从USB到MOSFET栅极：雷卯电子拆解智能割草机全链路EMC防护方案

 

割草机器人核心构成

 

割草机器人是一款能自主完成草坪修剪的户外智能装备，凭借精准协同的核心系统，轻松解放双手，实现高效草坪养护。其核心组成与功能如下：
 

控制单元：靠主控芯片（MCU）和算法发号施令，是整台设备的 “指挥中心”；

感知系统：超声、激光避障传感器、GPS 定位传感器、边界传感器这些 “眼睛耳朵”；

动力系统：锂电池组、驱动电机 + 切割电机、电机驱动模块；

辅助系统：Wi-Fi 、蓝牙通信模块、自动充电座、故障检测模块。

割草机器人的各部件的协同配合，让其能自主完成草坪修剪；而做好静电浪涌防护，就是为这些部件筑起“安全屏障”，避免因静电或浪涌导致设备故障、性能衰减，让机器人长久稳定地发挥智能养护优势～
 

雷卯电子全链路静电浪涌防护方案

 

针对智能割草机的系统架构与应用场景，推出全链路的静电（ESD）与浪涌（Surge）防护方案，有效提升割草机产品可靠性、安全性和认证通过率。
 

 

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通信接口静电防护方案

    智能割草机依赖USB、UART、I²C等通信接口进行固件升级、状态回传及人机交互，同时需要频繁插拔充电器完成自动回充。这些接口暴露在外，极易受到人体静电冲击。
 

上海雷卯采用超低电容ESD器件ULC0524P，电容值≤0.4pF（IO-IO)，完美兼容USB 3.0/Type-C等高速信号，不影响数据传输速率，满足IEC61000-4-2（等级4），且防护能力可达接触放电±25kV，空气放电±25kV 。
 

UART提供115200 bps的传输速度，雷卯电子采用分立器件防护, 方便设计放置，保证信号完整性。ESDA33CP30，SMDA05CCN，ULC0542C满足IEC61000-4-2，等级4。
 

SPI提供最高10Mbps传输速度，雷卯电子采用集成器件SMC12防护，既便于设计布局，又能保证信号完整性，满足IEC61000-4-2，等级4，且防护能力可达接触放电±30kV，空气放电±30kV。

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传感器模块静电浪涌防护方案

智能割草机配备按键、红外接近传感器、ToF测距模块、霍尔位置检测等多种传感器，用于实现安全避障、自动唤醒和精准导航。这些高灵敏度模拟/数字信号线路对静电极为敏感。
 

 

针对控制按键，雷卯采用普通低电容ESDA33CP30/ ESDA05CP30分立器件防静电，满足IEC61000-4-2，等级4， 且防护能力可达接触放电±30kV，空气放电±30kV。
 

 

针对红外、ToF等光学传感器电源线，雷卯采用SMBJ33CA进行电源浪涌防护，覆盖10-30V电压范围，有效钳位前端的浪涌和后端继电器产生的过压；
 

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电机驱动和电源模块浪涌防护方案

轮毂驱动与刀盘电机是割草机的动力核心，其MOSFET驱动电路在启停过程中会产生高dv/dt瞬态电压，叠加外部浪涌易造成功率器件击穿。
 

雷卯推荐在MOSFET栅极并联高可靠性TVS器件，快速钳位过压至安全水平，典型VRWM选型：15V~18V，VC范围24.4V~29.2V；如 SMBJ15A（VRWM15V/VC24.4V）、SMBJ18A（VRWM18V/VC29.2V）
 

雷卯电子推荐在DC-DC输入端增加TVS钳位、防反电路，隔离电机噪声对控制系统的反灌干扰；
 

雷卯针对24V电源系统根据电源所处环境，适配合适保护电流的TVS器件，满足IEC61000-4-2，等级4，接触放电8KV，空气放电15KV。
 

满足IEC61000-4-5浪涌测试，需选用大功率的TVS器件，具体根据需要通过的浪涌测试等级来匹配，详询雷卯EMC小哥。
 

雷卯针对割草机方案电源和信号接口防护推荐料号
类型	品牌	型号	描述		封装	应用
PTC	Leiditech	SMD1812系列	6-60V,0.1-3.5A		SMD1812	24V电源过流防护
TVS	Leiditech	LM1K24CA	24V，Vc=35V		SMB	24V电源雷击浪涌防护，根据测试等级不同，选择的TVS功率不同
TVS	Leiditech	SMBJ26CA	26V，600W，双向		SMB
TVS	Leiditech	SMCJ26CA	26V，1500W，双向		SMC
TVS	Leiditech	3LM26CA	26V，3000W，双向		SMC
TVS	Leiditech	SMBJ18CA	18V，600W，双向		SMB	MOSFET栅极防护
TVS	Leiditech	SMBJ18A	18V，600W，单向		SMB
TVS	Leiditech	SMBJ33CA	33V，600W，双向		SMB	传感器10-30V供电路浪涌防护
Schottky	Leiditech	SK56C	60V 5A		SMC	24V电源反极性防护
ESD	Leiditech	SMC12	12V,Bi,30PF,5A		SOT-23	I2C接口防静电
ESD	Leiditech	SR05W	5V.Uni,3PF,20A		SOT-143	USB2.0接口静电防护
ESD	Leiditech	ESDA05CP		5V.Bi,15PF,8A	DFN1006-2		USB3.0接口静电防护
ESD	Leiditech	ULC0502P3	5V.Uni,0.6PF,5A		DFN1006-3	USB3.0接口静电防护
ESD	Leiditech	ULC0524P	5V.Uni,0.3PF,5A		DFN2510P10	USB3.0接口静电防护

从一颗TVS二极管到整机静电浪涌防护架构，雷卯电子以深厚的技术积累与丰富的行业经验，为智能割草机提供可靠、高效、合规的静电与浪涌防护解决方案。我们不仅供应优质元器件，更提供免费静电浪涌摸底测试、定制化选型建议与FAE现场支持，真正成为客户值得信赖的EMC合作伙伴。