TVS和ESD在移动电源中的关键作用

近日，知名充电宝品牌陆续宣布召回几十万台移动电源产品，原因是"部分电芯原材料来料原因，极少数产品在使用过程中可能存在过热现象，在极端场景下可能产生燃烧风险"。这一事件再次将移动电源的安全问题推到了风口浪尖。

作为分立器件领域的专业厂商，我们不禁要问：除了电芯本身的质量控制外，还有哪些电子元件在默默守护着我们的充电安全？今天，我们就来深入探讨分立器件——特别是保护器件TVS（瞬态电压抑制二极管）和ESD（静电放电保护器件）在移动电源中的关键作用。

01移动电源的安全防线：不止于电芯

移动电源的安全防护是一个系统工程，电芯质量固然是基础，但外围保护电路的设计同样至关重要。一套完整的移动电源保护系统通常包括：

电芯本身的安全设计

电池保护电路（BMS）

输入/输出过压、过流保护

温度监控和保护

瞬态电压和静电防护

其中，TVS和ESD器件主要负责后两项防护任务，它们是移动电源抵御外部电气威胁的第一道防线。

02瞬态电压的闪电侠一TVS

TVS（瞬态电压抑制二极管）是一种高效能的保护器件，能够在极短时间内（纳秒级）响应电压浪涌并将其钳位到安全水平。

在移动电源中，TVS主要发挥以下作用

以MDD的5.0SMDJ系列为例，采用CLIP结构，释放了芯片和支架之间的应力，可靠性高，已经在户外储能领域广泛应用。

专为高能瞬态电压抑制设计

200-5000W峰值脉冲功率(10/1000μs波形)

响应时间达纳秒级，可快速钳位危险电压

工作电压范围覆盖11V—440V

适配各种移动电源和户外储能

超低泄漏电流，不影响设备正常工作时长

符合RoHS标准的SOD123F/SMA/SMB/SMC等封装

 

SMF和SMF4L系列也广泛应用于移动电源受电端

减少热插拔带来的浪涌和异常静电带来的风险

该封装满足PCB小型化的需求

 

TVS在移动电源中的应用价值

01   输入端口保护：当电网波动较大时，劣质充电器输出端会产生各种电压尖峰脉冲，从移动电源的输入端进入。移动电源输入端Vbus装配TVS，则能够迅速吸收这些能量，防止高压损坏内部电路。

02   输出端口保护：移动电源连接感性负载时，可能会导致电压尖峰，TVS为这些不可预见的电压波动提供泄放路径。

03   雷击和感应浪涌防护：虽然不常见，但在雷雨天气使用移动电源时，线缆耦合浪涌对充电回路产生破坏风险。TVS为此类极端情况提供额外保障。

以此次充电宝召回事件为例，过热导致内部电路出现异常电压，但加载TVS防护的BMS电路中，TVS可以高效吸收异常电压，避免BMS芯片损坏导致监控失效带来的起火风险。

03静电的无声守卫一ESD

ESD（静电放电保护）器件专门用于防护日常静电放电对电子设备的损害。人体静电可达数千伏，足以损坏精密的充电控制芯片。

MDD的SDxxC系列双向TVS二极管

专为ESD防护设计，具有以下特性：

符合IEC61000-4-2标准：

±30kV(空气/接触放电)

工作电压5-36V，匹配Type C输出的各种电压应用

小尺寸封装SOD323，节省设计空间

 

ESD在移动电源中的应用价值

01   接口防护：USB等外露接口极易受到人体静电放电影响。ESD器件为这些敏感节点提供低阻抗放电路径。

02   芯片保护：现代移动电源使用的MCU、电量计等芯片对静电敏感，ESD器件为其I/O口提供贴身防护。

03   提升耐用性：良好的ESD设计能显著提高产品在潮湿环境或干燥季节（静电高发期）的可靠性。

值得注意的是，在高温环境下（如此次召回事件中提到的过热情况），半导体器件的ESD耐受能力通常会下降，这使得预先设计的ESD保护更为重要。

04如何构建更安全的移动电源

从工程角度看，一次完整的安全设计应包括：

1. 多层次保护架构：采用"电芯-BMS-接口保护"的多级防护策略，避免单点失效。

2. 布局优化：保护器件应尽可能靠近被保护端口，走线短而粗。

3. 安全冗余设计：关键保护功能应有备份机制，如温度保护可采用"软件+硬件"双监控。

4. 严格测试验证：包括但不限于：雷击测试(IEC 61000-4-5)、ESD测试(IEC 61000-4-2)、异常充放电测试、高温老化测试

5. 保护器件的合理选型：

TVS应选择适当的钳位电压和功率容量

ESD器件需考虑结电容对高速数据线的影响

MDD的保护器件针对不同的应用场景，推出不同的型号，以满足各行业匹配需求。

 

05如何识别相对安全的充电宝

对于普通消费者，虽然无法直接查看内部保护器件，但可以通过以下几点判断产品安全性：

1. 认准正规品牌和认证标志（如CE、UL、PSE等）

2. 检查产品是否明确标注保护功能（过充、过放、短路等）

3. 注意产品做工，优质产品通常更注重内部保护

4. 避免购买异常轻便的"高容量"产品

5. 使用时注意异常发热情况，及时停止使用

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