上海雷卯：静电放电ESD三种模型及其防护设计 ​

Release time：2023-09-14
author：AMEYA360
source：上海雷卯
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　　静电放电ESD三种模型及其防护设计

　　ESD：Electrostatic Discharge，即是静电放电，每个从事硬件设计和生产的工程师都必须掌握ESD的相关知识。为了定量表征ESD特性，一般将ESD转化成模型表达方式，ESD的模型有很多种，下面介绍常用的三种：

　　1.HBM：Human Body Model，人体模型：(1500Ω±10% / 100PF±10%) 该模型表征人体带电接触器件放电，Rb为等效人体电阻，Cb为等效人体电容。等效电路如下图。图中同时给出了器件HBM模型的ESD等级。

上海雷卯：静电放电ESD三种模型及其防护设计 ​

　　2.MM：Machine Model，机器模型：(0Ω±10% / 200PF±10%) 机器模型的等效电路与人体模型相似，但等效电容(Cb)是200pF，等效电阻为0，机器模型与人体模型的差异较大，实际上机器的储电电容变化较大，但为了描述的统一，取200pF。由于机器模型放电时没有电阻，且储电电容大于人体模式，同等电压对器件的损害，机器模式远大于人体模型。

上海雷卯：静电放电ESD三种模型及其防护设计 ​

　　3.CDM：Charged Device Model，充电器件模型：半导体器件主要采用三种封装型式(金属、陶瓷、塑料)。它们在装配、传递、试验、测试、运输及存贮过程中，由于管壳与其它绝缘材料(如包装用的塑料袋、传递用的塑料容器等)相互磨擦，就会使管壳带电。器件本身作为电容器的一个极板而存贮电荷。CDM模型就是基于已带电的器件通过管脚与地接触时，发生对地放电引起器件失效而建立的，器件带电模型如下：

上海雷卯：静电放电ESD三种模型及其防护设计 ​

　　器件的ESD等级一般按以上三种模型测试，大部分ESD敏感器件手册上都有器件的ESD数据，一般给出的是HBM和MM。

　　通过器件的ESD数据可以了解器件的ESD特性，但要注意，器件的每个管脚的ESD特性差异较大，某些管脚的ESD电压会特别低，一般来说，高速端口，高阻输入端口，模拟端口ESD电压会比较低。

　　ESD防护是一项系统工程，需要各个环节的控制。下图是一个ESD防护的流程图：

上海雷卯：静电放电ESD三种模型及其防护设计 ​

　　ESD防护设计可分为单板防护设计、系统防护设计、加工环境设计和应用环境防护设计，单板防护设计可以提高单板ESD水平，降低系统设计难度和系统组装的静电防护要求。当系统设计还不能满足要求时，需要进行应用环境设计防护设计。ESD敏感器件在装联和整机组装时，环境的ESD直接加载到器件，所以加工环境的ESD防护是至关重要的。

　　一般整机、单板、接口的接触放电应达到±2000V(HBM)以上的防护要求。器件的ESD防护设计是在器件不能满足ESD环境要求的情况下，通过衰减加到器件上的ESD能量达到保护器件的目的。ESD是电荷放电，具有电压高，持续时间短的特点，根据这些特点，ESD能量衰减可通过电压限制、电流限制、高通滤波、带通滤波等方式实现，所以防护电路的形式多种多样。

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上海雷卯电子：光电传感器的静电浪涌防护电路设计
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上海雷卯电子：光电传感器的静电浪涌防护电路设计

　　光电传感器简介和作用　　光电传感器通过光信号的发射、反射或遮挡，实现物体检测、距离测量等功能，广泛应用于工业自动化(产线计数)、智能物流(AGV 导航)、安防监控(红外报警)等场景。　　光电传感器原理　　典型的对射型/ 漫反射型光电传感器，核心是 “光→电信号转换电路”，配合 LED 状态指示和晶体管驱动负载(如继电器)，利用光电效应实现物理量检测的器件：　　1. 发射端：产生光信号(如红外 LED、激光二极管);　　2. 接收端：光敏元件(如光敏二极管、光敏电阻)将光信号转换为电信号;　　3. 信号处理电路：放大、整形电信号，输出至 MCU 或控制系统。(光电传感器典型系统框图)　　静电浪涌防护方案设计　　上海雷卯电子采用 “分类防护” 策略，从电源端到信号接口构建防护体系：　　01 电源端(棕线 + 蓝线)防护　　风险：10~30V 电源易受浪涌冲击(如雷击感应的上百伏脉冲)，直接损坏主电路。　　雷卯方案：在棕线与蓝线之间并联小体积、高功率的 TVS 管SMBJ33CA：覆盖 10~30V 工作范围，留有余量;峰值脉冲功率(Pₚ)400W(IEC 61000-4-5 标准浪涌);响应时间≤1ns(快速钳位)。　　02 信号输出端(黑、橙)线防护　　风险：负载端的静电(如继电器触点打火)反向侵入，击穿晶体管集电极。　　雷卯方案：在黑线、橙线与蓝线之间各并联小体积的ESD二极管SD36C，SOD323超小封装，进行静电浪涌二极防护，覆盖10-30V电源电压，满足IEC61000-4-2，等级4，接触放电30kV，空气放电30kV。　　03 控制输入端(粉线)防护　　雷卯方案：在粉线控制端与蓝线之间并联小体积的 ESD二极管ESDA05CP30，有效保护主控MCU，满足IEC61000-4-2，等级4，接触放电30kV，空气放电30kV。　　上海雷卯电子(Leiditech)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。
2025-06-27 11:55 reading：244
上海雷卯电子：二轮车定位器电池静电浪涌防护方案
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上海雷卯电子：二轮车定位器电池静电浪涌防护方案

　　二轮车定位器是电动自行车、电动摩托车等两轮交通工具的核心安全设备，集成卫星定位(GPS/BDS/GLONASS)、无线通信(GSM/GPRS)、电池管理等技术。　　定位器可以通过电瓶车的蓄电池直接取电，内部有高压降压转换模块，以适应不同电压范围的电瓶(9V-90V的超宽电压);另一方面定位器内置有备用锂电池，以防止蓄电池摘除后定位模块不工作，失去防盗定位功能;其核心挑战在于应对骑行、充电、存储等场景中电池系统面临的静电与浪涌威胁。　　上海雷卯电子针对定位器的静电浪涌防护方案：　　电源入口：　　雷卯采用SMBJ100CA TVS二极管Vrwm=100V ，适配 48V/60V/72V 电池系统，满电状态(如 72V 电池充电至 86.4V)仍留15%安全裕量;快速箝位浪涌电压，搭配PPTC自恢复保险丝防止过流; 满足 ISO 7637-2 脉冲 3a/b 测试要求，有效抑制电机启停、充电插拔等瞬态干扰。　　雷卯推荐采用SD03CW 对IC电源端口进行静电浪涌保护，适配3.3V工作电压，SOD-323小封装，节省空间。满足IEC61000-4-2，等级4，接触放电30KV，空气放电30KV。　　天线防静电：雷卯采用3.3V低结电容二极管ULC3311CDN或5V低结电容ESD二极管ULC0511CDN30，满足天线接口的静电浪涌保护，超低电容，可以保证信号完整性，满足IEC61000-4-2(等级4)。如需满足IEC61000-4-5浪涌测试在前端设置GDT器件,选用SMD4532-090NF或者2R090-5S等。　　在二轮车定位器的现有主流方案中，除电源、天线外，音频、UI按键、闪存、显示接口、预留USB升级口及传感器I2C接口等，因使用场景下静电浪涌触发概率相对较低，多数方案未强制设计防护，如需详细方案，可关注雷卯电子公众号或联系雷卯EMC小哥。　　雷卯电子(Leiditech)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。
2025-06-23 13:27 reading：243
上海雷卯电子：储能变流器的静电与浪涌防护技术解析
行业新闻

上海雷卯电子：储能变流器的静电与浪涌防护技术解析

　　一、储能变流器(PCS)　　储能变流器(Power Conversion System, PCS)又称功率转换系统，是 储能系统中实现能量双向转换的核心环节，完整的电化学储能系统主要由电池组、电池管理系统(BMS)、能量管理系统(EMS)、功率转换系统(PCS)以及其他电气设备构成，负责完成储能单元与电网 / 负载之间交流电与直流电的双向转换。　　包含以下核心环节：　　二、储能变流器的静电浪涌敏感节点　　基于模块化设计的理念，储能变流器的典型框图如下：　　敏感节点分析：　　三、全链路浪涌防护方案与雷卯电子器件选型　　基于雷击风险评估原则，结合变流器各模块特性，推荐以下防护方案：　　1. 直流侧防护(DC48V)　　一级泄流：雷卯电子推荐在GND与PE之间并接陶瓷气体放电管，为浪涌电流提供高效泄放路径;　　二级精准钳位：雷卯电子采用电压精度±5%、响应时间<1ns 的 TVS 器件(如 SM8S58CA)，将 8/20μs 浪涌峰值钳位至≤93.6V(典型值)，保护后端 MCU 与传感器。支持 400W(室内小功率)~15kW(室外大功率)多功率等级选型;　　后级精细防护：　　串接低内阻PMOS(如 LM5D50P10，RDS (ON)<28mΩ)进行极性防反接，功率损耗较传统二极管降低 60%，适配 20A 以上大功率系统;　　靠近芯片端并联低正向压降(VF)肖特基二极管，抑制负压浪涌;　　电池端专用保护：采用4.5V TVS(SMAJ4.5A)，漏电流 < 1μA，避免锂电池自放电。　　电源接口DC 3.3V/5V　　根据电源所处环境，雷卯电子建议选择合适保护电流的ESD/TVS器件，满足IEC61000-4-2，等级4，接触放电8KV，空气放电15KV。如需满足IEC61000-4-5浪涌高等级测试需选用大功率SMC器件，参见文末推荐表格。　　2. 电网接口交流侧并网防护(220V/380V AC)　　差模/共模浪涌抑制：　　雷卯电子采用MOV(14D471K/20D471K/25D471K)与 GDT(2R600-8L)组合方案，满足 IEC 61000-4-5 的 4kV(室内)~8kV(室外)测试等级;　　MOV 标称电压 470V 匹配交流电网线电压，GDT 冲击电流 10kA 实现大能量泄放。　　3. 控制系统精细化防护　　CAN 总线防护　　雷卯电子选用半导体放电管(TSS，型号 P0300SD)，残压≤25V，反应时间 ns 级　　兼具浪涌与静电防护能力，保证信号完整性：　　满足IEC 61000-4-2 静电等级 4(接触放电 8kV，空气放电 15kV);　　满足IEC 61000-4-5 浪涌 10/700μs(8kV)。　　4. 通信接口强化方案　　千兆网接口(室外场景)　　二级防护方案：　　前级GDT(3R090-5S)泄放大电流，后级 ESD 器件(GBLC03C，0.6PF 低容抗)抑制高频噪声;　　满足IEC 61000-4-2(接触 / 空气放电 ±30kV)、IEC 61000-4-5(6kV 浪涌)，高温环境下传输不丢包。　　RS485 总线　　采用低残压TSS(P0080SC)，容抗 100PF 适配高速信号：　　静电防护等级：接触放电15kV，空气放电 8kV;　　浪涌防护：10/700μs 波形下承受 6kV 冲击。　　四、结语　　上海雷卯电子(Leiditech)配套 EMC 实验室可提供浪涌测试报告与定制化摸底测试服务。针对储能变流器复杂的电磁环境，雷卯可根据客户需求提供 “风险评估-方案设计-器件选型-测试验证” 全流程技术支持，助力提升储能系统可靠性与安全性。　　上海雷卯电子(Leiditech)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。
2025-06-17 11:35 reading：311
上海雷卯电子赋能储能安全：构建全链路防护体系
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上海雷卯电子赋能储能安全：构建全链路防护体系

　　雷卯赋能储能安全 —— 防静电浪涌保护专家　　在新能源产业爆发的今天，储能系统的安全性成为行业核心命题。作为储能系统的“心脏”，电池管理系统(BMS)面临着浪涌冲击、静电干扰、通信稳定性等多重挑战。雷卯作为专业的防护方案和元器件供应商，以专业技术为BMS构建三重安全屏障：　　- 电源防护：采用大功率TVS二极管，实现毫秒级响应浪涌冲击，确保BMS供电稳定，即便在电网波动或雷击场景下也能保障系统运行连续性。　　- 信号防护：ESD静电保护器件为CAN、RS485等信号总线提供抗静电能力，满足接触放电±15kV、空气放电±25kV的严苛标准，保障通信信号零失真传输。　　- 全链路EMC解决方案：雷卯提供覆盖电源、信号、接口的全场景防护，助力客户通过ISO 10605等国际认证，实现安全与能效的双重突破。　　雷卯拥有行业领先的EMC电磁兼容设计整改专家团队。能够提供EMC培训,EMC整改,EMC免费测试，EMC器件选型供应。　　雷卯成功经验,帮客户整改通过《GB/T37408-2019 光伏发电并网逆变器技术规范》。　　场景化解决方案：精准适配多元储能需求　　雷卯针对不同应用场景的差异化需求，定制化开发防护方案，推动储能技术落地：　　- 新能源汽车领域：通过ISO 10605标准认证，防护方案可承受极端静电环境，适配车载BMS高频通信与高可靠性要求，为动力电池安全保驾护航。　　- 工商业储能场景：采用低漏流设计(如SM8S系列)，将待机功耗降至微安级，匹配长时间储能的低自放电需求，尤其适合光伏储能、数据中心备用电源等场景。　　储能行业法规图谱：中欧标准对照与合规指南　　储能产品全球化布局需跨越复杂的法规门槛。雷卯整理了核心产品的中欧法规对照，助企业快速把握合规要点：　　合规要点解析：　　- EMC测试：欧盟EN 55032/55035对应中国GB/T 9254.1(EMI)与GB/T 17626系列(EMS)，需重点关注电磁辐射与抗干扰能力。　　- 并网要求：欧盟EN 50438与中国GB/T 19939(光伏)、GB/T 36547(储能)直接对接，涉及电能质量、保护功能等技术细节。　　电池技术全景透视：成本、性能与应用场景大比拼　　储能技术路线的选择需综合考量成本、寿命、安全性等多维度指标。以下为主流电池类型对比：　　技术趋势洞察：　　- 磷酸铁锂凭借低成本、长寿命优势，仍是当前储能市场的主力选择;　　- 固态电池虽成本高昂，但500Wh/kg+的能量密度与超长寿命，预示着其将成为下一代储能技术的颠覆者;　　- 钠电池在-40℃低温环境下的优异表现，为北方地区储能应用提供了新可能。　　结语：从防护到赋能，雷卯助力储能安全　　在“双碳”目标驱动下，储能产业正从“技术验证”迈向“规模化应用”。雷卯以全链路EMC解决方案为支点，不仅为BMS提供从器件到系统的防护能力，更通过深度解读法规标准、前瞻布局技术路线，助力客户在安全合规的基础上实现技术创新。未来，随着固态电池、钠离子电池等新技术的成熟，雷卯将持续迭代防护方案，与行业共探储能安全与能效的终极答案。　　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。
2025-06-06 11:37 reading：282
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