從靜電到浪涌，全面防護(hù)：雷卯多電壓等級(jí)電源保護(hù)設(shè)計(jì)方案匯總

在當(dāng)今數(shù)字化、電氣化日益加速的時(shí)代，電子設(shè)備和電力系統(tǒng)面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，其中靜電放電(ESD)、浪涌以及雷擊等瞬態(tài)事件成為了威脅設(shè)備穩(wěn)定性和壽命的關(guān)鍵因素。從精密的消費(fèi)電子產(chǎn)品到工業(yè)級(jí)控制系統(tǒng)，從智能家居到新能源汽車，每一個(gè)環(huán)節(jié)的電源安全都至關(guān)重要。為了確保系統(tǒng)的可靠運(yùn)行和數(shù)據(jù)的安全傳輸，設(shè)計(jì)并實(shí)施有效的電源保護(hù)方案成為工程師們不可忽視的任務(wù)。

雷卯匯集了一系列針對(duì)不同電壓等級(jí)和應(yīng)用場(chǎng)景的電源保護(hù)解決方案，涵蓋了從低電壓的邏輯電平保護(hù)到高電壓的工業(yè)及汽車電源系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)，旨在為電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)師、電子產(chǎn)品開發(fā)人員及系統(tǒng)集成商提供一個(gè)全面、系統(tǒng)的參考指南。無論是面對(duì)1.8V的微弱信號(hào)線路，還是挑戰(zhàn)高達(dá)DC64V乃至新能源汽車充電樁的復(fù)雜需求，您都將在這里找到量身定制的保護(hù)策略和技術(shù)洞察。

讓雷卯帶您開啟這段電源保護(hù)的探索之旅，為您的項(xiàng)目注入堅(jiān)不可摧的安全防線。

1.0 1.8V VCC電源靜電保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn)：用于滿足IC VCC 1.8V的靜電浪涌保護(hù)，雷卯根據(jù)電源所處環(huán)境選擇合適保護(hù)電流的ESD器件；I/O接口選擇ESD01811CDN,，保證信號(hào)完整性的同時(shí)，通過靜電測(cè)試。

滿足IEC61000-4-2，等級(jí)4，接觸放電30KV，空氣放電30KV。

1.1 2.5V Vbus電源靜電保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn)：用于滿足IC VCC 2.5V的靜電浪涌保護(hù)，雷卯根據(jù)電源所處環(huán)境選擇合適保護(hù)電流的ESD器件；高速傳輸接口選擇超低電容ULC0511CDN，保證信號(hào)完整性的同時(shí)，通過靜電測(cè)試。

滿足IEC61000-4-2，等級(jí)4，接觸放電30KV，空氣放電30KV。

2.1 3.3V Vbus電源靜電保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn)：用于滿足IC VCC 3.3V的靜電浪涌保護(hù)，雷卯根據(jù)電源所處環(huán)境選擇合適保護(hù)電流的ESD器件；高速傳輸接口選擇超低電容ULC0511CDN，保證信號(hào)完整性的同時(shí)，通過靜電測(cè)試。

滿足IEC61000-4-2，等級(jí)4，接觸放電30KV，空氣放電30KV。

3.1 3.7V鋰電靜電浪涌保護(hù)方案

(在TVS后端電路加上采樣電阻，其目的是用于阻流，讓TVS更加利于釋放浪涌，從而保護(hù)后端電路。)

電路板布局對(duì)抑制靜電放電、電快速瞬變（EFT）至關(guān)重要以及電涌瞬變。建議遵循以下準(zhǔn)則：

1將TVS ESD盡可能靠近輸入端子或接頭。

2 TVS ESD受保護(hù)線路之間的路徑長(zhǎng)度應(yīng)最小化。

3盡量減少平行信號(hào)路徑。

4避免保護(hù)導(dǎo)體與未保護(hù)導(dǎo)體并聯(lián)運(yùn)行。

5最小化所有印刷電路板（PCB）導(dǎo)電回路，包括電源和接地回路。

6盡可能減少對(duì)地瞬態(tài)返回路徑的長(zhǎng)度。

7避免使用到公共接地點(diǎn)的共享瞬態(tài)返回路徑。

8盡可能使用地平面。對(duì)于多層PCB，使用接地通孔。

手機(jī)的電池一般為4．2－－4．5V的電壓，超過可能充鼓手機(jī)電池。針對(duì)電池端的精準(zhǔn)保護(hù)，雷卯電子推薦選用4.5V TVS。

4.1 5V直流電源浪涌保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn)：用于滿足5V直流電源接口的浪涌保護(hù)，雷卯根據(jù)電源所處環(huán)境選擇合適保護(hù)電流的 ESD/TVS器件，滿足IEC61000‐4‐2，等級(jí)4，接觸放電8KV，空氣放電15KV。如需滿足IEC61000‐4‐5  浪涌高等級(jí)測(cè)試需選用大功率SMC器件。

5.1 9V直流電源浪涌保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn)：用于滿足9V直流電源接口的浪涌保護(hù)，雷卯根據(jù)電源所處環(huán)境選擇合適保護(hù)電流的 ESD/TVS器件，滿足IEC61000-4-2，等級(jí)4，接觸放電30KV，空氣放電30KV。如需滿足IEC61000-4-5  浪涌高等級(jí)測(cè)試需選用大功率SMC器件。

6.1 12V直流電源浪涌保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn)：用于滿足12V直流電源接口的浪涌保護(hù)，雷卯根據(jù)電源所處環(huán)境選擇合適保護(hù)電流的TVS器 件，滿足IEC61000‐4‐2，等級(jí)4，接觸放電8KV，空氣放電15KV。如需滿足IEC61000‐4‐5浪涌高等級(jí) 測(cè)試需選用大功率SMC器件。

6.2 12V汽車電源浪涌保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn)：用于滿足前裝汽車的ISO7637‐2 5A5BA測(cè)試，雷卯采用單獨(dú)大功率的TVS或PTC+TVS的組合方案，滿足ISO10605‐2，等級(jí)4，接觸放電15KV，空氣放電25KV。

7.1 15V直流電源浪涌保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn)：用于滿足15V直流電源接口的浪涌保護(hù)，雷卯根據(jù)電源所處環(huán)境選擇合適保護(hù)電流的 ESD/TVS器件，滿足IEC61000‐4‐2，等級(jí)4，接觸放電8KV，空氣放電15KV。如需滿足IEC61000‐4‐5  浪涌高等級(jí)測(cè)試需選用大功率SMC器件。

8.1 18V直流電源浪涌保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn)：用于滿足18V直流電源接口的浪涌保護(hù)，雷卯根據(jù)電源所處環(huán)境選擇合適保護(hù)電流的 ESD/TVS器件，滿足IEC61000‐4‐2，等級(jí)4，接觸放電8KV，空氣放電15KV。如需滿足IEC61000‐4‐5  浪涌高等級(jí)測(cè)試需選用大功率SMC器件。

9.1 24V直流電源浪涌保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn)：用于滿足24V直流電源接口的浪涌保護(hù)，雷卯根據(jù)電源所處環(huán)境選擇合適保護(hù)電流的TVS器件，滿足IEC61000-4-2，等級(jí)4，接觸放電8KV，空氣放電15KV。如需滿足IEC61000-4-5浪涌高等級(jí) 測(cè)試需選用大功率SMC器件。

9.2 24V汽車電源浪涌保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn)：用于滿足前裝汽車的ISO7637‐2 5A5B測(cè)試，滿足蘇標(biāo)，雷卯采用單獨(dú)大功率的TVS或 PTC+TVS的組合方案，滿足ISO10605‐2，等級(jí)4，接觸放電15KV，空氣放電25KV。

9.3 24V DC直流電源防雷2KV，小體積低殘壓

最近很多客戶報(bào)告直流電源產(chǎn)品雷擊防護(hù)不過關(guān)，導(dǎo)致產(chǎn)品在使用中頻頻宕機(jī)，損失慘重。

是的，大家一直認(rèn)為防雷是提高可靠性需要大量投入成本的問題，現(xiàn)在雷卯電子推出小體積可以 防護(hù)DC24直流2KV的新方案，供大家測(cè)試驗(yàn)證。

在此也給大家做一個(gè)和傳統(tǒng)防雷方案的對(duì)比。

1.傳統(tǒng)方案DC電源防雷

傳統(tǒng)防護(hù)方案是GDT（3R090‐5S）+MOV（10D470KJ）+Inductor+TVS(SMCJ24CA)的組合保護(hù)，該方案特點(diǎn)是可以保護(hù)到4KV的浪涌，殘壓水平經(jīng)測(cè)試在40V左右，后端LDO的耐壓水平需要比較大 的余量。

為什么需要這么多的器件呢？

其實(shí)防雷保護(hù)講究一個(gè)分層分級(jí)，雷擊浪涌一層一層分解，降低到最后的TVS身上，就可以安 排保護(hù)IC了。

GDT 用于防大浪涌，大雷擊，但是他是屬于開關(guān)型保護(hù)器件，測(cè)試過程中會(huì)有續(xù)流，所以需要 用上MOV壓敏來阻斷需求，他們是天生的防雷組合，在所有防雷器中都是相親相愛的一對(duì)。

GDT陶瓷放電管還有一個(gè)缺點(diǎn)，就是防雷速度慢，殘壓很高100V 以上，所以需要用TVS繼續(xù)降 壓。

但TVS的反應(yīng)速度很快，如果和GDT并聯(lián)放置，會(huì)導(dǎo)致TVS直接燒毀，所以在TVS之前需要設(shè)置退 藕電路。電感和PTC是很好的選擇。這就是這個(gè)電路為啥這么復(fù)雜的原因。

2. 雷卯優(yōu)化新方案：?jiǎn)纹骷﨑C電源防雷2KV

如果客戶需求沒那么高，只需要2KV防雷，我們?cè)趺丛O(shè)計(jì)呢？如下圖

2KV的浪涌測(cè)試的示波器電壓截圖，典型最大值32V

LM1K24CA特性:

1. 封裝小SMB

2. 低殘壓，VC=35V，可以減小LDO或DC‐DC的耐壓成本

3. 單顆可以保護(hù)水平到2KV

9.4 28V直流電源浪涌保護(hù)方案

10.1 36V直流電源浪涌保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn)：用于滿足36V直流電源接口的浪涌保護(hù)，雷卯根據(jù)電源所處環(huán)境選擇合適保護(hù)電流的 ESD/TVS器件，滿足IEC61000‐4‐2，等級(jí)4，接觸放電8KV，空氣放電15KV。如需滿足IEC61000‐4‐5  浪涌高等級(jí)測(cè)試需選用大功率SMC器件。

11.1 48V直流電源浪涌保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn)：用于滿足48V直流電源接口的浪涌保護(hù)，雷卯根據(jù)電源所處環(huán)境選擇合適保護(hù)電流的TVS器 件，滿足IEC61000‐4‐2，等級(jí)4，接觸放電8KV，空氣放電15KV。如需滿足IEC61000‐4‐5浪涌高等級(jí) 測(cè)試需選用大功率SMC器件。

11.2 室外設(shè)備48V直流電源浪涌保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn)：滿足室外設(shè)備48V直流電源接口的浪涌保護(hù)，雷卯給出兩種方案供參考。根據(jù)設(shè)備電源運(yùn)行環(huán)境選擇合適保護(hù)電流的TVS器件，滿足IEC61000-4-2，等級(jí)4，接觸放電8KV，空氣放電15KV。如需滿足IEC61000-4-5浪涌高等級(jí)測(cè)試需選用大功率器件。

11.3 DC64V直流電源6KV浪涌保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn)：DC64V浪涌保護(hù)雷卯采用二級(jí)防護(hù)，一級(jí)采用壓敏電阻做大電流吸收，二級(jí)采用TVS做精確鉗位，中間采用電感做退藕，滿足IEC61000-4-2，等級(jí)4，接觸放電8KV，空氣放電15KV,滿足8/20uS組合波差模、共模6KV測(cè)試。

11.4 -48VDC無續(xù)流電源浪涌保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn)：用于滿足-48V直流電源接口的浪涌保護(hù).

防護(hù)等級(jí) 8/20μs  CM/DM:20KA

12.1 AC 110V交流電源浪涌保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn)：用于滿足110V交流電源接口的浪涌保護(hù)，雷卯根據(jù)電源所處環(huán)境選擇不同級(jí)別的保護(hù)器件， 滿足IEC61000‐4‐5 4KV~8KV不同級(jí)別的測(cè)試。

12.2 AC 220V交流電源浪涌保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn)：用于滿足220V交流電源接口的浪涌保護(hù)，雷卯根據(jù)電源所處環(huán)境選擇不同級(jí)別的保護(hù)器件， 滿足IEC61000‐4‐5 4KV~8KV不同級(jí)別的測(cè)試。

13.1 AC 380V交流電源浪涌保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn)：用于滿足380V交流電源接口的浪涌保護(hù)，雷卯根據(jù)電源所處環(huán)境選擇不同級(jí)別的保護(hù)器件， 滿足IEC61000‐4‐5 4KV~8KV不同級(jí)別的測(cè)試。

14.1 LED電源整流方案

IBS封裝整流橋，是業(yè)界目前最小尺寸的貼片整流橋。  IB‐S系列專業(yè)用于LED照明領(lǐng)域。

整流橋由四個(gè)二極管組成，在電路中起整流作用，不僅可以連接交流電轉(zhuǎn)化為直流電，也可以連 接直流電使直流電輸出無極性?？梢赃\(yùn)用于LED智能照明的開關(guān)電源、燈珠等。

15.1 手機(jī)快充PD/TYPE-C 接口保護(hù)

PD的全名叫做USB Power Delivery Specification，是USB的標(biāo)準(zhǔn)化組織推出的一個(gè)快速充電的標(biāo)準(zhǔn)。 本方案采用leiditech SD24CW（封裝SOD‐323 24V）可以有效保護(hù)插拔靜電和浪涌，已在大量案例 中成熟應(yīng)用。

（USB PD 快充15W 27W 45W）

1. VBUS為手機(jī)充電供電

2. CC1/CC2為配置通道（Configuration Channel）  CC1/CC2管腳主要作用：

a.探測(cè)數(shù)據(jù)線的連接、區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)線正反面插入、區(qū)分主從設(shè)備  b.配置VBUS(有USB TYPE_C和USB Power Delivery兩種模式)

c.配置其它模式，如音頻配件時(shí)

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部分方案中會(huì)運(yùn)用到TX1/RX1 TX2/RX2 D+D‐管腳

TX1/RX1 TX2/RX2為USB3.1數(shù)據(jù)傳輸，在現(xiàn)在Type‐c類型手機(jī)只使用了其中一組 D+D‐為USB2.0數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)

更多大電流靜電浪涌保護(hù)、小封裝ESD可看下表

15.2 USB-PD快充電源接口靜電浪涌保護(hù)方案

此方案優(yōu)點(diǎn)：雷卯給出的解決方案的可接受輸入范圍為 90 VAC ~ 265 VAC，輸出范圍為 5 V ~ 20 V，最大輸出功率為 65 W。 以下是拓?fù)鋱D，輸出端加一顆TVS ，可以對(duì)靜電浪涌有一定防護(hù)，保護(hù)后級(jí)輸出電子設(shè)備，此拓?fù)鋬H供參考TVS放置位置用，不作為實(shí)際電路圖用（實(shí)際電路較復(fù)雜）。

16.1蘋果充電線電路保護(hù)

雷卯電子推薦選用P‐18V MOSFET

17.1 低VF 肖特基電源防反接方案

雷卯采用3顆低壓降SKY，相比只用1顆功耗更低，可以防止元器件過熱

（兩者正常工作損耗對(duì)比公式：

1.采用1顆SS34LVFA：P=VF*IF=0.42V*3A=1.26W

2.采用1顆SS34LVFA：P=VF*IF=0.31V*1A*3=0.93W)

用于直流電源接口的浪涌保護(hù)，可根據(jù)電源所處環(huán)境選擇合適保護(hù)電流的TVS和SKY器件，有效用 于防反接。

滿足ISO61000‐4‐2（等級(jí)4）接觸放電30kV，空氣 放電30kV。如需滿足IEC61000‐4‐5浪涌高等級(jí)測(cè) 試需選用大功率SMC封裝器件。

17.2 低IR 肖特基電源防反接方案

雷卯采用2顆低漏流SKY，每條電源線各一顆，低漏電流更節(jié)能，可應(yīng)用在漏電流大的開關(guān)電源 中。

用于滿足直流電源接口的浪涌保護(hù)，可根據(jù)電源所處環(huán)境選擇合適保護(hù)電流的TVS和SKY器件，有 效用于防反接。

滿足ISO61000‐4‐2（等級(jí)4）接觸放電30kV，空氣 放電30kV。如需滿足IEC61000‐4‐5浪涌高等級(jí)測(cè) 試需選用大功率SMC封裝器件。

本方案特別適合一端電池，一端充電的防反接，特別節(jié)能

18.1 DCDC直流轉(zhuǎn)換電源浪涌保護(hù)

方案優(yōu)點(diǎn)：用于滿足DCDC直流轉(zhuǎn)換12V/24V電源浪涌保護(hù)，肖特基防反接保護(hù)，電源所處環(huán)境選擇合適保護(hù)電流的TVS器件，TVS選用雷卯SM8S系列，大功率6600W，滿足IEC61000-4-5浪涌高等 級(jí)測(cè)試。

19.1 碳化硅SIC新能源汽車充電樁方案

方案應(yīng)用背景：電動(dòng)汽車充電，要求高功率、高直流電、大容量、高壓電池快速充電、高可靠性、高效率、最少的產(chǎn)熱量，所以需要一顆損耗小，速度快，高功率器件。雷卯碳化硅SIC 二極管和SIC MOSFET可應(yīng)用在充電樁的重要電路PFC和全橋LLC，改善功率因數(shù)，提高系統(tǒng)效率和可靠性。

方案優(yōu)點(diǎn)： 雷卯SIC二極管反向恢復(fù)時(shí)間快、高耐壓、極低開關(guān)損耗。雷卯SIC MOSFET開關(guān)切換速度快、能做到高耐壓大電流、高效率、高功率密度、模塊體積小而輕，成本更低。

20.1 車輛點(diǎn)火系統(tǒng)防雷防靜電防反接方案

方案優(yōu)點(diǎn)：雷卯采用單路器件保護(hù)，電容<30PF，可以保證信號(hào)完整性的同時(shí)，可防反接， 通過靜電測(cè)試。滿足IEC61000-4-2（等級(jí)4）接觸放電25kV，空氣放電30kV。

雷卯有詳細(xì)的方案布線圖，和推薦型號(hào)參數(shù)。請(qǐng)聯(lián)系雷卯EMC小哥索要。

雷卯主要提供防靜電TVS/ESD以及相關(guān)EMC元器件（放電管TSS/GDT、穩(wěn)壓管ZENER、壓敏電阻MOV、整流二極管RECTIFIER、自恢復(fù)保險(xiǎn)絲PPTC、場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET、電感）。

 雷卯圍繞EMC電磁兼容服務(wù)客戶，自建免費(fèi)實(shí)驗(yàn)室為客戶測(cè)試靜電ESD（30KV）、群脈沖EFT(4KV)、浪涌（8/20，10/700 10/1000）、汽車拋負(fù)載（7637 5a/5b）和元器件的性能測(cè)試等。Leiditech緊跟國(guó)內(nèi)外技術(shù)更新脈搏，不斷創(chuàng)新EMC保護(hù)方案和相關(guān)器件，目標(biāo)方向?yàn)樾》庋b，大功率，為國(guó)產(chǎn)化替代提供可信賴方案和元器件。