電化學氣體傳感器是一種通過檢測目標氣體在電極表面發生的氧化或還原反應所產生的電流信號來測量氣體濃度的裝置,在工業安全、環境監測、室內空氣質量評估以及便攜式氣體檢測設備中發揮著關鍵作用。

核心原理

目標氣體在電極表面經恒電位調控發生氧化或還原反應，產生的電流與氣體濃度成正比，從而將氣體濃度轉化為可測電信號。

以Alphasense CO-AX一氧化碳傳感器為例

其典型用途是工業安全監測和家庭燃氣泄漏預警，測量范圍為0-2000ppm，靈敏度約50nA/ppm，其電路核心為：U3傳感器三電極（WE/CE/RE）連接恒電位控制模塊，經跨阻放大器將 nA 級反應電流轉為電壓信號，后送入 MCU 處理，配套 LDO 提供穩定電源。

配圖來自ADI

雷卯針對電化學傳感器電路靜電浪涌防護指南

01 傳感器接口（WE/CE/RE）

并聯低電容 ESD（Leiditech SD05C），其雙向防護特性適配三電極信號范圍，11pF 的低電容可減少對 nA 級微弱電流信號的衰減，確保在IEC 61000-4-2等級 4（接觸放電 ±8kV、空氣放電 ±15kV）測試下，箝位電壓在13V 以內，低于后端 ADA4505-2 運放的電源耐壓極限。

2、恒電位控制模塊與跨阻放大器

跨阻放大器反饋網絡（100kΩ 電阻）兩端建議并聯 ESDA05CC（SOD-523 封裝），39pF 電容匹配電路容抗特性，20A 通流容量應對突發浪涌，保護高阻抗反饋節點免受靜電擊穿。

3、信號輸出端與 MCU 接口

傳感器信號經放大后至 MCU（如 AD7798 的 AIN1± 引腳）路徑上，串聯 RC 濾波網絡（1kΩ+100pF），截止頻率 1.6MHz 適配傳感器信號帶寬（≤10Hz），同時并聯 ESDA33CP30（3.3V）或 SMDA05CCN（5V），均滿足 IEC 61000-4-2 等級 4 防護。
MCU 的 UART 接口（RXD/TXD）采用 ESDA33CP30（3.3V）或 ULC0542C（5V），雙向防護信號，低結電容兼容串口通信速率（≤115200bps），確保數據傳輸不受防護元件影響。

4、電源模塊

12V電源入口增加TVS器件，抵御電網浪涌。
針對VCC 3.3V，雷卯采用ESD0321CW（DFN0603 封裝，30pF 電容，21A 泄放電流）；
針對VCC 5V，雷卯采用PTVS0542H100（DFN1006封裝，105A），降低電源紋波與靜電干擾。

雷卯電子（Leiditech）致力于成為電磁兼容解決方案和元器件供應領導品牌，供應ESD、TVS、TSS、GDT、MOV、MOSFET、Zener、電感等產品。雷卯擁有一支經驗豐富的研發團隊，能夠根據客戶需求提供個性化定制服務，為客戶提供最優質的解決方案。