應對電路保護設計挑戰，WAYON維安幫您選擇更合適的電路保護產品，方案設計代理商KOYUELEC光與電子

5G、新能源汽車、物聯網等行業作為新興產業，一端連接著不斷升級的消費市場，另一端連接著飛速發展的科技創新。值得注意的是，各個產業的建設都與半導體技術的發展息息相關，每當終端設備有新的技術突破，就需要與之匹配的半導體器件。與此同時，所有行業的制造商都在不斷推動產品性能提升，試圖在創新與成熟可靠的解決方案之間達成平衡。以電子保護子系統為例，這些系統保護敏感且成本高昂的下游電子器件（ASIC、微處理器等），受其特性限制，設計人員面臨著平衡設計復雜性、可靠性和成本這一困難任務。

許多傳統的保護解決方案通常低效、體積龐大且需要維護。為了解決這些不足，幫助設計人員縮小選擇范圍，選擇更適合的方案，本文分享了一些關于保護元器件的典型應用案例，旨在展示保護產品的特點和建議應用的特性。

#典型應用方案一

手機Vcharge端口EOS防護

受測設備：手機；

測試標準：IEC61000-4-5，1.2/50-8/20us，2Ω，EOS 350V, DC 24V；

客戶端現象：使用單顆12V TVS作為端口浪涌防護器件，浪涌測試后，系統開機Fail；

原因分析：失效分析結果顯示TVS器件和后級IC均有損壞點。實驗室復現失效，器件表面塑封體熔融，器件內部芯片呈現較大區域燒毀點，確定為長時間過電壓導致失效；

解決方法：更換24V TVS器件作為端口浪涌防護器件，并搭載型號為WP3116的OVP器件，浪涌測試等級可至350V浪涌等級測試，同時滿足DC 24V直流耐壓測試；

整改后優勢：更換浪涌防護等級更高的24V TVS器件進行浪涌防護，同時殘余能量被后級OVP吸收。測試直流耐壓時，TVS不動作，OVP進行過壓關斷，從而起到更好保護。

左圖：單顆TVS方案 ；右圖：TVS+OVP方案

針對手機Vcharge/Vbat端口推薦

TVS+OVP保護方案如下：

維安主推保護器件列表

#典型應用方案二

安防DC12V端口浪涌防護

受測設備：安防IPC攝像機；

測試標準：IEC61000-4-5，1.2/50-8/20us，2Ω，surge 2KV；

市場端情況：市場返修率不斷增加；

原因分析：返修品失效分析結果顯示保護器件和后級DC-DC均有不同程度的損壞。確認為客戶端測試標準提升，浪涌測試從1KV提升至2KV；DC-DC切換為直流耐壓較弱產品導致。

解決方法：安防產品多為集中供電，雷電感應能量大，低壓器件更易擊穿，且雷電能量大，對器件通流能力要求更高，更換為負阻工藝SMB封裝器件；

整改后方案優勢：晶圓N阱推深，獲得更優的鉗位能力，SMB封裝承載更大晶圓，極大提高抗浪涌能力，提升整個系統的防護能力。

1.2/50us-8/20us 2Ω 2KV

浪涌后系統正常

針對安防IPC DC12V端口浪涌保護方案如下：

維安主推保護器件列表

#典型應用方案三

高速信號線HDMI端口ESD防護

受測設備：安防NVR；

測試標準：IEC61000-4-2 contact 8KV,air 15KV ；

市場端情況：終端產品在使用過程中，出現信號中斷；

原因分析：失效分析結果顯示TVS及后端IC均有擊穿現象。超清晰傳輸要求使得IC系統集成度高，常規工藝產產品參數規格無法滿足高速信號接口的保護需求；

解決辦法：更換SCR結構的保護器件作為端口防護。Anode接信號端口，Cathode連接GND；當Anode遭受ESD/EOS沖擊時，NW/PW結被擊穿，晶體管NPN和PNP同時導通，進入放大狀態，形成正反饋，進入閂鎖狀態，器件呈現大驟回特性，將電壓鉗位到極低水平，有效保護后級IC；

整改后方案優勢：SCR結構器件具有超低鉗位電壓，通流能力強，超低電容，抗ESD能力強等優點，能有效提升系統性能，陣列產品還能有效減小PCB占板面積。

保護器件位置

整機測試系統正常

針對HDMI端口ESD保護方案如下：

SCR I-V曲線

維安主推保護器件列表

注：維安是國內少數能夠自主研發設計SCR工藝的保護器件廠商，目前SCR工藝產品已非常成熟，已開發出單路、多路等各類封裝的器件并實現大規模量產，能更快的響應客戶。

#典型應用方案四

汽車拋負載車燈拋負載防護

受測設備：車載日行燈項目主板；

測試端口：DC 24V電源口；

測試等級：ISO16750-2 P5a 24V系統；US=202V；T=60S；Td=350ms；Ri=2Ω；10次；

客戶端現象：使用SM8S36A 6600W PTVS保護器件，為解決系統EMI，將電感置于保護器件之前。測試拋負載5A時，電感冒煙同時TVS擊穿，系統供電中斷；

原因分析：失效分析結果顯示電感損壞，PTVS保護器件擊穿。確認因電感功率不夠，拋負載電流瞬間擊穿電感；

解決方法：將SM8S36A更換為更大功率的SM8T36A保護器件，同時將電感置于保護器件之后，增加散熱板，測試通過16750 5A系統拋負載最高等級。

主板裸板上電測試

主板加上散熱板上電測試

針對車載各類端口保護方案如下：

為應用選擇正確的器件

和所有的產品選型一樣，在查找正確的器件前，需要了解系統要求，這點非常重要。工程師在選型時如何才能選擇最佳的智能保護元器件呢？

1.知道想要防止的損害是什么；

2.決定當故障情況出現時你想要什么結果；

3.對于“正常”和“異常”的運行狀況作出合理設想；

4.清楚任何保護是不可能做到100％的；

5.設計開始時就要規劃電路保護方案；

維安選型手冊已顯示許多可能的應用，如需了解更詳細的產品數據，可在網站內查看保護元器件參數表，確定元器件的尺寸時，選擇工作電壓范圍，選擇通道數量，篩選功能，縮小可行選項的范圍。

審核編輯黃昊宇