DC 12V/24V-电源口静电放电防护方案

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DC 12V/24V-电源口静电放电防护方案
方案简介
DC（Direct Current）即直流电，是一种电流方向始终保持不变的电流形式。与交流电（Alternating Current，简称AC）相比，直流电在电路中的流动方向是恒定的，不随时间作周期性变化，其具有稳定性好、易于转换、传输损耗小等特点，是许多设备和系统不可或缺的电源供应方式。12V直流电源广泛应用于汽车电子系统、太阳能系统和小型电子设备；24V直流电源主要使用在大型工业设备、通信和数据中心、船舶和海洋工程等，在工业自动化重要领域，采用较高的电压等级可以提高电力传输的效率和稳定性。
电源作为电子产品的“心脏”，它能否稳定可靠的运行，直接决定着产品最终的可靠性，实际应用中复杂的电磁环境，导致设备及易遭受静电或其它感应过电压等情况的影响而损坏，本文分别展示在汽车电路和普通电路中的DC12V/24V静电浪涌保护，采用导通电压精准度高、响应速度快、钳位电压低的TVS瞬态抑制二极管做保护，满足IEC 61000-4-2 Level 4静电放电及IEC 61000-4-5 Level 1雷击浪涌防护需求的同时且做到成本最优化。
DC的TVS防护
为了确保电源的安全可靠性，需要进行全面的保护措施。TVS作为一种重要的瞬态抑制器件，能够快速吸收和抑制电路中的瞬态过压脉冲，从而保护电路中的电子元器件不受损坏。当TVS的两极收到反向瞬态浪涌电压冲击时，它能以ps量级的速度将其两极间的高阻抗变为低阻抗，迅速吸收高达数千瓦数量级的浪涌功率，使两级间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路元器件免受各种形式的浪涌脉冲的损害。
DC需要选择合适的TVS防护器件，尤其是在汽车电路中，需要考虑如下要求：
耐受电压尖峰：电路中的过电压尖峰可能会对TVS造成损坏，因此需要选择合适功率的TVS型号。
可靠性：汽车电路中的TVS需要具有高可靠性，能够长时间稳定工作，并承受各种恶劣的工作环境，因此需要满足AEC-Q101可靠性标准。
尺寸和重量：汽车电路中的TVS需要考虑到尺寸和重量的限制，以避免对汽车的布局和重量造成影响。
认证和合规性：TVS应符合相关的国际标准和认证要求，以确保其符合汽车行业的要求和规定。
应用示例
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12V直流DC电源端口我们推荐SMBJ15CA型号的大功率TVS，其功率可达600W，最大钳位电压24.4V，IPP为24.6A，满足IEC 61000‐4‐2 Level4(接触放电±8kV，空气放电±15kV)及IEC 61000-4-5 Level 1雷击浪涌防护需求。
24V直流DC电源端口我们推荐SMAJ36CA型号的大功率TVS，其功率可达400W，最大钳位电压58.1V，IPP为6.9A，满足IEC 61000‐4‐2 Level4(接触放电±8kV，空气放电±15kV)及IEC 61000-4-5 Level 1雷击浪涌防护需求。
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对于汽车电路中的12V直流DC电源端，我们推荐选用一颗汽车级TVS二极管SM8S24A，双向贴片、通过AEC-Q101认证、峰值脉冲功率6600W、最大钳位电压38.9V、峰值脉冲电流170A，DO-218封装。
对于汽车电路中的24V直流DC电源端，我们推荐选用一颗汽车级TVS二极管SM8S36A，双向贴片、通过AEC-Q101认证、峰值脉冲功率6600W、最大钳位电压58.1V、峰值脉冲电流110A，DO-218封装。
这两款TVS管非常适合汽车DC供电系统抛负载防护，是成熟、稳定、高可靠性的汽车品质TVS管。
型号参数

规格型号	方向	工作电压(V)	IPP(A)	钳位电压(V)	封装
SMBJ15CA	Bi.	15	24.6	24.4	SMB
SMAJ36CA	Bi.	36	6.9	58.1	SMA
SM8S24A	Uni.	24	170	38.9	DO-218
SM8S36A	Uni.	36	114	58.1	DO-218

电气特性表
At TA = 25℃ unless otherwise noted

Parameter	Symbol	Conditions	Min.	Typ.	Max.	Units
Reverse Stand-off Voltage	VR				15	V
Breakdown Voltage	VBR	IT=1mA	16.7		18.5	V
Test Current	IT			1		mA
Maximum Clamping Voltage	VC	IPP=24.6A		24.4		V
Maximum Peak Pulse Current（tp=10/1000us）	IPP			24.6		A
Maximum Reverse Leakage	IR	VRWM=15V		1		uA

表1 SMBJ15CA电气特性表

Parameter	Symbol	Conditions	Min.	Typ.	Max.	Units
Reverse Stand-off Voltage	VR				36	V
Breakdown Voltage	VBR	IT=1mA	40		44.2	V
Test Current	IT			1		mA
Maximum Clamping Voltage	VC	IPP=10.3A		58.1		V
Maximum Peak Pulse Current（tp=10/1000us）	IPP			6.9		A
Maximum Reverse Leakage	IR	VRWM=36V		1		uA

表2 SMAJ36CA电气特性表

Parameter	Symbol	Conditions	Min.	Typ.	Max.	Units
Reverse Stand-off Voltage	VR				24	V
Breakdown Voltage	VBR	IT=5mA	26.7		29.5	V
Test Current	IT			5		mA
Maximum Clamping Voltage	VC	IPP=170A		38.9		V
Maximum Peak Pulse Current（tp=10/1000us）	IPP			170		A
Maximum Reverse Leakage	IR	VRWM=24V		0.5		uA

表3 SM8S24A电气特性表

Parameter	Symbol	Conditions	Min.	Typ.	Max.	Units
Reverse Stand-off Voltage	VR				36	V
Breakdown Voltage	VBR	IT=5mA	40		44.2	V
Test Current	IT			5		mA
Maximum Clamping Voltage	VC	IPP=114A		58.1		V
Maximum Peak Pulse Current（tp=10/1000us）	IPP			114		A
Maximum Reverse Leakage	IR	VRWM=36V		0.5		uA

表4 SM8S36A电气特性表
总结与结论
电源作为各种电子产品的驱动，其可靠性和稳定性极为关键，选用合适的TVS二极管保护电源接口免受静电放电和浪涌事件的干扰十分重要。ELECSUPER SEMI研发各种低电容低钳位电压的ESD和大功率车规级或常规级TVS保护器件，可按照客户需求性能与封装提供定制化开发服务，为各种接口及通信线路提供值得信赖的保护器件。以上解决方案是保护DC 12V/24V电源的优选之策，确保设备能够高效、可靠地运行。