上海雷卯电子：三级浪涌防护及退耦设计

Release time：2023-08-30
author：AMEYA360
source：网络
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　　三级浪涌防护及退耦设计

　　浪涌(surge)也叫突波、瞬变(voltagetransient)，是电路短路、电源切换或大型发动机开关机引起的电流瞬间超出稳定值峰值的突发现象，一般指发生在几百万分之一秒时间内的一种尖峰脉冲，通常包括浪涌电压和浪涌电流。

上海雷卯电子：三级浪涌防护及退耦设计

　　01、浪涌防护原理

　　浪涌的危害性非常大，可使电路瞬间烧坏，而浪涌保护就是利用线性元器件对高频(浪涌)的敏感设计的保护电路，简单而常用的是并联大小电容和串联电感。对于商用设备，一般通过含有浪涌阻绝装置的产品吸收突发的尖峰能量，保护连接设备免受浪涌损害。

　　在电路设计中，一般遵循“多级防护、逐级削减”的原则，组合使用多种保护元器件方案，实现系统级、高可靠的浪涌防护。

　　第一级保护

　　大多数防护电路中，第一级是最容易引入雷电等尖峰的端口。

　　对于建筑物进线口、AC电源输入端口等应用，这些场合选取气体放电管等大通流保护器件，如GDT、SPG、TSS、信号类防雷模块(SPD)等。在直流电路可以适用高灭弧电压的GDT，类似雷卯电子的2R350-8LH,可以用于DC24V的直接跨接，

　　02、浪涌两级保护方案

　　对于电源端口场合，第一级防护一般选用能够承受较高电压或较大电流的箝位型大通流保护器件。若在电源端口选用开关型保护器件，过电压时开关型器件导通后电压较低，本身影响系统的供电电压，另一方面系统电压有可能会维持一直处于导通状态不能正常断开，系统长时间通过较大的电流(如A级电流)可能对电路板造成致命伤害，甚至引起火灾。

　　03、MOV加GDT保护方案

　　针对电源端口第一级箝位型过电压保护器件，一般选取金属氧化物压敏电阻(MOV)、超大功率TVS(hyperfix)，或由这几种器件组合而成的防雷模块(SPD)等。当然，低速信号端口也可选择箝位型器件进行第一级防护，但前提是箝位型器件的结电容不能影响通信线路的正常通信。

　　第二级保护

　　第二级防护与第一级防护类似，一般选用反应速度快箝位电压低的TVS、ESD等。

　　在第二级，过于突出的尖峰脉冲已经被第一级削掉，只剩下小于第一级阈值的干扰信号、EMI以及二次产生的噪声。其中，ESD专为门防静电元件，由多个二极管或TVS组合而成，适用于高速数据线路ESD防护，如HDMI、USB3.0、IEEE1394等。

　　退耦元器件

　　退耦元件具有一定阻抗，作用是保证两级过电压保护器件协同工作。由于第一级防护器件与第二级防护器件采用的过电压保护器件种类不同，击穿电压大小不同，响应时间不同，只好通过退耦元件进行匹配。

　　设计中，第二级过电压保护器件一般采用响应速度较快的小通流低压器件，浪涌电压冲击时会先导通，退耦器件具有一定的内阻，经过大浪涌电流时，会将退耦元件之前的电压提高到第一级过电压元件的击穿电压之上，第一级元件导通后可泄放大浪涌电流，从而分担了第二级保护器件的压力。如果两级过电压保护器件之间不加退耦器件，这样第二级保护器件就会一直处于先导通状态，当浪涌电流超过第二级元器件能力时便会使其损坏。

　　选择退耦器件时，要根据线路的工作电流大小来选取，如一些信号电路工作电流较小，在保证其正常通信的情况下可选取功率型电阻或自恢复保险丝(PPTC)，退耦电阻一般选取10Ω以内。从浪涌防护角度看，退耦电阻越大越好，但也不能太大，否则会影响线路正常工作电流，需要工程师在电路设计时综合考虑。

　　对于一些输入电流较大的低频线路，可选用电感来进行退耦，电感阻抗的计算公式为Z=2πfL，当确定好退耦阻抗值后，可从公式中计算出所用电感的大小。

　　单TVS防护方案

　　在类似5G基站的防雷设计电路上，对电力的VC箝位电压要求非常高，也可以采用单TVS的保护方案，使用的是雷卯电子的AK系列TVS，类似AK10 AK15 防护10KA级别的TVS，这类方案的特点是残压很低。

　　上面只是一些基本思路，实际应用中要根据每种电路保护元件的特点，取长补短搭配选用，这样才能获得高性价比的电路保护方案，为用户提供高可靠、高性能的电子电子产品，在激烈的市场竞争中获得先机。

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上海雷卯电子：智能车灯技术解析及雷卯静电浪涌解决方案
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上海雷卯电子：智能车灯技术解析及雷卯静电浪涌解决方案

　　从卤素灯到 DLP 投影，汽车大灯的每一次技术跃迁都伴随着可靠性挑战。上海雷卯电子凭借 90% 车规级认证覆盖率，为电源、通信、控制模块提供定制化防护方案，确保“看得清、稳得住”。　　智能控制：ADB大灯让灯光“主动思考”　　ADB(自适应远光灯系统)通过摄像头与算法联动，动态调节光束：　　· 技术原理：采用二级架构(Boost+Buck 电源模块)，支持多通道恒流输出，可自动遮蔽强光区域(如宝马7系的14分区LED光源)。　　· 高端标配：奔驰S级、奥迪A8等车型可识别150米外车辆，动态调整光束;　　· 中端下沉：法雷奥模块化设计将成本降低40%，已应用于丰田 RAV4、大众途观等车型，推动ADB技术下沉。　　交互投影：DLP大灯开启“光语时代”　　DLP(数字光处理)技术通过百万像素级投影实现智能交互：　　· 核心应用：投射车道线辅助驾驶、导航箭头、行人警示符号(如欧司朗 MicroLED 模组实现 19,200 像素高精度投影)，甚至自定义动画(如迎宾光毯)，提升人车交互体验。　　· 技术趋势：与自动驾驶协同，华为智能灯光系统可向行人投射“安全通过”信号，增强道路沟通能力。　　雷卯车规级EMC解决方案　　随着大灯的智能化，静电干扰(ESD)、浪涌电压(Surge)、电磁兼容(EMC)成为关键挑战。车灯模块提供定制化防护方案，确保系统在-40℃~+85℃宽温环境稳定运行。　　1.电源系统防护：应对抛负载与电压突变　　· 典型场景：发动机启动时的 12V/24V 电源瞬态过压(如 12V 系统可能出现 40V 浪涌)，易损坏 LED 驱动电路。　　· 解决方案：TVS 二极管(如 SM8S24CA，6.6kW 峰值功率)与自恢复保险丝组合，响应时间<1ns，符合 ISO 7637-2 抛负载测试标准，已应用于大众、蔚来等车型的 LED 光源驱动。　　2.通信总线防护：保障数据链路稳定　　3. GPIO接口防护：单路与多路集成方案　　单路防护：ESDA05CP(DFN1006 封装，5V 耐压，满足IEC61000-4-2，等级4，接触放电8kV，空气放电15kV)，适用于独立开关信号;　　多路集成：SDA05W5(SOT-353 封装，单颗保护 4 路，满足IEC61000-4-2，等级4，接触放电8kV，空气放电15kV)，简化 PCB 布局。
2025-04-08 13:55 reading：172
上海雷卯电子：一文搞懂闩锁效应，电路里的“定时炸弹”与防护指南
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上海雷卯电子：一文搞懂闩锁效应，电路里的“定时炸弹”与防护指南

　　CMOS 工艺中的寄生晶闸管(SCR)结构，是由 NMOS 和 PMOS 的寄生 NPN/PNP 晶体管相互连接形成的。这些寄生晶体管平时处于关闭状态，但当受到电压尖峰、静电干扰或高温时，会触发正反馈环路，导致电流在芯片内部无限放大，最终烧毁芯片或迫使系统断电。这一现象即为闩锁效应。　　如何快速判断电路是否存在闩锁?　　1.如果遇到以下情况，可以是闩锁在作祟：　　电流突然激增：芯片耗电猛增，远超正常工作电流。　　电压突然暴跌：电源电压“断崖式下跌”， 导致芯片复位或功能紊乱。　　高温更易崩溃：芯片在高温环境下(如>85℃)更容易触发闩锁。　　2.检测方法：　　静电测试：模拟人体接触放电，验证芯片抗ESD能力(IEC 61000-4-2)。　　浪涌测试：模拟雷击或电源波动，测试电路稳定性(IEC 61000-4-5)。　　电脑模拟：用仿真工具(如TCAD)预判寄生结构的触发阈值，优化设计。　　不同器件的“触发门槛”与防护方案　　雷卯电子的“防闩锁武器库”　　1. 高功率接口：TVS二极管 + 自恢复保险丝　　TVS二极管：纳秒级响应，将电压尖峰箝位至安全阈值，防止寄生晶体管触发。　　自恢复保险丝(PPTC)：过流时自动断开电路，故障排除后自动复位，避免持续损坏。两者协同可阻断闩锁触发条件。　　2.低电压/高速接口：ESD静电防护　　低电容ESD器件：像“防静电外套”一样，包裹芯片接口，防止静电“电击”触发闩锁，同时不影响信号速度(如USB、HDMI)。　　雷卯推荐的“防闩锁武器”清单　　总结：防闩锁要点　　1.设计时“防微杜渐”：　　电源去耦：芯片电源引脚并联0.1μF陶瓷电容，抑制电压毛刺。　　布局优化：缩短敏感信号线长度，减少寄生电容耦合;增加衬底和阱的接地接触，降低寄生电阻。。　　版图设计：在I/O区域添加Guard Ring(环形接地层)，阻止载流子扩散触发闩锁。　　2.器件选型“硬核防御”：　　高功率接口选TVS，PPTC防过流，低压高速信号选ESD，像给电路穿“防弹衣”。
2025-04-01 09:18 reading：217
上海雷卯电子：浅谈汽车系统电压优缺点分析
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上海雷卯电子：浅谈汽车系统电压优缺点分析

　　汽车电气系统的电压等级选择直接影响整车性能、能效和兼容性。以下是 12V、24V、48V 系统的简单介绍，包括技术特点、优缺点及典型应用场景。　　汽车电气系统的发展随着车辆电子设备的增多和对能效要求的提高，电压等级也在逐步提升，从传统的12V电压系统 、24V电压系统，到目前在逐步推广的48V电压系统。　　首先，12V系统是传统的汽车电气系统，已经存在了很多年。几乎所有传统燃油车都使用12V系统。它的优点可能包括成熟的技术、广泛的配件支持以及较低的成本。但缺点可能是在高功率需求下表现不足，比如启动电机、大功率音响或现代电子设备较多时，因为功率增大，电压较低，P=V x I, 所以电流会很大，导致线损增加(功率损耗P=I2R)，需要更粗的线缆，增加重量和成本,车辆系统内也会显得更加的拥挤。　　24V系统，常见于商用车、卡车或大型车辆。24V系统的优点可能是更高的功率输出，同样的功率下电流减半，减少线损和线径，适合更大功率需求的设备。　　48V系统是近年来随着混合动力和节能需求兴起的中压系统，尤其在轻度混合动力车辆中应用较多。现在的汽车需要比几年前的汽车更多的动力。除了发动机、车灯、收音机、电动天窗、电动助力转向、网络和信息娱乐等基本功能，现在还会集成很多与安全和便捷性有关的其他功能，这些功能通常会归入高级驾驶辅助系统 (ADAS) 范畴内。ADAS系统对电池提出了更高的要求，需要更多的电力，如用12V系统难以支撑，如使48V系统，能够支持更多高功率设备如电动增压器、空调压缩机等，同时减少电流，降低线损，线缆更细更轻。此外，48V系统可以更好地支持能量回收，提高燃油经济性。不过缺点可能涉及更高的系统成本，安全性问题(更高的电压需要更好的绝缘和保护)，以及现有供应链可能还未完全适应48V系统，配件和维修可能更复杂。　　对比表格如下：　　未来趋势48V轻混普及，48V系统将成为燃油车节能升级的主流选择。随着 48V 系统融入电动汽车的电气架构，车辆得以实现更为高效的能量传输，同时显著减轻重量、降低成本。这一变革不仅全面提升了车辆的整体性能，还为未来电动汽车的技术演进筑牢了根基。不过，要充分释放 48V 系统的潜力，设计师们仍需攻克电气系统布局的复杂性、电池管理的精准性以及安全性保障等诸多难题。展望未来，随着技术的持续迭代，48V 系统必将在电动汽车领域中扮演愈发关键的角色，成为推动行业进步的核心驱动力。　　浪涌保护对于48V 电源系统也是重要环节，上海雷卯发挥自己的技术专长，作为专业的防护器件供应商，拥有先进的技术与丰富的经验，针对 48V 系统研发出一系列高效浪涌保护方案。助力众多车企提升 48V 系统可靠性，有效降低因浪涌冲击导致的故障风险，为 48V 系统在电动汽车领域的广泛应用保驾护航。关于浪涌防护下期分享。
2025-03-07 13:36 reading：268
上海雷卯电子：空气放电与接触放电的对比解析
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上海雷卯电子：空气放电与接触放电的对比解析

　　空气放电与接触放电的对比解析　　在现代电子产品无处不在。从日常使用的智能手机、平板电脑，到工业领域的精密仪器，其稳定性和可靠性至关重要。而静电放电(ESD)作为影响电子产品性能的关键因素，可能会导致设备故障、数据丢失甚至永久性损坏。其中，空气放电和接触放电是 ESD 测试中最为常用的两种方法，两者在测试原理、适用场景、测试效果等方面存在诸多差异。深入对比有助于优化 ESD 防护设计，提升产品质量。　　一、空气放电与接触放电对比　　整理空气放电和接触放电主要差异列表如下：　　标准规定：接触放电是优先选择的试验方法，空气放电则用于不能使用接触放电的场合(如表面涂有绝缘层、计算机键盘缝隙等情况)。对于有金属外壳或对外接口的大部分产品或设备，目前这两种试验方法通常都被用户要求进行。　　二、ESD抗扰度试验标准IEC61000-4-2/GB-T 17626.2　　测试等级　　GB/T 17626.2-2018(中国国家标准)， IEC 61000-4-2:2008 + A1:2023(国际电工委员会标准)两者内容技术等效，GB/T 等同采用IEC标准。 两种试验方法的电压等级如下表。等级越高越严格。　　三、防护策略　　1、接触放电防护策略　　低阻抗接地设计：金属外壳、接口等导电部件通过多点接地，接地阻抗需<1Ω。　　瞬态电流分流： 在接口(如USB、HDMI)处并联TVS二极管(响应时间<1ns)，电源输入/输出端增加ESD防护器件(如PESD、TVS阵列)。　　上海雷卯整理出各种接口防护放入“EMC电磁兼容社区”小程序，可以查阅参考。　　PCB回路面积：减小PCB 电源和信号回路面积。　　结构设计强化：金属部件绝缘隔离：外露金属(按键、螺丝)通过绝缘垫片与内部电路隔离。使用导电泡棉填充外壳缝隙，防止ESD通过缝隙侵入。　　2、空气放电防护策略　　绝缘与屏蔽设计：表面绝缘处理和电磁屏蔽。　　减少耦合路径：缝隙和孔径控制，共模干扰抑制。外壳缝隙宽度<0.5mm(避免电弧穿透)，或设计迷宫结构延长放电路径。散热孔采用蜂窝状结构，孔径<1mm并增加金属网屏蔽。信号线使用共模扼流圈(CMC)，抑制高频辐射干扰。　　软硬件协同防护：MCU程序增加看门狗(Watchdog)和状态自检，ESD触发后自动复位。关键数据存储采用ECC校验或双备份机制，防止数据篡改。　　测试验证：预测试使用静电枪扫描设备表面，识别薄弱点，上海雷卯有静电浪涌测试实验室，可以提供免费测试验证。如有需求请联系AMEYA360。　　四、总结：　　总之，接触放电防护核心是“疏导”，通过低阻抗接地和瞬态抑制器件快速泄放能量。空气放电防护：核心是“隔离”，利用屏蔽和绝缘阻断电弧路径，减少耦合干扰。　　总结实际生活中需结合两种策略：　　1、金属外壳设备：接地+屏蔽层+接口TVS　　2、塑料外壳设备：防静电涂层+内部屏蔽罩+共模扼流圈+TVS。　　Leiditech雷卯电子致力于成为电磁兼容解决方案和元器件供应领导品牌，供应ESD，TVS，TSS，GDT，MOV，MOSFET，Zener，电感等产品。雷卯拥有一支经验丰富的研发团队，能够根据客户需求提供个性化定制服务，为客户提供最优质的解决方案。
2025-02-11 13:10 reading：501
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