電化學(xué)氣體傳感器是一種通過(guò)檢測(cè)目標(biāo)氣體在電極表面發(fā)生的氧化或還原反應(yīng)所產(chǎn)生的電流信號(hào)來(lái)測(cè)量氣體濃度的裝置,在工業(yè)安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)、室內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)估以及便攜式氣體檢測(cè)設(shè)備中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

核心原理

目標(biāo)氣體在電極表面經(jīng)恒電位調(diào)控發(fā)生氧化或還原反應(yīng)，產(chǎn)生的電流與氣體濃度成正比，從而將氣體濃度轉(zhuǎn)化為可測(cè)電信號(hào)。

以Alphasense CO-AX一氧化碳傳感器為例

其典型用途是工業(yè)安全監(jiān)測(cè)和家庭燃?xì)庑孤╊A(yù)警，測(cè)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(jīng)跨阻放大器將 nA 級(jí)反應(yīng)電流轉(zhuǎn)為電壓信號(hào)，后送入 MCU 處理，配套 LDO 提供穩(wěn)定電源。

配圖來(lái)自ADI

雷卯針對(duì)電化學(xué)傳感器電路靜電浪涌防護(hù)指南

01 傳感器接口（WE/CE/RE）

并聯(lián)低電容 ESD（Leiditech SD05C），其雙向防護(hù)特性適配三電極信號(hào)范圍，11pF 的低電容可減少對(duì) nA 級(jí)微弱電流信號(hào)的衰減，確保在IEC 61000-4-2等級(jí) 4（接觸放電 ±8kV、空氣放電 ±15kV）測(cè)試下，箝位電壓在13V 以內(nèi)，低于后端 ADA4505-2 運(yùn)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(wǎng)絡(luò)（100kΩ 電阻）兩端建議并聯(lián) ESDA05CC（SOD-523 封裝），39pF 電容匹配電路容抗特性，20A 通流容量應(yīng)對(duì)突發(fā)浪涌，保護(hù)高阻抗反饋節(jié)點(diǎn)免受靜電擊穿。

3、信號(hào)輸出端與 MCU 接口

傳感器信號(hào)經(jīng)放大后至 MCU（如 AD7798 的 AIN1± 引腳）路徑上，串聯(lián) RC 濾波網(wǎng)絡(luò)（1kΩ+100pF），截止頻率 1.6MHz 適配傳感器信號(hào)帶寬（≤10Hz），同時(shí)并聯(lián) ESDA33CP30（3.3V）或 SMDA05CCN（5V），均滿足 IEC 61000-4-2 等級(jí) 4 防護(hù)。
MCU 的 UART 接口（RXD/TXD）采用 ESDA33CP30（3.3V）或 ULC0542C（5V），雙向防護(hù)信號(hào)，低結(jié)電容兼容串口通信速率（≤115200bps），確保數(shù)據(jù)傳輸不受防護(hù)元件影響。

4、電源模塊

12V電源入口增加TVS器件，抵御電網(wǎng)浪涌。
針對(duì)VCC 3.3V，雷卯采用ESD0321CW（DFN0603 封裝，30pF 電容，21A 泄放電流）；
針對(duì)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(yīng)領(lǐng)導(dǎo)品牌，供應(yīng)ESD、TVS、TSS、GDT、MOV、MOSFET、Zener、電感等產(chǎn)品。雷卯擁有一支經(jīng)驗(yàn)豐富的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，能夠根據(jù)客戶需求提供個(gè)性化定制服務(wù)，為客戶提供最優(yōu)質(zhì)的解決方案。