选型必看：上海雷卯电子低电容多通道±15kV ESD保护阵列全解析

 

一、产品概述

 

上海雷卯电子Leiditech ：ULC0542T/SR05/USRV05-4/ULC0524P系列是专为高速数据接口设计的低电容ESD保护二极管阵列，核心功能是保护通信线路上的敏感电子设备免受静电放电ESD和瞬态电压损害，兼顾静电防护与高速信号传输，是上海雷卯电子在ESD防护领域的核心产品线之一。
 

核心特性与优势
 

 

ULC0542T为双通道ESD保护结构，可用于千兆以太网、USB3.0、HDMI等高速信号；
 

SR05为三通道器件，适用于USB 2.0应用，兼顾2路IO和Vbus；
 

USRV05-4/ULC0524P超低结电容4通道设计，单颗可以防护四路IO，可用于百兆/千兆网、数字/模拟视频接口、SIM卡接口、LVDS接口等防护、。
 

ESD 防护能力：上海雷卯电子的ESD二极管均符合IEC 61000-4-2标准，对应国内标准 GB/T 17626.2，±8kV接触放电、±15kV空气放电的ESD脉冲，防护等级达IEC 61000-4-2 Level 4；雷卯EMC小哥“这一防护等级可满足绝大多数工业及消费电子的静电防护需求”；
 

电气性能：ULC0542T（双通道）：典型 Cj=0.8pF；USRV05-4/ULC0524P（四通道）：典型 Cj=0.6pF（适配高速数据传输），泄漏电流最大为1nA，电源电压范围宽（适配+0.9V至+5V），低结电容和低泄漏电流是保障高速信号无失真传输的关键；
 

封装与环境适应性：上海雷卯电子提供3引脚DFN1006-3（1mm×0.6mm）、4引脚SOT143（2.4mm×2.9mm）、6引脚SOT-26（2.8mm*2.9mm）、8引脚SOP-08（5mm×6mm）等超小尺寸封装，工作温度范围-40°C至+85°C，存储温度范围 -55°C 至 +150°C，支持无铅/RoHS合规要求。
 

 

二、产品应用领域

 

高速数据接口：USB 2.0、USB OTG、FireWire、以太网
 

视频设备：SVGA视频连接、各类视频传输终端
 

移动终端与通信设备：手机、便携式电子设备
 

其他敏感电子设备：需ESD防护的高速I/O接口场景
 

上海雷卯电子的低电容多通道ESD 保护阵列凭借优异的防护性能和兼容高速传输的特性，已广泛应用于上述领域，成为众多电子设备厂商的优选防护方案。
 

三、工作原理与防护机制
 

1.核心结构

 

多通道保护器件的每个通道由一对二极管组成，ESD电流脉冲通过二极管导向GND，与器件固有ESD防护配合工作，限制ESD峰值电压：人体模型下±25V、接触放电±30V、空气放电±30V。

 

2. 钳位电压计算

 

理想电路：正向ESD脉冲VC=VCC+VF；反向ESD脉冲 VC=-VF（VF为二极管正向压降）
 

 

实际应用中（考虑寄生电感L1/L2/L3），需考虑线路寄生串联电感的影响（见上图），此时钳位电压公式修正如下：
 

正向ESD脉冲：VC=VCC+VF (D1)+(L1+L2)×d (IESD)/dt
 

负向ESD脉冲：VC=-[VF (D2)+(L1+L3)×d (IESD)/dt]
 

上述公式中，IESD 为 ESD 电流脉冲，L1、L2、L3 为寄生电感
 

 

3. ESD事件的电流特性

 

雷卯EMC小哥提醒，静电放电（ESD）事件中，电流脉冲会在纳秒级时间内从0上升至峰值（见上图）。例如在15kV IEC-61000空气放电ESD事件中，脉冲电流在1ns内脉冲电流会升至约45A（电流变化率di/dt=45×10⁹），而电感会使钳位电压额外增加 450V。仅10nH的电感就对应0.5英寸（12.7mm）的电路板走线，所以无论器件标称的二极管钳位电压是多少，如果存在布线不合理造成的寄生电感，都会显著提升受保护信号线上的实际钳位电压。

 

4. 旁路电容要求

 

必须在VCC与GND之间使用低等效串联电阻（低 ESR）的0.1μF电容，该旁路电容可吸收±8kV IEC 61000 接触放电ESD事件传递的电荷。
 

理想情况下，电源轨（VCC）可吸收正向ESD冲击产生的电荷且不改变稳压输出，但实际中所有电源的正向电源轨都存在有效输出阻抗。若电源有效输出阻抗为1Ω，根据欧姆定律，钳位电压会按V=I*R的公式升高。例如，+8kV IEC 61000-4-2 ESD 事件会产生24A的电流尖峰，此时钳位电压会额外增加VC=24A*1Ω=24V。雷卯EMC小哥再次强调，无合理旁路设计的布局会进一步抬高钳位电压，严重影响防护效果，这也是实际应用中常见的防护失效诱因。

 

四、应用设计PCB布局建议

 

结合上海雷卯电子多年ESD防护实战经验及雷卯EMC小哥的专业总结，以下为应用设计中关键的PCB布局建议，可最大程度发挥ESD保护阵列的防护性能：
 

1、缩短连接器或输入端子（I/O 端）与受保护信号线之间的走线长度；
 

2、采用独立电源层和接地层，以降低寄生电感，并减小 ESD 分流电流到电源轨的阻抗；
 

3、确保ESD瞬态电流到GND和VCC的回流路径尽量短；
 

4、尽量减少导电的电源环路和接地环路；
 

5、不要将关键信号布置在PCB边缘附近；
 

6、在VCC与GND之间并联低ESR陶瓷电容，且电容应尽量靠近VCC引脚；
 

7、受保护器件的供电端与GND之间也应并联低ESR陶瓷电容，且电容应尽量靠近该器件的供电引脚。
 

上海雷卯针对高速信号接口推荐的多通道低电容ESD二极管料号表
雷卯型号	描述	电流A	通道数	封装	适用接口
ULC3304P10	3.3V,单向,0.6pF	5	4	DFN2510P10	USB 3.0/HDMI 1.3/HDMI 1.4/DISPLAY Video/LVDS/E-SATA
ULC0502P3	5V,单向,0.6pF	5	2	DFN1006-3	USB 3.0
ULC0524BLC	5V,单向,0.8pF	5	4	DFN2510P10	USB 3.1/TYPE-C
ULC0521CT	5V,双向,0.5pF	3	1	DFN0603
SLVU2.8-4	2.8V,双向,2pF	30	4	SOP-08	1000M Ethernet
GBLC03C	3.3V,双向,0.6pF	20	1	SOD-323
ULC0542T	5V,单向,0.45pF	4	2	DFN1610-6	10000M Ethernet
ULC3311CDN	3.3V,双向,0.45pF	4	1	DFN1006
PESD2ETH100-T	24V,双向,5pF	3	2	SOT-23	Auto Ethernet
PESD2ETH100T-QR	24V,双向,2.5pF	-	2	SOT-23
USRV05-4	5V,单项向,0.6pF	4.5	4	SOT-26	HDMI 1.3/HDMI 1.4/HDMI 2.0/DVI Digital Video/LVDS/T1 E1
PUSB3FR4	3.3V,单向,0.7pF	7	4		HDMI 2.0/LVDS
GBLC05C	5V,双向,0.6pF	18	1	SOD-323	DVI Digital Video
ULC05DT3	5V,单向,0.6pF	4	2	DFN2510P10	E-SATA
ULC0511CDN	5V,双向,0.3pF	3.8	1	DFN1006	RF /GPS
PESD0542U005	5V,双向,0.05pF	-	1	DFN1006

雷卯EMC小哥提示，选型时需结合实际应用的电压等级、通道数量、接口类型及PCB封装空间，参考上述料号表精准匹配，同时严格遵循PCB布局建议，才能实现高效可靠的ESD防护。上海雷卯电子也可提供专业的选型技术支持，助力客户避开高速接口防护误区。