IPC网络摄像机的静电和浪涌保护方案

概述

IPC网络摄像机（IP CAMERA）是一种结合传统摄像机与网络技术所产生的新一代摄像机，它可以将影像通过网络传至地球另一端，且远端的浏览者不需用任何专业软件，只要标准的网络浏览器即可监视其影像。网络摄像机一般由镜头、图像、声音传感器、A/D转换器、图像、声音、控制器网络服务器、外部报警、控制接口等部分组成。静电和浪涌对网络摄像机（尤其是户外或工业环境下部署的摄像机）构成严重威胁，我们的电路保护方案主要目的是防止静电放电（ESD）、雷电浪涌（Surge）、过压、过流、反接等外部电气威胁对设备造成损坏，确保设备稳定、安全运行。

应用框图

IPC网络摄像机的静电和浪涌保护方案

接口保护及推荐元器件

1、AC/DC

对于AC/DC适配器供电、输出5V电压（常见于家用或室内网络摄像机）的接口，5V输入电路保护方案需考虑以下几种常见威胁：

• 电源适配器输出不稳或故障（如短时高压）
• 雷击浪涌从电源线传导进来
• 用户误接高电压或反接电源
• 静电放电（ESD）

推荐使用SVB60U5.0系列TVS二极管产品进行过电压保护，该产品采用Semiware先进的封装技术，采用表面贴装型SMB标准封装，额定功率600W，具有极快的响应时间（亚纳秒级）和相当高的浪涌吸收能力。专门用于保护电路应用中敏感电子设备，使其免受雷击和其他瞬态电压事件引起的瞬态电压侵害.

 

2、RJ45接口

RJ45 接口是网络摄像机、电力设备、工业控制等系统中常见的通信接口，但它也是静电（ESD）和雷击感应浪涌的高风险入口。主要风险如下：

• ESD放电（接触 RJ45 时产生高压尖峰）
• 共模浪涌（如雷击引起电压从双绞线间共模耦合进来）
• 差模干扰（数据传输过程中的电气串扰）

推荐使用SE3D35B3.3MA系列低电容TVS二极管阵列进行静电保护，采用SOD-323标准封装,具有漏电流小，反应速度快（nS级），可靠性高等特性，被广泛应用于HDMI，USB，VGA等高速信号传输接口ESD静电防护，保护每个输入/输出引脚，为可能经历破坏性静电放电(ESD)的电子设备提供高级别保护。

 

典型布局和接地建议

• TVS器件应靠近RJ45接口放置，并与地之间形成最短路径
• ESD放电电流路径直接接到大地/机壳地（Chassis GND）
• 不建议TVS与PHY电源地共地，应使用GND分区隔离
• 屏蔽外壳RJ45接头应与机壳接地连接，不要悬空

3、USB接口

USB 接口由于频繁插拔、对人体接触频繁，极易受到 静电放电（ESD）和浪涌干扰，尤其是 USB 2.0/3.x 接口的高速信号线更容易受影响。因此，USB 接口的静电保护必须达到如下目标：

• ESD静电防护：人体插拔时释放电压，±8kV～±15kV
• 瞬态过压防护：电缆插拔瞬间产生的高压尖峰
• EMI抑制：减少信号串扰，保持信号完整性
• 维持信号完整性：不能影响高速信号质量（低电容）

推荐使用SE41T06U5.0LB系列静电抑制器进行静电保护，采用SOT-143标准封装,具有漏电流小，反应速度快（nS级），可靠性高等特性，被广泛应用于HDMI，USB，VGA等高速信号传输接口ESD静电防护，保护每个输入/输出引脚，为可能经历破坏性静电放电(ESD)的电子设备提供高级别保护。

 

3、SD Card接口

SD 卡接口是嵌入式设备（如网络摄像头、手持终端、工控设备）中常见的可拔插式外设接口，因此在插拔操作中容易受到：

• 静电放电（ESD）
• 热插拔瞬态电压
• 接触不良引起的抖动干扰

静电防护的目标：

• 满足 IEC 61000-4-2 Level 4（±8kV 接触放电，±15kV 空气放电）
• TVS 电容要低（<5pF）以防影响高速信号（尤其在 25MHz 时钟下）
• 响应时间快（ns 级）

推荐使用SESRV05-4A系列静电抑制器进行静电保护，采用SOT-23-6L标准封装，产品极间电容低至0.4pF,对信号传输影响很小。

 

PCB 布局建议

• TVS靠近SD卡插槽放置：TVS阵列靠近插槽接口，以第一时间吸收ESD电流
• 最短接地路径：TVS管接地端应走最短路径至大地（GND）
• 信号线阻抗匹配：确保 CMD、CLK 等高速线不因保护器件失配而失真
• GND铺铜：SD 卡地引脚下方应有完整地平面
• 可选上拉电阻保护：有些主控要求CMD/DAT线串上拉，TVS后串入