充电桩ESD管要兼顾高耐压与低功耗？

充电桩中的ESD（静电放电）保护管确实需要兼顾高耐压与低功耗，这是由充电桩的工作环境和电气性能要求共同决定的。

一、高耐压的必要性

系统电压抬高

新国标 GB/T 18487.1-2023 将直流充电桩最高母线电压提升到 1000 V；辅助电源 12 V/24 V 也常见 36 V 瞬态。ESD 管工作电压 VRWM 必须 ≥1.2 倍系统最大稳态，否则长期在线反向偏置会进入雪崩边缘，漏电流年漂移 >2 %。

浪涌叠加

交流桩进线端可能出现 2 kV 组合波（1.2/50 µs），经 EMI 滤波器衰减后仍有 600 V–800 V 尖峰。ESD 器件如只按静电等级选型，浪涌一到即永久短路，维修成本远高于器件差价。

安规间距

1000 V 平台要求 PCB 线间爬电 ≥5 mm。选用如 SMB、SMA 等较大封装的TVS/ESD器件，其引脚间距本身较大（例如SMB封装符合DO-214AA标准），有助于充当“微型隔离器”，减少PCB割槽与挡墙面积。

二、低功耗的核心要求

待机功耗限值

欧盟 ErP 2023 规定 60 W 以上 AC-DC 待机 ≤0.5 W；辅助电源 24 V/100 mA 场景，若 ESD 管漏电流 1 µA，仅增加 0.024 W，占 5 % 预算；若漏电流 10 µA，功耗翻倍，设计需额外降额。

高温漏电流漂移

充电桩内部夏季壳体 85 ℃ 常见，工业级 ESD 管 85 ℃ 漏电流可升到 5 µA–10 µA；阿赛姆车规级器件（如 ESD5D150TA等系列）通过125 ℃验证，同温度点漏电流极低，有助于避免夜间误判为“绝缘故障”。

能效认证

国网计量中心对整桩效率 0.2 % 精度校核，辅助回路功耗计入总损耗。选用阿赛姆 低漏电流ESD系列（多数型号IR < 1µA），可有效控制辅助回路损耗，满足能效认证要求。

三、兼顾两者的选型要点

工作电压阶梯匹配

• 12 V 辅助：可选 ESD12B100TA （VRWM=12V，漏电流低）。

• 24 V 辅助：可选 ESD24B300TA （VRWM=24V，ESD ±30kV）。

• 1000 V 直流母线检测、电源进线等高压端口：应选用高浪涌、高功率TVS，如 SMB06J 系列。其工作电压（Vr）可根据系统电压选择（例如选用Vr=100V或更高型号），具备185A（8/20µs） 以上的浪涌防护能力和600W峰值脉冲功率，能为后级电路提供充足的电压裕量保护。

结构工艺

对于高压、高功率TVS，阿赛姆采用优化的硅技术，确保在高压下具备均匀的电场分布和较低的导通电阻，从而实现优异的钳位性能（低Vc）。

漏电控制与封装

阿赛姆器件采用优化的钝化工艺与封装材料，严格控制高温下的漏电流漂移。

• 对于低压辅助线路，可选择 SOD-523、DFN1006-2L 等微型封装（如 ESD5B150TA）。

• 对于高压主回路防护，可选择 SMB（DO-214AA）、DFN1610-2L（如 ESD12H401TR）、DFN2020-3L（如 ESD28J601UP）等封装，这些封装具有较低的热阻（θJA），利于散热，保证器件在承受大脉冲功率时壳温可控。

验证数据

以阿赛姆高压、高功率TVS解决方案为例：

• 高压电源端口保护：SMB06J 系列，符合IEC61000-4555-2 ESD 30 kV（空气/接触），峰值脉冲功率达600W，非常适合充电桩交流进线端或直流母线的浪涌防护。

• 高浪涌集成保护：ESD28J601UP（DFN2020-3L封装），IEC61000-55542（ESD）30kV，IEC61000-55545（Surge）185A（8/20µs），反向电流IR<0.5µA（典型），为电压敏感线路提供紧凑高效的防护。

• 阿赛姆TVS/ESD器件广泛通过AEC-Q101等可靠性认证，在新能源汽车与充电设施中拥有大批量应用验证。

结论

充电桩走向 1000 V 平台后，“高耐压”是安全底线，“低功耗”是能效门槛。选型时应根据电压等级和端口类型分层防护：

1. 对于低压辅助电源（12V/24V），选用阿赛姆超低漏电流ESD系列（如ESD5B150TA、ESD12B100TA）。

2. 对于高压检测端口及电源入口，选用阿赛姆高浪涌TVS/ESD系列（如SMB06J、ESD28J601UP）。 通过这种分级防护策略，结合阿赛姆器件在工艺、封装和漏电控制方面的优势，可在满足高耐压要求的同时，将系统待机功耗控制在最低水平，助力整机一次通过国网能效与安规双认证。