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

科技堆里的狠货 2026-01-08 阅读:2066 评论:0

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

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

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

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

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。

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