守护电子世界的脆弱神经：揭秘关键接口的静电与浪涌保护艺术（1）

数据接口的静电和浪涌防护是现代电子系统设计中不可或缺的一部分，其重要性在于保护敏感的电子设备免受外部环境因素造成的损害。静电放电（ESD）和浪涌是两种常见的威胁，它们能够瞬间产生高电压或大电流，对电路造成潜在的破坏。

ESD通常发生在人体或其他物体接近或接触电子设备时，而浪涌则可能由雷击、电力系统故障或其他电磁干扰事件引起。这些瞬态事件可能导致数据接口的物理损坏，数据丢失，或者系统不稳定，从而影响设备的正常运行。特别是在数据中心、工业控制、通信网络等对可靠性要求极高的应用中，一次意外的ESD或浪涌事件就可能引发服务中断，造成巨大的经济损失。

因此，通过使用适当的防护元件如ESD二极管、TVS二极管、气体放电管（GDT）、压敏电阻等，建立多级防护机制，可以有效吸收或导走这些瞬变能量，确保这些关键数据接口的安全与系统的持续运行。

雷卯针对不同的数据接口的不同保护需求提供了各种方案。

eSATA（External Serial ATA）接口是一种基于Serial ATA（SATA）标准的外部接口技术，专为连接外部存储设备而设计。它提供了一种高速、可靠的方式，使用户能够像连接内部硬盘一样方便地接入外部SATA硬盘、SSD或光驱等存储设备，而无需打开计算机机箱。

eSATA接口通过使用与内部SATA相同的信号和数据传输协议，消除了传统USB或Firewire接口可能带来的性能瓶颈，从而能够充分利用存储设备的最大读写速度。

12.1 eSATA 静电保护方案

方案优点：eSATA提供6000Mbit/s的传输速度，雷卯采用集成器件防护,寄生电容<1pf，保证信号完整性，满足IEC61000-4-2，等级4，接触放电8kV，空气放电15kV

 

12.2 eSATA 静电保护方案2

方案优点：eSATA可用LC05CD或ULC0502M3Q，雷卯采用超低电容集成器件防护, 寄生电容<1pf，可以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。

 

T1和E1属于准同步数字系列（PDH）。T1接口提供1.544 Mbps的总带宽，分为24个时隙，每个时隙可承载一个64 Kbps的通道，常用于电话和数据传输。而E1接口遵循欧洲标准，带宽为2.048 Mbps，包含32个时隙，同样每个时隙通常为64 Kbps，适用于更广泛的国际应用，特别是在中国也采纳了这一标准。两者都是基于时分复用技术，确保高效利用带宽资源，广泛应用于企业网络连接、ISP接入、远端接入以及多种通信协议的传输。

13.1 T1 E1接口静电浪涌保护方案

方案优点：雷卯采用集成器件防护,节约空间，提供大浪涌器件前级保护。保证信号完整性，满足IEC61000-4-2，等级4，接触放电8kV，空气放电15kV。

 

I/O接口，即输入/输出接口，是计算机系统中至关重要的组成部分，它作为中央处理器（CPU）与外部设备之间的桥梁，实现了数据和控制信号的双向传输。这些接口允许计算机与外部世界进行交互，无论是从键盘接收输入命令、向显示器发送图像数据，还是与硬盘、网络设备、打印机等进行数据交换。

14.1 普通IO静电保护方案

方案优点：雷卯采用普通低电容集成器件防静电，满足IEC61000-4-2，等级4，接触放电8kV，空气放电15kV。 单路的0402封装器件可选。

 

MCU串口，即微控制器（Micro controller Unit）中的串行通信接口，是一种实现微控制器与外部设备间高效数据交换的技术。通过串行方式，即逐位依次传输数据，MCU串口能够把外部设备的数据转化为微控制器可识别的信号，使微控制器能够控制这些设备；同时，它也将微控制器发出的指令转化为外部设备能理解的形式，以执行控制功能。

 

14.2 MCU串口UART分立式静电保护方案

方案优点：常见的UART提供115200Mbps的传输速度，雷卯采用分立器件防护, 方便设计放置，保证信号完整性。ESDA33CP30，SMDA05CCN，ULC0542C满足IEC61000-4-2，等级4。

 

14.3 MCU串口UART集成式静电保护方案

方案优点：UART提供11520Mbps的传输速度，雷卯采用单颗器件防护,节约空间， 保证信号完整性，ULC3304P10, ULC0524P 的1脚和6脚之间,2脚和9脚之间,4脚和7脚之间可以连通，方便PCB布线，满足IEC61000-4-2，等级4，接触放电30kV，空气放电30kV，保证工业客户的各种电气干扰。

 

Keyboard按键是构成计算机或其他电子设备输入设备——键盘的基本单元，用户通过按下这些物理按钮向设备发送指令或输入信息

15.1 Keyboard按键分立器件静电保护方案

方案优点：雷卯采用普通低电容分立器件防静电，满足IEC61000-4-2，等级4， 接触放电8kV，空气放电15kV。

 

15.2 Keyboard按键集成器件静电保护方案

方案优点：雷卯采用普通低电容集成器件防静电，满足IEC61000-4-2，等级4， 接触放电8kV，空气放电15kV。

 

CAN，全称Controller Area Network，即控制器局域网络，是一种国际标准化的串行通信协议，广泛应用于汽车电子、工业自动化、船舶、医疗设备等领域。CAN总线系统设计用于在分布式控制系统中实现高效、可靠的数据传输，具备多主控制、错误检测与恢复、故障封闭等特性，支持节点之间的高速通信，同时保持系统的灵活性和扩展性。

16.1 CAN静电保护方案

方案优点：雷卯采用集成器件保护，电容<50PF，可以保证信号完整性的同时，通过静电测 试。满足：满足IEC61000-4-2，等级4，接触放电30kV，空气放电30kV。SMC24 通过汽车级AEC-Q101认证。

 

16.3 CAN静电滤波保护方案

方案优点：雷卯采用多路集成器件保护，电容<50PF，可以保证信号完整性的同时，可滤除杂讯、通过静电测试。

满足：IEC61000-4-2，等级4，接触放电30kV，空气放电30kV。 SMC24 通过汽车级AEC-Q101认证。

 

16.4 CAN接口静电浪涌保护方案

方案优点：用于CAN接口的浪涌保护，雷卯采用低残压的TSS，有效保护接口，TSS反应时 间为ns级，既可防浪涌，又可防静电，且保证信号完整性.

满足: IEC61000-4-2，静电等级4，接触放电15kV，空气放电8kV； IEC61000-4-5 浪 涌 10/700μs，6KV。

 

麦克风，又称传声器或话筒，是一种将声音信号转换为电信号的能量转换装置，广泛应用于通讯、录音、广播、演出、会议等多个领域。

17.1麦克风静电保护方案

方案优点：雷卯采用集成器件保护，电容0.22PF，可以保证信号完整性的同时，通过静电测试。 满足：IEC61000-4-2，接触放电 30kV，空气放电30kV。

 

RS485和RS422接口均属于串行通信标准，主要用于实现设备间的长距离数据传输，特别适合工业和商业环境中复杂布线和噪声抑制的要求。

RS485接口是一种半双工通信协议，它采用差分信号传输，允许在一个总线上连接多个设备（理论上最多可达256个），并且能够在长达1200米的距离上以高达10Mbps的速度传输数据。RS485因其低成本、高可靠性以及良好的抗噪性能，在工业自动化、楼宇自动化、远程监控系统中得到广泛应用。

相比之下，RS422接口提供全双工通信能力，同样使用差分信号，但通常需要四条线（两条发送，两条接收），这使得它能够在同一时间内同时发送和接收数据。RS422的传输距离和数据速率与RS485相似，但因其全双工特性，RS422在需要双向同时通信的应用场景中更为适用，例如在专业音频设备和高速数据采集系统中。

 

18.2 RS485 浪涌保护方案

方案优势：雷卯采用两级保护，第一级采用GDT抗浪涌，第二级ESD二极管防静电。防静电符合IEC 61000-4-2 (ESD)±30kV（空气）和±30kV（接触）标准。浪涌保护等级：8/20us 5KA。

 

18.4 RS485 浪涌滤波保护方案

方案优点：雷卯采用多路集成器件保护，可以保证信号完整性的同时，可滤除杂讯， 通过静电测试。满足：满足IEC61000-4-2，ISO10605-2 等级4，接触放电30kV，空气放电30kV。

 

18.5 RS422 RS485静电浪涌保护方案

方案优点：用于RS422 RS485接口的浪涌保护，雷卯采用低残压的TSS，有效保护RS422 RS485芯片，TSS反应时间为ns级，既可防浪涌，又可防静电，且保证信号完整性.满足IEC61000-4-2，静电等级4，接触放电15kV，空气放电8kV； IEC61000-4-5 浪 涌 10/700μs，6KV。

 

19.2 RS422数据线带电源静电 浪涌保护方案

方案优点：雷卯采用集成器件保护，可以保证信号完整性的同时，通过静电测试。满足：满足IEC61000-4-2，ISO10605-2 等级4，接触放电30kV，空气放电30kV

 

RS232接口是一种经典的串行通信标准，最初由美国电子工业协会（EIA）制定，全称为EIA-RS-232。它主要用于实现计算机与外部设备之间的数据传输，如打印机、调制解调器等。

20.1 RS232接口集成式静电保护方案

方案优点：雷卯采用集成器件保护，可以保证信号完整性的同时，通过静电测试。满足：IEC61000-4-2，ISO10605-2 等级4，接触放电30kV，空气放电30kV

 

20.2 RS232 接口集成式浪涌静电保护方案

方案优势：雷卯采用两级保护，第一级采用GDT抗浪涌，第二级ESD二极管防静电。防静电符合IEC 61000-4-2 (ESD)±30kV（空气）和±30kV（接触）标准。浪涌保护等级：8/20us 5KA。

 

20.4 RS232数据线带电源静电浪涌保护方案

方案优点：雷卯采用集成器件保护，可以保证信号完整性的同时，通过静电测试。满足：满足IEC61000-4-2，ISO10605-2 等级4，接触放电30kV，空气放电30kV。

 

20.5 RS232 接口分立式静电保护方案

RS-232标准接口，又称为EIA RS-232，是常用的串行通信接口标准之一，通常应用于距离较短的点对点通信。此接口在通信设备上作为调试接口、板间通信接口和监控信号接口，速率最高为115,200波特率。

方案优点：雷卯采用分立器件保护，可以保证信号完整性的同时，通过静电测试。满足：满足IEC61000-4-2，ISO10605-2 等级4，接触放电30kV，空气放电30kV

 

20.6 RS232 接口分立式浪涌静电保护方案

方案优势：雷卯采用两级保护，第一级采用GDT抗浪涌，第二级ESD二极管防静电采用分立式器件。防静电符合IEC 61000-4-2 (ESD)±30kV（空气）和±30kV（接触）标准。浪涌保护等级：8/20us 5KA。

 

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