CN107611957A - 浪涌防护电路及供电设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种浪涌防护电路及供电设备，包括通过差分信号线连接的以太网变压器以及网络接口模块，在以太网变压器的一侧通过差分信号线分别连接有差分输入模块以及差分输出模块，以太网变压器的中间抽头通过一放电电路接地；浪涌防护电路还包括一与放电电路并联的滤波电路，滤波电路分别与以太网变压器以及网络接口模块连接，滤波电路的一端接地。本发明提出的浪涌防护电路可以将因静电引起的突变电压与电流进行有效消除，从而最大程度上地保护电器设备。
Description
技术领域
本发明涉及电路技术领域，特别涉及一种浪涌防护电路及供电设备。
背景技术
随着经济的不断发展以及科技技术的不断提升，互联网在人们的日常生活中已经变得十分普及，为人们的商务工作、居家生活以及外出旅行等提供了极大的便利。
目前，互联网应用中接入端口大量使用的是采用基于802.3标准的有线接入，几乎所有有线接入互联网的设备均需要采用基于802.3标准的物理接口及其系统，比如路由器、以太网交换机、网络集线器、光纤收发器、调制解调器、网络多媒体终端、电脑以及IP电话等。对于802.3标准而言，应用最为广泛的是基于10Mbps、100Mbps、1000Mbps的网络接口。
然而，现有的基于802.3标准进行接口设计的芯片，其防护性能参差不齐。在实际应用中很容易由于静电干扰、浪涌冲击或电压跌落等因素造成芯片的损坏，特别是在雷雨季节，则损失更为严重。
发明内容
为此，本发明的目的是为了解决现有的芯片由于静电干扰或浪涌冲击因素造成损坏的问题，特提出一种浪涌防护电路及供电设备。
本发明提出一种浪涌防护电路，包括通过差分信号线连接的以太网变压器以及网络接口模块，在所述以太网变压器的一侧通过差分信号线分别连接有差分输入模块以及差分输出模块，所述以太网变压器的中间抽头通过一放电电路接地；
所述浪涌防护电路还包括一与所述放电电路并联的滤波电路，所述滤波电路分别与所述以太网变压器以及所述网络接口模块连接，所述滤波电路的一端接地，所述放电电路以及所述滤波电路用于将静电引起的突变电压及电流释放至GND回路中；
所述差分输入模块以及所述差分输出模块用于将残留的所述突变电压及电流进行释放。
本发明提出的浪涌防护电路，通过将以太网变压器的中间抽头连接一放电电路以及滤波电路，其中该放电电路以及滤波电路可以将静电引起的突变电压及电流释放至GND回路中，以消除大部分的突变电压以及电流；此外，在该以太网变压器的一侧还连接有差分输入模块以及差分输出模块，该差分输入模块以及差分输出模块可以将残余的突变电压以及电流进行彻底释放，以最大程度上地消除静电引起的突变电压及电流对芯片等电子设备的影响。
所述浪涌防护电路，其中，所述以太网变压器包括相对设置的芯片侧绕组以及线侧绕组，所述线侧绕组还与一共模线圈串联，所述中间抽头的一侧与所述线侧绕组连接，另一侧通过所述放电电路接地。该设置可以将静电产生的突变电压通过中间抽头，经放电电路释放至接地端，以尽可能地消除静电的影响。
所述浪涌防护电路，其中，所述差分输出模块包括第一ESD器件，所述第一ESD器件为瞬态抑制二极管或聚合物材料ESD器件，所述差分输出模块还包括第一电容，所述第一电容的一端接地，另一端与所述芯片侧绕组连接。该第一ESD器件可将残留的突变电压电流进行后续释放，以彻底消除静电的影响。
所述浪涌防护电路，其中，所述差分输入模块包括第二ESD器件，所述第二ESD器件为瞬态抑制二极管或聚合物材料ESD器件，所述差分输入模块还包括第二电容，所述第二电容的一端接地，另一端与所述芯片侧绕组连接。该第二ESD器件可将残留的突变电压电流进行后续释放，以彻底消除静电的影响。
所述浪涌防护电路，其中，所述第一ESD器件以及所述第二ESD器件的电容值均小于10pF。该电容值得第一ESD器件以及第二ESD器件具有较快的响应时间以及较强的耐静电冲击能力，具有较长的使用寿命。
所述浪涌防护电路，其中，所述放电电路包括一放电管，所述放电管为陶瓷气体放电管，所述陶瓷气体放电管的一端接地。
所述浪涌防护电路，其中，所述滤波电路包括相互并联的第一电阻、第二电阻以及第三电阻，所述第一电阻的一端与所述以太网变压器的中间抽头连接，另一端与第三电容连接，所述第二电阻以及第三电阻的一端与所述网络接口模块连接，另一端均与所述第三电容连接，所述第三电容的一端接地。该滤波电路不仅具有消弧的作用，还可以将静电产生的突变电压电流进行进一步释放。
所述浪涌防护电路，其中，所述第一电阻、所述第二电阻以及所述第三电阻的阻值均为68Ω。该阻值的电阻，具有较佳的眼图效果，信号传输速率较快。
所述浪涌防护电路，其中，所述网络接口模块至少有一端接地。
本发明还提出一种供电设备，其中，所述供电设备设置有如上所述的浪涌防护电路。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明第一实施例中的浪涌防护电路的整体结构示意图；
图2为本发明第二实施例中的浪涌防护电路的整体结构示意图；
图3为图2所示的浪涌防护电路中差分输出模块的结构放大图；
图4为图2所示的浪涌防护电路中差分输入模块的结构放大图；
图5为图2所示的浪涌防护电路中以太网变压器的结构放大图；
图6为图2所示的浪涌防护电路中滤波电路的结构放大图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
网络芯片设备在实际应用中，很容易出现由于静电干扰、浪涌冲击或电压跌落等因素造成芯片损坏，特别是在雷雨季节，则损失更为严重。为了解决这一问题，本发明提出了一种浪涌防护电路。请参阅图1，本发明第一实施例中的浪涌防护电路，包括以太网变压器13以及网络接口模块14，其中，以太网变压器13与网络接口模块14之间通过一对正差分信号线以及一对负差分信号线连接，在以太网变压器13的一侧连接有差分输入模块12以及差分输出模块11，其中，差分输入模块12以及差分输出模块11也均通过一对差分信号线与该以太网变压器13连接。
对该以太网变压器13而言，该以太网变压器13的中间抽头通过一放电电路15接地。该放电电路15包括一放电管，在本实施例中，该放电管为陶瓷气体放电管。由于该陶瓷气体放电管接地，可以将因静电产生的突变电压以及电流释放至GND回路中，从而消除突变电压及电流对电子芯片的损害。
此外，该浪涌防护电路还包括滤波电路16，其中该滤波电路16的一端连接以太网变压器13的中间抽头，另一端与网络接口模块14连接。该滤波电路16与放电电路15(陶瓷气体放电管)实质上为并联关系，在实际设置中，该滤波电路16与放电电路15之间的距离较近，该滤波电路16不仅可以对整个电路起到消弧作用，并且由于该滤波电路16在实际安装中也接地，因此也可以消除因静电产生的突变电压及电流，减轻突变电压电流对电子芯片的损害。
与此同时，在实际应用中，上述的放电电路15(陶瓷气体放电管)以及滤波电路16并不能将静电产生的突变电压及电流完全释放，有可能还会存在一定的残留电压电流，而上述的差分输入模块12与差分输出模块11，由于均包含一ESD防静电器件，可以将残留的突变电压电流进行全部释放，以完全消除静电的影响，最大程度上保护电子芯片的正常使用。
本发明提出的浪涌防护电路，通过将以太网变压器13的中间抽头连接一放电电路15以及滤波电路16，其中该放电电路15以及滤波电路16将静电引起的突变电压及电流释放至GND回路中，以消除大部分的突变电压以及电流；此外，在该以太网变压器13的一侧还连接有差分输入模块12以及差分输出模块11，该差分输入模块12以及差分输出模块11可以将残余的突变电压以及电流进行彻底释放，以最大程度上地消除静电引起的突变电压及电流对芯片等电子设备的影响。
进一步地，请参阅图2至图6，作为一个具体示例，所述差分输出模块11包括第一ESD器件111，其中该第一ESD器件111可以为瞬态抑制二极管或聚合物材料ESD器件。在本实施例中，该第一ESD器件为聚合物材料制成的ESD防静电器件。此外，该差分输出模块11还包括第一电容112，该第一电容112的一端接地，另一端与以太网变压器13中的芯片侧绕组连接。
所述差分输入模块12包括第二ESD器件121，同样的，该第二ESD器件121也可以为瞬态抑制二极管或聚合物材料ESD器件。在本实施例中，该第二ESD器件121为聚合物材料制成的ESD防静电器件。此外，该差分输入模块12还包括第二电容122，该第二电容122的一端接地，另一端与以太网变压器13中的芯片侧绕组连接。
在此需要指出的是，上述第一ESD器件111以及第二ESD器件121的电容值均小于10pF。本实施例中采用的第一ESD器件111以及第二ESD器件121的响应时间快，并且受静电来回冲击的次数可达到2万次，具有较长的使用寿命。此外，第一电容112与第二电容122为隔直滤波电容，起到滤波作用。
所述以太网变压器13包括相对设置的芯片侧绕组131以及线侧绕组132，其中线侧绕组132还与一共模线圈133串联，中间抽头的一侧与线侧绕组132连接，另一侧通过放电电路15(陶瓷气体放电管)接地。其中，芯片侧绕组131对应为100欧的差分阻抗网络，而线侧绕组132对应的为150欧差分阻抗网络。此外，在线侧绕组132的右侧设置的共模线圈133可以抑制共模噪声的干扰。
所述滤波电路16包括相互并联的第一电阻161、第二电阻162以及第三电阻163，其中，第一电阻161的一端与以太网变压器13的中间抽头连接，另一端与第三电容160连接。第二电阻162以及第三电阻163的一端与网络接口模块14连接，另一端均与第三电容160连接(第一电阻161、第二电阻162、第三电阻163以及第三电容160组成RC滤波电路)。其中，该第三电容160的一端接地。在本实施例中，所述第一电阻161、第二电阻162以及第三电阻163的阻值均为68Ω。试验表明，选用该阻值的电阻，在实际眼图测试中，眼图效果较佳，信号传输速率较快。
对所述网络接口模块14而言，该网络接口模块14至少有一端接地。此外，TPTX+与TPTX_为一对差分输出信号，TPRX+与TPRX_为一对差分输入信号。
在实际应用防护中，当外界存在静电(例如在雷电环境下)时，由于静电会产生突变电压及电流，以太网变压器13中的突变电压电流通过中间抽头，传送至放电电路15以及滤波电路16中，由于放电电路15中设置的陶瓷气体放电管接地，陶瓷气体放电管可以将突变电压及电流释放至大地中；此外，滤波电路16中的第一电阻161、第二电阻162、第三电阻163以及第三电容160组成了一RC滤波电路，该滤波电路16不仅可以对整个电路起到消弧的作用，并且由于第三电容160接地，可以将由静电产生的突变电压电流及时释放。
此外，由于放电电路15(陶瓷气体放电管)以及滤波电路16并不能将静电产生的突变电压及电流完全释放，有可能还会存在一定的残留电压电流。为了消除残留的这部分电压电流，设置在差分输出模块11中的第一ESD器件111以及设置在差分输入模块12中的第二ESD器件121，可以对该残留的电压电流进行及时有效地释放，从而完全消除静电所带来的影响，保证了电子芯片的正常使用。
除此之外，本发明还提出一种供电设备，其中，该供电设备设置有如上所述的浪涌防护电路，由于可以尽可能地防止因静电浪涌所带来的影响，因此延长了实际使用寿命。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种浪涌防护电路，包括通过差分信号线连接的以太网变压器以及网络接口模块，其特征在于，在所述以太网变压器的一侧通过差分信号线分别连接有差分输入模块以及差分输出模块，所述以太网变压器的中间抽头通过一放电电路接地；
所述浪涌防护电路还包括一与所述放电电路并联的滤波电路，所述滤波电路分别与所述以太网变压器以及所述网络接口模块连接，所述滤波电路的一端接地，所述放电电路以及所述滤波电路用于将静电引起的突变电压及电流释放至GND回路中；
所述差分输入模块以及所述差分输出模块用于将残留的所述突变电压及电流进行释放。
2.根据权利要求1所述的浪涌防护电路，其特征在于，所述以太网变压器包括相对设置的芯片侧绕组以及线侧绕组，所述线侧绕组还与一共模线圈串联，所述中间抽头的一侧与所述线侧绕组连接，另一侧通过所述放电电路接地。
3.根据权利要求2所述的浪涌防护电路，其特征在于，所述差分输出模块包括第一ESD器件，所述第一ESD器件为瞬态抑制二极管或聚合物材料ESD器件，所述差分输出模块还包括第一电容，所述第一电容的一端接地，另一端与所述芯片侧绕组连接。
4.根据权利要求3所述的浪涌防护电路，其特征在于，所述差分输入模块包括第二ESD器件，所述第二ESD器件为瞬态抑制二极管或聚合物材料ESD器件，所述差分输入模块还包括第二电容，所述第二电容的一端接地，另一端与所述芯片侧绕组连接。
5.根据权利要求4所述的浪涌防护电路，其特征在于，所述第一ESD器件以及所述第二ESD器件的电容值均小于10pF。
6.根据权利要求2所述的浪涌防护电路，其特征在于，所述放电电路包括一放电管，所述放电管为陶瓷气体放电管，所述陶瓷气体放电管的一端接地。
7.根据权利要求2所述的浪涌防护电路，其特征在于，所述滤波电路包括相互并联的第一电阻、第二电阻以及第三电阻，所述第一电阻的一端与所述以太网变压器的中间抽头连接，另一端与第三电容连接，所述第二电阻以及第三电阻的一端与所述网络接口模块连接，另一端均与所述第三电容连接，所述第三电容的一端接地。
8.根据权利要求7所述的浪涌防护电路，其特征在于，所述第一电阻、所述第二电阻以及所述第三电阻的阻值均为68Ω。
9.根据权利要求7所述的浪涌防护电路，其特征在于，所述网络接口模块至少有一端接地。
10.一种供电设备，其特征在于，所述供电设备设置有如上述权利要求1至9任意一项所述的浪涌防护电路。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180119 |