지와 단방향·양방향 극성을 보고, USB·CAN 같은 신호선은 접합 정전용량 Cj가 파형에 미치는 영향까지 확인한다.
퓨즈와 PTC는 전류와 지속시간으로 동작한다
퓨즈는 과전류 에너지가 한계를 넘으면 용단되어 회로를 개방하는 일회성 소자다. 정격전류뿐 아니라 전압 정격, 차단용량, I²t와 시간-전류 곡선을 확인한다. 정상 기동 인러시는 견디면서 예상 단락전류에서는 배선이나 보호 대상보다 먼저 끊어져야 한다.
리셋형 PTC는 자체 발열로 저항이 급격히 증가해 전류를 제한한다. Hold current, Trip current, 최대 전압, 초기 저항, 동작시간과 주변온도 derating을 함께 본다. 트립 뒤에도 잔류전류가 흐르며 고장을 제거하고 충분히 식어야 낮은 저항으로 돌아온다. 완전한 개방이 필요한 회로라면 이 특성을 퓨즈와 같게 취급하면 안 된다.
보호 성능은 부품 순서보다 고장 전류 경로로 검증한다
TVS만으로 지속 과전압이나 큰 전원 고장의 에너지를 계속 흡수할 수는 없다. 상류의 퓨즈·PTC가 제한 시간 안에 동작하도록 소스 전류, TVS 에너지와 퓨즈 I²t를 함께 맞춘다. 실제 부품 순서와 접지점은 적용 규격, 데이터시트 예제와 예상 고장 모드에 따라 달라질 수 있다.
TVS는 커넥터 가까이에 두고 커넥터-보호소자-PGND 또는 섀시로 이어지는 경로를 짧고 넓게 만든다. 긴 패턴의 기생 인덕턴스에는 `V = L × di/dt`가 더해져 IC가 보는 피크가 높아진다. 최종 검증에서는 정상 전압·온도, 서지 파형과 단락전류를 각각 인가해 보호 노드의 최대 전압과 차단시간을 측정한다.
