CN201097449Y - 一种防雷以太网端口电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种防雷以太网端口电路，包括网口变压器，其中，还包括压敏电阻，所述压敏电阻设置在网口变压器线路侧的中心抽头与保护地之间，作为雷击浪涌泻放通路。本实用新型的防雷以太网端口电路，能够成本低廉、占用空间小、稳定可靠、可多次进行雷击浪涌防护。

Description

一种防雷以太网端口电路

技术领域

本实用新型涉及通信领域，特别涉及一种防雷以太网端口电路。

背景技术

目前，常用的以太网端口电路一般不进行专门的防雷设计，而是靠以太网变压器阻挡雷击浪涌能量以保护以太网接口器件。这样的设计成本低廉，但是防雷功能比较弱。当雷击浪涌到来时，这种防护是靠以太网变压器的隔离能力使以太网接口芯片免受雷击浪涌的袭击的，当雷击浪涌稍大时，因为没有泻放途径雷击浪涌高压会把以太网线与地之间的绝缘或者隔离变压器的绝缘击穿，从而导致防雷失败。特别对于重雷击区，一场雷雨会导致大量的以太网交换机中断和损坏。

如图1所示，为现有接入层设备以太网端口电路的示意图。其中，X1为网口连接器，T1为网口变压器，C1为高频接地电容，R1、R2、R3为匹配电阻。以太网端口包含两对差分线(RX+、RX-，TX+、TX-)，通过变压器T1与芯片侧电路(TX*，RX*)实现共模隔离，同时以太网接口芯片(图中未示出)发出或者接收的以太网信号通过变压器T1的差模耦合功能与以太网线路侧连接。变压器中间抽头通过匹配电阻R1、R2、R3与网口连接器X1对应连接，并通过高频接地电容C1接地(PGND)，以滤除高频噪声。

当前也有加强防雷设计的以太网端口，一般是通过在以太网端口增加气体放电管等防护器件而实现的。这种通过气体放电管进行的雷击防护能够取得很好的防雷效果，但是由于器件成本高，占用印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)空间也比较大，很难大量应用。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种防雷以太网端口电路，能够成本低廉、占用空间小、稳定可靠、可多次进行雷击浪涌防护。

本实用新型的防雷以太网端口电路，包括网口变压器，其中，还包括压敏电阻，所述压敏电阻设置在网口变压器线路侧的中心抽头与保护地之间，作为雷击浪涌泻放通路。

本实用新型的防雷以太网端口电路，进一步包括网口连接器，其通过两对差分线与所述网口变压器连接。

其中，所述压敏电阻的参考电压为小于等于240V。

此外，还进一步包括高频接地电容和匹配电阻，所述网口变压器的中间抽头通过所述匹配电阻与所述网口连接器对应连接，并通过所述高频接地电容接地。

其中，所述差分线与保护地之间绝缘隔离。

所述防雷以太网端口电路设置在印刷电路板PCB中，所述PCB表层大于1mm，内层大于0.4mm，以使所述差分线与保护地之间绝缘隔离。

本实用新型的有益效果是：通过在所述变压器中间抽头与保护地之间除了匹配电阻和高频接地电容之外，再并联一个压敏电阻，作为以太网线上的雷击浪涌泻放到保护地的通道。这样，雷击浪涌能量在差分线路上建立足以击穿差分线路和保护地之间的绝缘的浪涌电压之前，就从这个预先设定的雷击浪涌泻放通道泻放掉了，从而使以太网端口得到保护。

附图说明

图1为现有常用以太网端口电路的结构示意图；

图2为本实用新型的防雷以太网端口电路的结构示意图；

图3为本实用新型的防雷以太网端口电路雷击浪涌电流泻放路径示意图。

具体实施方式

以下，结合附图2～3对本实用新型的防雷以太网端口电路进行描述。如图2所示，为本实用新型的防雷以太网端口电路，包括：网口变压器T1、匹配电阻、高频接地电容C1和网口连接器X1，其中：1为网口变压器，C1为高频接地电容，R1、R2、R3为匹配电阻。以太网端口包含两对差分线(RX+、RX-，TX+、TX-)，通过变压器T1与芯片侧电路(TX*，RX*)实现共模隔离；同时以太网接口芯片(图中未示出)发出或者接收的以太网信号通过变压器T1的差模耦合功能与以太网线路侧连接。变压器中间抽头CT通过匹配电阻R1、R2、R3与网口连接器X1对应连接，并通过高频接地电容C1接地(PGND)，以滤除高频噪声。在变压器中心抽头CT与保护地PGND之间还包括压敏电阻VR。

当无雷击浪涌出现时，因为以太网电路本身的对称性和网口变压器T1的隔直功能，该中心抽头CT与保护地之间既不存在高频的以太网信号电压，也不存在有用的直流电压或者工频电压。这两个特点使得在高速通讯电路的雷击浪涌防护中选用成本低廉的压敏电阻成为可能。中心抽头CT上不存在高频的以太网信号成功地避免了压敏电阻本身存在的寄生电容对高频以太网信号的负载效应，避免了因为压敏电阻的引入导致的高频以太网信号的衰减。中心抽头CT上不存在有用的直流电压或者工频电压，也同时避免了这种电压带来的长期的漏电流引起的压敏电阻的失效，使压敏电阻能够更可靠更持久的执行雷击浪涌泻放的功能。

当雷击浪涌到来时，以太网线上的雷击浪涌电压会逐渐升高，这种浪涌电压会通过变压器传递到中心抽头CT上，当中心抽头CT上的电压未达到压敏电阻的参考电压的时候，雷击浪涌电压会通过匹配电阻R1给C1充电，因为这种充电过程吸收的能量与雷击浪涌总的能量相比是微乎其微的，因此差分线(RX+、RX-，TX+、TX-)以及中心抽头CT上的雷击浪涌电压会继续上升，当电压上升到超过压敏电阻的参考电压U_1mA时，压敏电阻进入钳位工作区，即压敏电阻的电压大于U_1mA时，雷击浪涌电流依次沿着差分线(RX+、RX-，TX+、TX-)、变压器T1、变压器中心抽头CT、压敏电阻VR、保护地PGND的路径泻放，如图3所示。随着压敏电阻进入钳位工作区和雷击浪涌能量的泻放，雷击浪涌电压的上升将得到有效遏止，从而防止了差分线(RX+、RX-，TX+、TX-)与保护地PGND等电路之间的击穿，避免了雷击浪涌电压转换成差模电压从变压器T1透传到芯片侧电路击毁接口芯片现象的发生。

此外，在差分线(RX+、RX-，TX+、TX-)对保护地PGND之间被雷击浪涌击穿之前，压敏电阻必须进入钳位工作区。这就要求差分线(RX+、RX-，TX+、TX-)对保护地PGND之间有较好的绝缘隔离，一般以PCB板表层大于1mm，内层大于0.4mm为宜，压敏电阻的参考电压U_1mA以不大于240V为宜。但是，对PCB板的要求随着使用环境(例如空气湿度等)和表面洁净度有关，当空气湿度很大时，需要如上所述的PCB表层距离和内层距离数值变大；当表面洁净度越高，需要如上所述的PCB表层距离和内层距离数值变小。

此外，由于变压器T1的良好对称性，使浪涌电流分别从RX+(TX+)和RX-(TX-)到达中心抽头的感抗阻碍相互抵消，这种效应减少了差分线(RX+、RX-，TX+、TX-)与中心抽头CT之间的电压差，有利于避免在压敏电阻RT开启之前，差分线(RX+、RX-，TX+、TX-)对保护地PGND之间的击穿。变压器T1的良好对称性还有利于在雷击浪涌泻放过程中防止共模的雷击浪涌转换成差模状态透过变压器击毁以太网接口芯片。

可以理解的是，本实用新型仅以压敏电阻为例进行描述，但是，本实用新型并不局限于于此，依照本实用新型的防护原理，还可以采用瞬态电压抑制TVS二极管，来替代本实用新型的压敏电阻。

以上关于差分线(RX+、RX-，TX+、TX-)对保护地PGND之间的绝缘隔离距离和压敏电阻参数的描述，仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (6)

1. 一种防雷以太网端口电路，包括网口变压器，其特征在于，还包括压敏电阻，所述压敏电阻设置在网口变压器线路侧的中心抽头与保护地之间，作为雷击浪涌泻放通路。

2. 如权利要求1所述的防雷以太网端口电路，其特征在于，进一步包括网口连接器，其通过两对差分线与所述网口变压器连接。

3. 如权利要求1所述的防雷以太网端口电路，其特征在于，所述压敏电阻的参考电压为小于等于240V。

4. 如权利要求2所述的防雷以太网端口电路，其特征在于，进一步包括高频接地电容和匹配电阻，所述网口变压器的中间抽头通过所述匹配电阻与所述网口连接器对应连接，并通过所述高频接地电容接地。

5. 如权利要求2所述的防雷以太网端口电路，其特征在于，所述差分线与保护地之间绝缘隔离。

6. 如权利要求5所述的防雷以太网端口电路，其特征在于，所述防雷以太网端口电路设置在印刷电路板PCB中，所述PCB表层大于1mm，内层大于0.4mm，以使所述差分线与保护地之间绝缘隔离。

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