从静电到浪涌，全面防护：雷卯多电压等级电源保护设计方案汇总

在当今数字化、电气化日益加速的时代，电子设备和电力系统面临着前所未有的挑战，其中静电放电(ESD)、浪涌以及雷击等瞬态事件成为了威胁设备稳定性和寿命的关键因素。从精密的消费电子产品到工业级控制系统，从智能家居到新能源汽车，每一个环节的电源安全都至关重要。为了确保系统的可靠运行和数据的安全传输，设计并实施有效的电源保护方案成为工程师们不可忽视的任务。

雷卯汇集了一系列针对不同电压等级和应用场景的电源保护解决方案，涵盖了从低电压的逻辑电平保护到高电压的工业及汽车电源系统防雷设计，旨在为电源系统设计师、电子产品开发人员及系统集成商提供一个全面、系统的参考指南。无论是面对1.8V的微弱信号线路，还是挑战高达DC64V乃至新能源汽车充电桩的复杂需求，您都将在这里找到量身定制的保护策略和技术洞察。

让雷卯带您开启这段电源保护的探索之旅，为您的项目注入坚不可摧的安全防线。

1.0 1.8V VCC电源静电保护方案

方案优点：用于满足IC VCC 1.8V的静电浪涌保护，雷卯根据电源所处环境选择合适保护电流的ESD器件；I/O接口选择ESD01811CDN,，保证信号完整性的同时，通过静电测试。

满足IEC61000-4-2，等级4，接触放电30KV，空气放电30KV。

1.1 2.5V Vbus电源静电保护方案

方案优点：用于满足IC VCC 2.5V的静电浪涌保护，雷卯根据电源所处环境选择合适保护电流的ESD器件；高速传输接口选择超低电容ULC0511CDN，保证信号完整性的同时，通过静电测试。

满足IEC61000-4-2，等级4，接触放电30KV，空气放电30KV。

2.1 3.3V Vbus电源静电保护方案

方案优点：用于满足IC VCC 3.3V的静电浪涌保护，雷卯根据电源所处环境选择合适保护电流的ESD器件；高速传输接口选择超低电容ULC0511CDN，保证信号完整性的同时，通过静电测试。

满足IEC61000-4-2，等级4，接触放电30KV，空气放电30KV。

3.1 3.7V锂电静电浪涌保护方案

(在TVS后端电路加上采样电阻，其目的是用于阻流，让TVS更加利于释放浪涌，从而保护后端电路。)

电路板布局对抑制静电放电、电快速瞬变（EFT）至关重要以及电涌瞬变。建议遵循以下准则：

1将TVS ESD尽可能靠近输入端子或接头。

2 TVS ESD受保护线路之间的路径长度应最小化。

3尽量减少平行信号路径。

4避免保护导体与未保护导体并联运行。

5最小化所有印刷电路板（PCB）导电回路，包括电源和接地回路。

6尽可能减少对地瞬态返回路径的长度。

7避免使用到公共接地点的共享瞬态返回路径。

8尽可能使用地平面。对于多层PCB，使用接地通孔。

手机的电池一般为4．2－－4．5V的电压，超过可能充鼓手机电池。针对电池端的精准保护，雷卯电子推荐选用4.5V TVS。

4.1 5V直流电源浪涌保护方案

方案优点：用于满足5V直流电源接口的浪涌保护，雷卯根据电源所处环境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。

5.1 9V直流电源浪涌保护方案

方案优点：用于满足9V直流电源接口的浪涌保护，雷卯根据电源所处环境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30KV，空气放电30KV。如需满足IEC61000-4-5  浪涌高等级测试需选用大功率SMC器件。

6.1 12V直流电源浪涌保护方案

方案优点：用于满足12V直流电源接口的浪涌保护，雷卯根据电源所处环境选择合适保护电流的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。

6.2 12V汽车电源浪涌保护方案

方案优点：用于满足前装汽车的ISO7637‐2 5A5BA测试，雷卯采用单独大功率的TVS或PTC+TVS的组合方案，满足ISO10605‐2，等级4，接触放电15KV，空气放电25KV。

7.1 15V直流电源浪涌保护方案

方案优点：用于满足15V直流电源接口的浪涌保护，雷卯根据电源所处环境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。

8.1 18V直流电源浪涌保护方案

方案优点：用于满足18V直流电源接口的浪涌保护，雷卯根据电源所处环境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。

9.1 24V直流电源浪涌保护方案

方案优点：用于满足24V直流电源接口的浪涌保护，雷卯根据电源所处环境选择合适保护电流的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。

9.2 24V汽车电源浪涌保护方案

方案优点：用于满足前装汽车的ISO7637‐2 5A5B测试，满足苏标，雷卯采用单独大功率的TVS或 PTC+TVS的组合方案，满足ISO10605‐2，等级4，接触放电15KV，空气放电25KV。

9.3 24V DC直流电源防雷2KV，小体积低残压

最近很多客户报告直流电源产品雷击防护不过关，导致产品在使用中频频宕机，损失惨重。

是的，大家一直认为防雷是提高可靠性需要大量投入成本的问题，现在雷卯电子推出小体积可以防护DC24直流2KV的新方案，供大家测试验证。

在此也给大家做一个和传统防雷方案的对比。

1.传统方案DC电源防雷

传统防护方案是GDT（3R090‐5S）+MOV（10D470KJ）+Inductor+TVS(SMCJ24CA)的组合保护，该方案特点是可以保护到4KV的浪涌，残压水平经测试在40V左右，后端LDO的耐压水平需要比较大 的余量。

为什么需要这么多的器件呢？

其实防雷保护讲究一个分层分级，雷击浪涌一层一层分解，降低到最后的TVS身上，就可以安 排保护IC了。

GDT 用于防大浪涌，大雷击，但是他是属于开关型保护器件，测试过程中会有续流，所以需要 用上MOV压敏来阻断需求，他们是天生的防雷组合，在所有防雷器中都是相亲相爱的一对。

GDT陶瓷放电管还有一个缺点，就是防雷速度慢，残压很高100V 以上，所以需要用TVS继续降 压。

但TVS的反应速度很快，如果和GDT并联放置，会导致TVS直接烧毁，所以在TVS之前需要设置退 藕电路。电感和PTC是很好的选择。这就是这个电路为啥这么复杂的原因。

2. 雷卯优化新方案：单器件DC电源防雷2KV

如果客户需求没那么高，只需要2KV防雷，我们怎么设计呢？如下图

2KV的浪涌测试的示波器电压截图，典型最大值32V

LM1K24CA特性:

1. 封装小SMB

2. 低残压，VC=35V，可以减小LDO或DC‐DC的耐压成本

3. 单颗可以保护水平到2KV

9.4 28V直流电源浪涌保护方案

10.1 36V直流电源浪涌保护方案

方案优点：用于满足36V直流电源接口的浪涌保护，雷卯根据电源所处环境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。

11.1 48V直流电源浪涌保护方案

方案优点：用于满足48V直流电源接口的浪涌保护，雷卯根据电源所处环境选择合适保护电流的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。

11.2 室外设备48V直流电源浪涌保护方案

方案优点：满足室外设备48V直流电源接口的浪涌保护，雷卯给出两种方案供参考。根据设备电源运行环境选择合适保护电流的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器件。

11.3 DC64V直流电源6KV浪涌保护方案

方案优点：DC64V浪涌保护雷卯采用二级防护，一级采用压敏电阻做大电流吸收，二级采用TVS做精确钳位，中间采用电感做退藕，满足IEC61000-4-2，等级4，接触放电8KV，空气放电15KV,满足8/20uS组合波差模、共模6KV测试。

11.4 -48VDC无续流电源浪涌保护方案

方案优点：用于满足-48V直流电源接口的浪涌保护.

防护等级 8/20μs  CM/DM:20KA

12.1 AC 110V交流电源浪涌保护方案

方案优点：用于满足110V交流电源接口的浪涌保护，雷卯根据电源所处环境选择不同级别的保护器件，满足IEC61000‐4‐5 4KV~8KV不同级别的测试。

12.2 AC 220V交流电源浪涌保护方案

方案优点：用于满足220V交流电源接口的浪涌保护，雷卯根据电源所处环境选择不同级别的保护器件，满足IEC61000‐4‐5 4KV~8KV不同级别的测试。

13.1 AC 380V交流电源浪涌保护方案

方案优点：用于满足380V交流电源接口的浪涌保护，雷卯根据电源所处环境选择不同级别的保护器件，满足IEC61000‐4‐5 4KV~8KV不同级别的测试。

14.1 LED电源整流方案

IBS封装整流桥，是业界目前最小尺寸的贴片整流桥。  IB‐S系列专业用于LED照明领域。

整流桥由四个二极管组成，在电路中起整流作用，不仅可以连接交流电转化为直流电，也可以连接直流电使直流电输出无极性。可以运用于LED智能照明的开关电源、灯珠等。

15.1 手机快充PD/TYPE-C 接口保护

PD的全名叫做USB Power Delivery Specification，是USB的标准化组织推出的一个快速充电的标准。 本方案采用leiditech SD24CW（封装SOD‐323 24V）可以有效保护插拔静电和浪涌，已在大量案例 中成熟应用。

（USB PD 快充15W 27W 45W）

1. VBUS为手机充电供电

2. CC1/CC2为配置通道（Configuration Channel）  CC1/CC2管脚主要作用：

a.探测数据线的连接、区分数据线正反面插入、区分主从设备  b.配置VBUS(有USB TYPE_C和USB Power Delivery两种模式)

c.配置其它模式，如音频配件时

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部分方案中会运用到TX1/RX1 TX2/RX2 D+D‐管脚

TX1/RX1 TX2/RX2为USB3.1数据传输，在现在Type‐c类型手机只使用了其中一组 D+D‐为USB2.0数据传输信号

更多大电流静电浪涌保护、小封装ESD可看下表

15.2 USB-PD快充电源接口静电浪涌保护方案

此方案优点：雷卯给出的解决方案的可接受输入范围为90 VAC ~ 265 VAC，输出范围为5 V ~ 20 V，最大输出功率为65 W。以下是拓扑图，输出端加一颗TVS ，可以对静电浪涌有一定防护，保护后级输出电子设备，此拓扑仅供参考TVS放置位置用，不作为实际电路图用（实际电路较复杂）。

16.1苹果充电线电路保护

雷卯电子推荐选用P‐18V MOSFET

17.1 低VF 肖特基电源防反接方案

雷卯采用3颗低压降SKY，相比只用1颗功耗更低，可以防止元器件过热

（两者正常工作损耗对比公式：

1.采用1颗SS34LVFA：P=VF*IF=0.42V*3A=1.26W

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

用于直流电源接口的浪涌保护，可根据电源所处环境选择合适保护电流的TVS和SKY器件，有效用 于防反接。

满足ISO61000‐4‐2（等级4）接触放电30kV，空气 放电30kV。如需满足IEC61000‐4‐5浪涌高等级测 试需选用大功率SMC封装器件。

17.2 低IR 肖特基电源防反接方案

雷卯采用2颗低漏流SKY，每条电源线各一颗，低漏电流更节能，可应用在漏电流大的开关电源 中。

用于满足直流电源接口的浪涌保护，可根据电源所处环境选择合适保护电流的TVS和SKY器件，有 效用于防反接。

满足ISO61000‐4‐2（等级4）接触放电30kV，空气 放电30kV。如需满足IEC61000‐4‐5浪涌高等级测 试需选用大功率SMC封装器件。

本方案特别适合一端电池，一端充电的防反接，特别节能

18.1 DCDC直流转换电源浪涌保护

方案优点：用于满足DCDC直流转换12V/24V电源浪涌保护，肖特基防反接保护，电源所处环境选择合适保护电流的TVS器件，TVS选用雷卯SM8S系列，大功率6600W，满足IEC61000-4-5浪涌高等 级测试。

19.1 碳化硅SIC新能源汽车充电桩方案

方案应用背景：电动汽车充电，要求高功率、高直流电、大容量、高压电池快速充电、高可靠性、高效率、最少的产热量，所以需要一颗损耗小，速度快，高功率器件。雷卯碳化硅SIC 二极管和SIC MOSFET可应用在充电桩的重要电路PFC和全桥LLC，改善功率因数，提高系统效率和可靠性。

方案优点： 雷卯SIC二极管反向恢复时间快、高耐压、极低开关损耗。雷卯SIC MOSFET开关切换速度快、能做到高耐压大电流、高效率、高功率密度、模块体积小而轻，成本更低。

20.1 车辆点火系统防雷防静电防反接方案

方案优点：雷卯采用单路器件保护，电容<30PF，可以保证信号完整性的同时，可防反接， 通过静电测试。满足IEC61000-4-2（等级4）接触放电25kV，空气放电30kV。

雷卯有详细的方案布线图，和推荐型号参数。请联系雷卯EMC小哥索要。

雷卯主要提供防静电TVS/ESD以及相关EMC元器件（放电管TSS/GDT、稳压管ZENER、压敏电阻MOV、整流二极管RECTIFIER、自恢复保险丝PPTC、场效应管MOSFET、电感）。

雷卯围绕EMC电磁兼容服务客户，自建免费实验室为客户测试静电ESD（30KV）、群脉冲EFT(4KV)、浪涌（8/20，10/700 10/1000）、汽车抛负载（7637 5a/5b）和元器件的性能测试等。Leiditech紧跟国内外技术更新脉搏，不断创新EMC保护方案和相关器件，目标方向为小封装，大功率，为国产化替代提供可信赖方案和元器件。

审核编辑 黄宇