网口的ESD防护应用分析

时间： 2016-09-30 来源：世强

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网口静电是许多做工控的工程师很头疼的一个问题。在工业类产品中，静电又是一个比较通用测试项目，在机壳或者网口位置，就会经常出现机器死机，重启甚至损坏的情况。由于静电电压高，上升时间快，一般不加保护器件的情况下，是很难解决，因此静电防护成了困扰工程的一个亟待解决的大问题。

网络端口的静电防护，通常有10M，100M，1G，10Gbps等类型的网络端口，工业类常用的端口为10/100Mbps端口，本文主要介绍就是此端口的静电防护。

静电释放（ESD）是一种共模电气事件，并且是通过电气路径，从一个元件到另一个元件的放电现象，最后以外壳接地结束。清楚地确定电流路径，并确保其对敏感电路不会造成损害是一项很重要的设计指南。对于解决静电释放更好的选择就是为放电电流提供一个可替代的放电路径，以绕过该敏感电路。

我们团队去年设计了一款带8网口的串口服务器(此串口服务器需要在进行工业四级测试时无数据包丢失)，在对其进行静电测试时，每每用静电枪打网口位置服务器就会出现重启。这个问题困扰我们团队半个多月。鉴于LITTELFUSE在反向抑制二极管产品上的种类极多，用于ESD防护系列的产品也很齐全且满足IEC61000-4-2要求，无论是接触放电还是非接触式放电的产品电压等级都具有业内较高的水平。全系列都通过了全球范围内的安全认证，在接口保护方面应用得非常广泛。于是，在串口服务器改版的电路中我们便计划试用Littelfuse的TVS管SP3002。

SP3002是体积较小，性价较高的静电二极管阵列。SP3002的性能参数优异，具有超低的结电容，且只有0.85pF，可以应用在百兆、千兆网口上，钳位电压仅有6V。SP3002的具体参数如图1。

图1：SP3002具体参数

在改版设计中，将SP3002并联在网络变压与PHY芯片之间，具体应用图见图2，此电路为共模接法。当电路正常工作时，它处于截止状态（高阻态），不影响线路正常工作；当电路出现异常过压并达到其击穿电压时，它迅速由高阻态变为低阻态，给瞬间电流提供低阻抗导通路径，同时把异常高压箝制在一个安全水平之内，从而起到保护IC或线路的作用；当异常过压消失，其恢复至高阻态，电路正常工作。

图2：SP3002的具体应用图

图2改版电路的具体工作原理如下：静电首先要经过可靠地机壳防护，大部分通过机壳泄放到大地，然后经过第一级大功率器件防护，第一级对浪涌有很大的防护作用，第二级网络变压器的防护对浪涌，静电有一定的隔离作用，残余的静电主要靠第三级TVS防护，即应用了SP3002的ESD防护电路部分，能够很好的解决。如果对差模要求很高，采用差模加两个共模芯片组成的系统会更加强劲，但据笔者使用发现加上SP3002已能够很好的解决静电问题，甚至能够满足工业四级的应用。

ESD防护电路图设计如图3所示。在RD8n/p，TD8n/p上并联对地接上SP3002 EDS的防护器件，在P8REF对大地接上大功率防护器件有效抑制大能量的干扰，通过T1网络变压器HX1234后，最后通过SP3002有效的防护静电干扰。

图3：ESD防护电路图

在新的板子设计完成后，重新进行ESD测试，重启问题再没有出现，后来进行数据通信测试ESD，数据也无丢失的现象。

经过测试发现，SP3002能够有效的应对8KV接触，15KV空气放电干扰，除了静电外，此芯片还能有效的抑制EFT干扰，特别对网口施加EFT干扰。

除了好的静电防护器件为，在设计10/100M网络端口的静电防护的情况下，要特别注意RJ45端口与接口接触良好，网络变压器初次级都必须完全隔离，网络变压器下面不能走线，铜皮必须去掉。在优良的电路设计中加上Littelfuse优异的保护器件，我相信，以后网口的静电再也不是工程师的难题。由于SP3002的成本比较合理，因此在工业设计中网口静电防护价格也是可以接受的。

参考资料：
静电的国际标准为IEC61000-4-2，行业标准也是依据这个标准而来，其实静电又分为空气放电和接触放电，IEC61000-4-2标准针对被测设备安装与环境条件，将考核要求分成不同的严酷等级，凡等级高的设备可以用在等级低的场合，反之则不可以。静电放电的严酷等级表见表1。

表1：静电放电的严酷等级表

试验的严酷等级应该根据最符合实际安装与环境条件来加以选择。表2是几种推荐的严酷等级情况。

表2：几种推荐的严酷等级情况

IEC61000-4-2静电抗扰度测试仪的电流波形与被测设备本身的因素有很大的关系。为了能对静电抗扰度测试仪的特性作出判断，一遍使测试仪的测试结果有一定的重复性、对比性和可能性，有必要对测试仪器的输出特性进行一定的校验。
放电电流、电压关系见表3。

表3：放电电流、电压关系

放电的电流波形必须满足图4的要求。

图4：静电放电电流波形

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五五分成 Lv7. 资深专家 2018-08-25

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Littelfuse（力特）连接器&保护器件快速参考指南

描述- 本资料为Littelfuse公司提供的电路保护产品快速参考指南，涵盖了连接器和保护元件的多种类型。内容包括不同类型的连接器（如USB、AC端口、以太网等）以及相应的保护元件（如PolySwitch、LVR设备、PESD设备等）。资料详细介绍了各类产品在不同电路中的应用，旨在帮助用户选择合适的保护解决方案。

型号- LVR100K-240-AP,SESD,RF2943-000,LVR,TM2P-10271-2,2PRO,LVR016S,LVR125S,SESD0802Q4UG-0020-090,LVR012K-2,PESD,LVR200K-240-AP,LVR012S-1,LVR012S-2,RF2945-000,SESD0201X1BN-0015-096,LVR016K,LVR008NS,LVR033K-2,LVR075S-240,RF3923-000,PESD0402-240,LVR100S-240-AP,SESD1004Q4UG-0030-088,LVR008NK,LVR033S-2,LVR125K-240,SESD0402Q2UG-0030-088,RF3917-000,LVR055K,LVR200K-240-2,LVR100S-240,SESD0201X1UN-0030-088,LVR100S,RF3076-000,LVR055S,RF2193-000,SESD1103Q6UG-0020-090,PESD0603-240,LVR100K-240-2,LVR125K-240-2,LVR200S-240-AP,LVM2P-035R14431,SESD0402X1UN-0030-088,LVM2P-015R10431,RF3920-000,LVR200S,RF3078-000,LVR008NS-1,LVR008NS-2,SESD0201X1BN-0010-098,LVM2P-075R14431,LVR100S-240-2,LVR008NK-2,LVR005NS,RF3925-000,LVR005NK,LVR033K,SESD0402Q2UG-0020-090,TM2P-10271,SESD1004Q4UG-0020-090,LVR200S-240,LVR033S,LVR040S-1,LVR100K-240,LVR200K-240,LVR040S-2,RF3918-000,LVR075K-240-2,LVR125S-240-2,SESD0402X1BN-0015-096,PESD1206Q-240,LVR025K-2,LVR040K,LVR012K,LVR025S-2,LVR040S,LVR040K-2,LVR012S,SESD0402X1UN-0020-090,LVR016S-2,LVR016S-1,LVR075S-240-2,LVR016K-2,LVR125S-240,RF3077-000,LVR075K-240,LVR075S-240-AP,LVR075S,LVR075K-240-AP,RF3922-000,LVR005NK-2,SESD0402X1BN-0010-098,RF2192-000,LVR055S-1,LVR075S-1,LVR055S-2,LVR075K-1,LVR005NS-1,LVR005NS-2,LVR125K-240-AP,LVR125S-240-AP,RF2946-000,LVR200S-240-2,PESD0402-140,LVR025K,SESD0201X1UN-0020-090,LVR025S

2016年01月01日 - LITTELFUSE - 快速参考指南代理服务技术支持采购服务

Littelfuse（力特）最专业最齐全的全球领先保护器件

描述- Littelfuse公司简介：全球领先的电路保护企业，提供广泛且尖端的电路保护产品及解决方案。公司成立于1927年，全球拥有7500员工，2014年全球销售额865亿美元，全球分布有35个联络处。公司产品涵盖消费电子产品、汽车、商用车辆和工业设备等多个领域，提供针对不同应用需求的解决方案。主要产品介绍：Littelfuse提供过流保护器件（保险丝、自恢复保险丝）、过压保护器件（瞬变抑制二极管、压敏电阻、气体放电管、SIDCtor保护晶闸管、聚合物ESD抑制器）、开关型晶闸管、LED保护器、簧片开关和磁簧传感器等。重点市场及主推型号介绍：涵盖消费/通信、工业汽车等多个市场，提供多种型号的产品以满足不同需求。例如，过流保护器件中的保险丝和自恢复保险丝，过压保护器件中的瞬变抑制二极管和压敏电阻等。

型号- 1.5SMC540CA,SMBJ,1812L,SMBJ8.5CA,5KP200A,SMBJ51A,SMBJ75A,SMBJ70CA,SG75,SL1411A600A,PLED 5 QFN,5KP40A,5KP64A,AC,1812L020PR,SMBJ40A,SMBJ17CA,SMBJ64A,1.5SMC200CA,1.5SMC36CA,5KP18CA,1.5SMC13CA,5KP51A,5KP75A,SMBJ160CA,0312005.MXP,0456040.DR,5KP8.5CA,K1500GRP,1812L110/33MR,SMBJ85A,SMBJ28CA,5KP160CA,CG3,K2200G,5KP78A,1.5SMC510A,60R110XU,5KP,5KP28CA,SMBJ300A,5KP30A,CG35.0,5KP54A,SMBJ150CA,MDCG-4,1206L012WR,1206L110WR,1.5SMC8.2CA,SMBJ16CA,1812L150/12DR,5KP70CA,5KP17CA,CG35.0LTR,5KP180CA,CG32.0,K1100GRP,5KP60A,1.5SMC7.5CA,SMBJ170CA,1.5SMC27CA,SMBJ400A,K1200E70,1.5SMC91CA,SMBJ60A,SMBJ15CA,1.5SMC180CA,1.5SMC400A,5KP16CA,1.5SMC15CA,1.5SMC9.1CA,1.5SMC6.8CA,SL1411A800A,SMBJ26CA,SMBJ400CA,1.5SMC300A,60R050X,60R,5KP26CA,SMBJ90CA,1.5SMC300CA,SL1411A800,1.5SMC530CA,60R010XU,SMBJ70A,SMBJ14CA,1.5SMC530A,5KP170CA,60R075X,60R160X,5KP15CA,5KP85A,1.5SMC16CA,1.5SMC39CA,SM24CANA-02HTG,60R090XPR,1.5SMC82CA,SMBJ48CA,60R300X,1.5SMC200A,5KP12A,5KP36A,5KP24A,5KP48A,1.5SMC36A,1.5SMC24A,1.5SMC12A,0452002.,5KP48CA,5KP200CA,1.5SMC510CA,K2200SRP,SMBJ130CA,SM24CANA,5KP6.5CA,5KP90CA,1.5SMC11A,SMBJ13CA,1.5SMC540A,5KP190CA,SMBJ36CA,5KP11A,1.5SMC47A,0456030.ER,1812L075/33DR,5KP14CA,SL1411A,048502.5,SMBJ24CA,1.5SMC440A,1812L050PR,5KP14A,1.5SMC170CA,5KP26A,CG31.5LTR,CG31.5,5KP24CA,SMBJ90A,SMBJ12CA,1.5SMC400CA,1.5SMC550A,SMBJ58CA,5KP13A,SMBJ188CA,1.5SMC13A,SMBJ350CA,0452001.,1.5SMC18CA,5KP8.0CA,5KP13CA,5KP36CA,AC120,SMBJ5.0A,1.5SMC220A,1812L150/24,0312.062MXP,048502.5DR,K2400G,SMBJ180A,1.5SMC16A,312,SL1411A470A,1.5SMC150CA,5KP20A,1206L035YR,045803.5,1206L050/15YR,5KP100CA,SMBJ11CA,1.5SMC100A,V05E17P,SL1411A090,5KP7.5CA,1.5SMC39A,1.5SMC27A,1.5SMC15A,5KP190A,K1500SRP,5KP210CA,K1500E70,0452007.,5KP12CA,5KP58CA,5KP43A,1.5SMC62CA,SMBJ22CA,SMBJ45CA,CG32.0LTR,452,5KP22A,1.5SMC18A,5KP58A,SMBJ170A,SMBJ10CA,456,458,LV ULTRAMOV,K1500,1206L150PR,60R090X,5KP22CA,5KP45CA,5KP10A,K1200G,5KP5.0A,CG31.01,1812L200DR,SMBJ6.0A,1.5SMC110A,SMBJ33CA,SMBJ250CA,5KP45A,1206L150THWR,5KP33A,5KP9.0CA,5KP180A,5KP11CA,SL1411A350A,1.5SMC160CA,0452005.,SMBJ5.0CA,5KP6.0A,60R110XMR,SMBJ220CA,1.5SMC250CA,1.5SMC480CA,5KP110CA,60R075XPR,045602.5,SMBJ160A,0456030.,1812L200THPR,5KP6.0CA,1.5SMC51CA,K2200GRP,1.5SMC120A,1.5SMC75A,SMBJ78CA,1.5SMC51A,SG300,1.5SMC350A,60R110X,5KP10CA,SMBJ43CA,5KP170A,SMBJ20CA,1.5SMC9.1A,1812L110,5KP33CA,0458007.DR,SMBJ7.0A,1.5SMC30A,1.5SMC480A,1.5SMC,1206L160ZR,1.5SMC250A,TMOV25SP115E,5KP20CA,5KP43CA,SMBJ54CA,SG,SMBJ18A,1812L075/24DR,5KP220CA,1812L010DR,0456040.,1206L200,SMBJ150A,1206L050YR,1.5SMC75CA,60R160XF,0458007.,0452007.MRL,SMBJ6.0CA,1.5SMC130A,5KP160A,K2000F1,SMBJ100CA,1.5SMC7.5A,1.5SMC8.2A,1812L050/30PR,1.5SMC6.8A,5KP78CA,0452001.MRL,0456020.ER,1.5SMC20A,SMBJ6.5A,5KP7.0CA,5KP16A,SMBJ16A,SMBJ30CA,1.5SMC68A,5KP28A,SMBJ28A,1.5SMC56A,5KP6.5A,1812L200,SMBJ188A,K1200,5KP7.0A,SMBJ8.0A,1.5SMC30CA,1.5SMC43A,5KP150A,SMBJ440CA,5KP54CA,SMBJ64CA,60R300XF,5KP15A,K2400,SMBJ17A,1812L300MR,1.5SMC350CA,1206L110,SMBJ250A,SMBJ120CA,1.5SMC43CA,5KP8.0A,1.5SMC20CA,1.5SMC22A,1.5SMC10A,5KP250A,5KP64CA,SMBJ14A,SMBJ75CA,SMBJ26A,5KP18A,1812L300,0456020.,SMBJ110CA,0458001.,SMBJ7.0CA,K1100,SMBJ130A,1.5SMC130CA,0312002.MXP,SL1411A470,SL1411A350,1206L016,SMBJ7.5A,1.5SMC33A,5KP120CA,1.5SMC150A,SMBJ40CA,5KP30CA,SMBJ15A,5KP17A,1206L012,1206L075/13.2WR,K1500G,SMBJ9.0A,045803.5DR,0312035.MXP,SMBJ12A,SMBJ51CA,60R185X,5KP40CA,SMBJ36A,SMBJ24A,SMBJ48A,0452002.MRL,MDSR-10,SMBJ350A,1.5SMC110CA,SMBJ120A,1.5SMC91A,TMOV25S,SMBJ6.5CA,60R030XU,5KP130A,0312002.,1.5SMC160A,5KP75CA,1206L150,SMBJ13A,SMBJ85CA,K2200,1206L035,5KP7.5A,0456025.,1812L075,5KP250CA,SMBJ8.0CA,K2400SRP,1.5SMC22CA,SMBJ8.5A,0452005.MRL,5KP130CA,1.5SMC82A,60R030X,1206L160,SMBJ22A,60R250XF,5KP85CA,SMBJ58A,K2400E70,5KP70A,SMBJ110A,5KP8.5A,1.5SMC68CA,SL1411A600,SMBJ300CA,1.5SMC170A,1.5SMC33CA,1.5SMC10CA,1206L075THYR,5KP9.0A,5KP120A,1206L016WR,SMBJ10A,1206L050,1812L050,0456025.ER,5KP51CA,SMBJ11A,0312005.,SMBJ220A,SMBJ180CA,1.5SMC56CA,1.5SMC120CA,KXXXZY,1206L,K2000E70RP3,SMBJ43A,5KP220A,SMBJ7.5CA,1.5SMC440CA,60R250X,0458001.DR,SMBJ100A,1.5SMC550CA,1.5SMC180A,1.5SMC11CA,5KP5.0CA,5KP110A,SMBJ20A,5KP150CA,SMBJ45A,SMBJ33A,K2000,SMBJ9.0CA,1206L200PR,SMBJ60CA,0458001.DRA,1.5SMC100CA,1206L075,1812L150,SMBJ440A,5KP90A,0312035.,1.5SMC62A,SMBJ200CA,5KP210A,SM24CANA-02,SMBJ78A,60R010X,5KP60CA,60R050XPR,1.5SMC47CA,1.5SMC24CA,1812L020,60R185XF,SL1411A090C,0312.062,SMBJ30A,SMBJ18CA,1.5SMC220CA,5KP100A,SMBJ54A,0312.187,1812L110/16DR,SMBJ200A,1.5SMC12CA,1812L010

2016年01月01日 - LITTELFUSE - 培训文档-商品应用及供应商介绍代理服务技术支持采购服务

萨瑞微电子携MOSFET、保护器件、二三极管、模拟IC等多个产品，亮相深圳储能技术展览会

经过三天的精彩呈现，萨瑞微电子集团的深圳储能技术展览会圆满结束。萨瑞微电子集团展示了最新的产品和技术，包括MOSFET、保护器件、二三极管、模拟IC等多个产品。这些产品不仅具有卓越的性能和可靠性，还拥有广泛的应用领域，涵盖了智能家居、工业自动化、物联网、智能交通和医疗等多个领域。

2023-12-06 - 原厂动态代理服务技术支持采购服务

以太网RJ45的隔离变压器后端需要一款保护器件做ESD防护，请推荐一款保护器件。

以太网RJ45接口后端的隔离变压器输出的是两对差分信号，对于100M以上的通讯速率要求防护器件的结电容小，推荐用TVS阵列SP0504S，这个TVS阵列的结电容为0.85pF，反向工作电压为6V，钳位电压范围为9-13V。

2017-09-26 - 技术问答代理服务技术支持采购服务

Littelfuse（力特） RXEF040 PTC过流保护器件数据手册

描述- 本资料介绍了PolySwitch® RXEF040过电流保护器件的规格和应用。该产品由Littelfuse公司生产，具有72伏最大电压和40安培最大电流的电气额定值。它采用耐火焰环氧聚合物绝缘材料，符合UL94 V-0标准，并使用镀锡铜包钢引线。

型号- RXEF,RXEF040,RXEF040-2,RXEF040-AP,RXEF040S

2017年02月03日 - LITTELFUSE - 数据手册代理服务技术支持采购服务

【应用】Vrwm为15V！这款保护器件大幅度超出ESD标准

Vrwm为15V，大幅度超出ESD测试标准，具有更强的保护能力，且设计简单。

2019-09-03 - 新应用代理服务技术支持采购服务

以太网接口RJ45的静电防护选什么类型的保护器件较好？

在以太网接口上速率比较高，电平为差分，最大不会超过5V，一般是3.3V左右，因此SP3002-4瞬态抑制二极管阵列比较适合，它的结电容为0.85pF（比较低），反向工作电压为6V，EDS等级为12KV的接触放电。

2017-10-10 - 技术问答代理服务技术支持采购服务

Littelfuse多样化保护器件详解，为车载保护及传感、智能可穿戴提供专业方案

这次展会Littelfuse同时还有展示产品应用在工业自动化、物联网等方面的应用,涉及过流和过压产品如贴片保险丝、MOV,舌簧开关、TVS等；应用在汽车电子和EV汽车BMS以及EV充电系统的电路保护产品，如保险丝、过压以及ESD防护的TVS管等。

2017-05-12 - 原厂动态代理服务技术支持采购服务

变频器的启动模块上需要一款保护器件做浪涌保护，保护电压在35V左右，请推荐一款合适的保护器件。

推荐瞬态抑制二极管SMCJ36CA，此器件反向工作电压为36V，浪涌能量容量为1200W，此应用比较适合。

2017-10-10 - 技术问答代理服务技术支持采购服务

在射频卡RFID读写的天线端如何选用合适的TVS阵列保护器件？

在射频卡天线设计上，因为要考虑到天线的辐射频率以及基带信号不能损失，一般要选用结电容小的TVS阵列，这样对信号不会构成影响，同时，在静电和浪涌时能快速响应。SP30xx系列的TVS阵列非常适合应用于此类场合。

2017-09-26 - 技术问答代理服务技术支持采购服务

请推荐工作电压小于3.3V，最低钳位电压为5~6V的ESD保护器件。

推荐Littlefuse的SMF3.3系列TVS，工作电压3.3V，钳位电压6.8V，符合 IEC61000-4-2标准。如有更多选型要求请参考Littelfuse 过压抑制保护器件选型指南，下载地址：http://www.sekorm.com/doc/43450.html

2017-07-19 - 技术问答代理服务技术支持采购服务

在变频器的功率器件IGBT的门极输入端需要加一个门极保护器件，请问该如何选择保护器件的电压和容量？

推荐型号为SMBJ16CA的瞬态电压抑制二极管，这个瞬态电压抑制二极管的浪涌容量是600W，反向工作电压时16V，动作时间快，很适合用在门极电压保护上，目前常规的变频器门极保护都是用这个。

2017-10-10 - 技术问答代理服务技术支持采购服务

【应用】Littelfuse（力特）电路保护器件在BMS的应用

描述- 适用于BMS的Littelfuse（力特）保护方案

型号- 0HEV030.,0440008.,SPHV-C,SP3030-01,L50QS,0440001.WR,L70QS100.V,0451002.MRL,0251003.,0251015.,L70QS150.,TPSMB27CA,0437002.WRA,0437008.WR,L70QS040.V,L70QS300.,0505025.MXEP,0437005.,TPSMB15A,SM24CANA,TPSMB27A,0453.630MRA,0505025.,0251.062NRT1L,0451004.,L70QS080.,TPSMB30CA,L70QS600.V,0504030.,L70QS040.,TPSMB24A,0505025.MX52LEP,SP4021-01,0505010.,0505015.MXEP,04401.75,0HEV030.ZXISO,0440.750WR,TPSMB30,251,0437.500,L70QS,L70QS100.,SD05C-01FTG,0504025.MXEP,L50QS500.X,L70QS400.V,L50QS500.,TPSMB13A,0505030.MXEP,0451003.MRL,0453001.MR,0HEV030.ZXPCBL,0251.062,0251015.MRT1L,SP3030,L70QS200.V,L70QS450.,L70QS450.V,L50QS200.,0437008.,L70QS600.,04531.25MR,0437002.,04401.75WR,TPSMA6L,0505020.,TPSMB22A,0451001.MRL,0453001.MRL,0451001.,SPHV36-01KTG-C,04531.25,0HEV030.ZXBD,0453.630,437,L70QS080.V,TPSMB18A,0251003.MXL,LC HEV,0451008.,0451008.MRL,L70QS035.V,0440003.,L70QS700.V,0437.750,0440002.WR,0437.750WRA,440,SP4021-01FTG-C,SP4021,TPSMB13CA,0505020.MX52LEP,L70QS400.,L50QS400.,L70QS500.V,TPSMB16A,TPSMB20A,0505030.,0451003.,L70QS150.V,0440003.WR,0440002.,SM24CANA-02,451,453,L70QS350.V,0440.750,L70QS350.,0504025.,TPSMB20CA,TPSMB62CA,L70QS700.,L70QS035.,0504030.MXEP,L70QS500.,0451003.MR,SD-C,TPSMA6L5.0A,0437003.,0505010.MXEP,0505015.,0HEV030.SXBD,TPSMB,0451002.,0440008.WR,L50QS400.V,0453001.,0440001.,SPHV12-01ETG-C,L70QS300.V,SP3030-01ETG,L50QS200.V,SPHV12-01C,0437.500WR,504,SD05C-01,0451004.MRL,505,L70QS200.,SM24CANA-02HTG

2016年05月18日 - LITTELFUSE - 应用及方案代理服务技术支持采购服务