專利名稱：以太網(wǎng)接口的防雷保護電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信設備的防雷保護技術，更具體地說，涉及一種用于通信設備中以太網(wǎng)接口處的防雷保護電路。
背景技術：
隨著網(wǎng)絡技術的普及，10/100BASE以太網(wǎng)接口的應用也越來越廣泛，已成為目前網(wǎng)絡中最常用的一種以太網(wǎng)接口。在實際使用中，以太網(wǎng)電纜縱橫交錯并由戶內(nèi)延伸到戶外，所以由雷電引起的電磁脈沖會在以太網(wǎng)線路中感應暫態(tài)過電壓。同時，加上通信設備中以太網(wǎng)接口處的絕緣強度一般比較低，耐受過電壓和過電流能力較差，很容易受到暫態(tài)過電壓的損害。為了保證通信設備的安全可靠運行，必須對以太網(wǎng)接口采取過電壓防護措施。
現(xiàn)有技術中常用的技術方案有如下兩種第一種是在通信設備的以太網(wǎng)接口處采用一級硅保護電路進行差模、共模過電壓保護。其缺點是耐受雷電的沖擊通流容量(即保護電路所能承受且不會導致?lián)p壞的最大過電流)較低，但是如果采用通流容量更大的硅保護電路，其結電容就會變得很大，從而影響以太網(wǎng)信號的傳輸質(zhì)量。
第二種是在通信設備的以太網(wǎng)接口處采用一級氣體放電管進行差模、共模過電壓保護。其缺點是氣體放電管響應時間比較慢，在動作時產(chǎn)生的殘壓比較高，不能可靠地保護后面的敏感電路。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種以太網(wǎng)接口的防雷保護電路，以解決現(xiàn)有以太網(wǎng)接口防雷保護電路的保護效果較差且會影響信號傳輸質(zhì)量的問題。
為解決上述技術問題，本發(fā)明提供如下的技術方案
一種以太網(wǎng)接口防雷保護電路，其中設有用于與以太網(wǎng)接口的輸入側連接的輸入側正、負發(fā)送端口及輸入側正、負接收端口，還設有用于與以太網(wǎng)接口的器件側連接的器件側正、負發(fā)送端口及器件側正、負接收端口；在各個輸入側端口與相應的器件側端口間至少設有兩級保護電路，其中，第一級保護電路設在所述各個輸入側端口處，第二級保護電路設在所述各個器件側端口處；所述第一級保護電路的動作電壓高于第二級保護電路的動作電壓。通過上述第一級保護電路及第二級保護電路的雙重保護，實現(xiàn)了對以太網(wǎng)接口的差模和共模保護；同時還在最大程度地降低了跨接在信號線兩端的電容值，從而不會對信號傳輸質(zhì)量造成影響。
本發(fā)明中，還可在所述的第一級保護電路與第二級保護電路間串聯(lián)有限流器件。所述限流器件可以是電阻、電感、由至少兩個電阻串聯(lián)而成的電阻組、或者是由至少兩個電感串聯(lián)而成的電感組。
在本發(fā)明的所述第二級保護電路中，可采用四個硅保護二極管連接在各個器件側正、負端口之間以實現(xiàn)差模過電壓保護，還可采用四個硅保護二極管連接在各個器件側端口與地之間以實現(xiàn)共模過電壓保護；為了降低硅保護二極管的結電容所產(chǎn)生的影響，還可在每一硅保護二極管支路串聯(lián)一個快恢復二極管，或?qū)⒚績蓚€硅保護二極管正端背靠背連接。
本發(fā)明的所述第一級保護電路中可采用兩個三極氣體放電管或六個兩極氣體放電管來實現(xiàn)共模及差模過電壓保護，其中所述氣體放電管的放電電壓大于所述硅保護二極管的擊穿電壓。
本發(fā)明中，當由輸入側引入的暫態(tài)過電壓波沿著信號線路傳輸?shù)奖Ｗo電路時，由于氣體放電管具有較高的放電電壓和較長的響應時間，它并不立即導通放電；在氣體放電管導通之前，硅保護二極管將首先被擊穿，并流過暫態(tài)電流；隨著暫態(tài)電流的增大，限流器件上的壓降也相應地增大，這一壓降施加于氣體放電管兩端，就促使其盡早動作放電。當氣體放電管放電后，它將提供一條接地的旁路泄放暫態(tài)大電流的通道，同時也能起限制過電壓的作用，對限流器件和硅保護二極管起到保護作用。
可見，本發(fā)明同時采用硅保護電路和氣體放電管保護電路，解決了現(xiàn)有以太網(wǎng)接口防雷保護電路的保護效果較差、會影響信號傳輸質(zhì)量等問題，可有效地防止由于雷電感應引起的暫態(tài)差模和共模過電壓、過電流對以太網(wǎng)信號接口造成的損壞。在不影響信號傳輸質(zhì)量的前提下，本發(fā)明的防雷保護電路使以太網(wǎng)接口能夠承受高達3KA(8/20us波形)的雷電沖擊電流，極大的增強了以太網(wǎng)口抗雷擊的能力，降低了以太網(wǎng)接口的雷擊損壞率。
下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中圖1是本發(fā)明一個優(yōu)選實施例中的防雷保護電路圖；圖2是本發(fā)明另一實施例中的防雷保護電路圖；圖3是在圖1所示的防雷保護電路中增加起共模過電壓保護作用的硅保護二級管后的電路圖；圖4是將圖1所示防雷保護電路中的三極氣體放電管改為兩極氣體放電管后的電路圖；圖5是在圖4中增加與電阻串聯(lián)的電感之后的電路圖；圖6是在圖1所示的防雷保護電路中增加第三級保護電路后的電路圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的實施例一如圖1所示，圖中的右側為以太網(wǎng)接口的輸入側，本實施例中采用的是RJ45接頭，并使用了其四個接頭，即正、負發(fā)送信號接頭TX+、TX-，正、負接收信號接頭RX+、RX-。圖中的左側為以太網(wǎng)接口的器件側，中間的虛線框內(nèi)為防雷保護電路。
從圖中可以看出，該防雷保護電路是由兩個三極氣體放電管G1、G2，四個電阻R1、R2、R3、R4，四個硅保護二極管VD1、VD2、VD3、VD4，以及四個快恢復二極管D1、D2、D3、D4組成的兩級保護電路。其中，三極氣體放電管G1、G2的放電電壓大于硅保護二極管VD1、VD2、VD3、VD4的擊穿電壓。
在上述電路中的硅保護二極管可以是TVS、TSS等瞬態(tài)抑制二極管，它們與快恢復二極管組成第二級保護電路，用于抑制差模過電壓，以保護其左邊的器件；而三極氣體放電管則組成第一級保護電路，用于旁路泄放暫態(tài)大電流，既能抑制共模過電壓，又能抑制差模過電壓；介于第二級保護電路與第一級保護電路之間的電阻R1、R2、R3、R4用于限制流過各個硅保護二極管的暫態(tài)電流，同時可改善氣體放電管的動作特性、并促進兩級保護電路之間的特性配合。
實施本發(fā)明之后，當暫態(tài)過電壓波沿著其中一路或多路信號線路傳輸?shù)奖Ｗo電路時，由于氣體放電管G1、G2具有較高的放電電壓和較長的響應時間，它并不立即導通放電；在氣體放電管導通之前，硅保護二極管VD1、VD2、VD3或VD4將首先被擊穿，并流過暫態(tài)電流；隨著暫態(tài)電流的增大，限流電阻R1、R2、R3或R4上的壓降也相應地增大，這一壓降施加于氣體放電管兩端，就促使其盡早動作放電。當氣體放電管G1或G2放電后，它將提供一條接地的旁路泄放暫態(tài)大電流的通道，同時也能起限制過電壓的作用，對其左側的限流電阻和硅保護二極管起到保護作用。
由于100M以太網(wǎng)接口的傳輸速率比較高，而現(xiàn)有的通流量比較大的硅保護二極管的結電容也相對比較大，直接用在保護電路中會影響信號的傳輸質(zhì)量，所以本實施例中采用快恢復二極管D1、D2、D3、D4與之串聯(lián)，這樣可以很大程度地降低跨接在正、負信號線之間的電容值，從而達到不影響信號傳輸質(zhì)量的目的。
本發(fā)明并不限于上述實施例，還可有以下多種
具體實施例方式1、在每一個硅保護二極管支路上串聯(lián)更多快恢復二極管，例如將圖1中的快恢復二極管D1改為三個串聯(lián)的快恢復二極管，同時D2、D3、D4進行相應的改動，這樣可進一步減小正、負信號線之間的電容值，提高信號傳輸質(zhì)量。
2、如圖2所示，將兩個硅保護二極管的正端背靠背連接后，再接到正、負信號線之間，此時因兩個硅保護二極的電容為相互串聯(lián)，同樣可減小正、負信號線之間的電容值，所以不需要再串接快恢復二極管。
3、在上述實施例一或第1、第2種實施方式的基礎上，在第二級保護電路中增加對地的硅保護二級管。如圖3所示是在圖1的防雷保護電路中增加硅保護二級管后的電路圖，通過在每一個器件側端口與地之間接一個硅保護二級管，可起到共模過電壓保護的作用。
4、將上述實施例一或第1、第2、第3種實施方式中的兩個三極氣體放電管改為采用多個兩極氣體放電管。如圖4所示為將圖1中防雷保護電路的三極氣體放電管改為兩極氣體放電管后的電路圖，其中有六個兩極氣體放電二極管。一個接在輸入側正、負發(fā)送端口之間，另一個接在輸入側正、負接收端口之間，用于實現(xiàn)差模過電壓保護；另四個分別接在各個輸入側端口與地之間，用于實現(xiàn)共模過電壓保護。
5、將上述實施例一或第1、第2、第3、第4種實施方式中的電阻R改為電感，或改為電阻與電感串聯(lián)方式。如圖5所示為將圖4中的電阻R改為電阻與電感串聯(lián)后的電路圖。
6、以上述任一種實施方式為基礎，增加第三級或更多級的保護電路。如圖6所示為在圖1的防雷保護電路中增加第三級保護電路時后的電路圖，其中增加了四個快恢復二極管D5、D6、D7、D8和四個硅保護二極管VD5、VD6、VD7、VD8，其中硅保護二極管VD5、VD6、VD7、VD8的擊穿電壓低于硅保護二極管VD1、VD2、VD3、VD4的擊穿電壓。這種接法的作用是能夠?qū)⑼ㄟ^保護電路輸出的殘余電壓降得更低，使后面的敏感器件得到更有效的保護。
本發(fā)明的上述的防雷保護電路可直接設計在通信設備的以太網(wǎng)接口處，也可以設計為外置式防雷裝置，使用時將其連接在以太網(wǎng)接口之前，同樣可起到防雷保護作用。
權利要求
1.一種以太網(wǎng)接口防雷保護電路，其中設有用于與以太網(wǎng)接口的輸入側連接的輸入側正、負發(fā)送端口及輸入側正、負接收端口，還設有用于與以太網(wǎng)接口的器件側連接的器件側正、負發(fā)送端口及器件側正、負接收端口，其特征在于，在各個輸入側端口與相應的器件側端口間至少設有兩級保護電路，其中，第一級保護電路設在所述各個輸入側端口處，第二級保護電路設在所述各個器件側端口處；所述第一級保護電路的動作電壓高于第二級保護電路的動作電壓。
2.根據(jù)權利要求1所述的防雷保護電路，其特征在于，所述的第一級保護電路由氣體放電管組成；所述的第二級保護電路主要由硅保護二極管組成；所述氣體放電管的放電電壓大于所述硅保護二極管的擊穿電壓。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的防雷保護電路，其特征在于，在所述的第一級保護電路與第二級保護電路間還串聯(lián)有限流器件。
4.根據(jù)權利要求3所述的防雷保護電路，其特征在于，所述限流器件是電阻、或者是電感、或者是由至少兩個電阻串聯(lián)而成的電阻組、或者是由至少兩個電感串聯(lián)而成的電感組。
5.根據(jù)權利要求2所述的防雷保護電路，其特征在于，所述第二級保護電路中包括四個用于實現(xiàn)差模過電壓保護的硅保護二極管；其中第一個硅保護二極管的正端接所述器件側負發(fā)送端口、負端接所述器件側正發(fā)送端口，第二個硅保護二極管的正端接所述器件側正發(fā)送端口、負端接所述器件側負發(fā)送端口；另兩個硅保護二極管按同樣方式連接在所述器件側正、負接收端口之間。
6.根據(jù)權利要求5所述的防雷保護電路，其特征在于，在所述第二級保護電路中的每一個硅保護二極管支路上還串聯(lián)有一個或多個快速恢復二極管。
7.根據(jù)權利要求2所述的防雷保護電路，其特征在于，所述第二級保護電路中包括四個用于實現(xiàn)差模過電壓保護的硅保護二極管；其中兩個硅保護二極管的正端背靠背連接，負端分別接所述器件側正、負發(fā)送端口；另兩個硅保護二極管的正端背靠背連接，負端分別接所述器件側正、負接收端口。
8.根據(jù)權利要求5-7中任一項所述的防雷保護電路，其特征在于，所述第二級保護電路中還包括四個用于實現(xiàn)共模過電壓保護的硅保護二極管，所述各個硅保護二極管分別連接在每一個器件側端口與地之間。
9.根據(jù)權利要求5-7中任一項所述的防雷保護電路，其特征在于，所述第一級保護電路中包括兩個三極氣體放電管，所述三極氣體放電管的放電電壓大于所述硅保護二極管的擊穿電壓；其中一個三極氣體放電管的兩端接所述輸入側正、負發(fā)送端口，中間端接地；另一個三極氣體放電管的兩端接所述輸入側正、負接收端口，中間端接地。
10.根據(jù)權利要求5-7中任一項所述的防雷保護電路，其特征在于，所述第一級保護電路中包括六個兩極氣體放電管，所述兩極氣體放電管的放電電壓大于所述硅保護二極管的擊穿電壓；其中一個接在所述輸入側正、負發(fā)送端口之間；一個接在所述輸入側正、負接收端口之間；另四個分別接在各個輸入側端口與地之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于通信設備中的以太網(wǎng)接口防雷保護電路，為解決現(xiàn)有防雷保護電路效果較差、會影響信號傳輸質(zhì)量等問題，在本發(fā)明以太網(wǎng)接口防雷保護電路的各個輸入側端口處設有由氣體放電管組成的第一級保護電路，在各個器件側端口處設有主要由硅保護二極管組成的第二級保護電路，所述第一級保護電路的動作電壓高于所述第二級保護電路的動作電壓，在每一個器件側端口與相應的輸入側端口之間串聯(lián)有起退耦作用的限流器件。在第二級保護電路中可采用硅保護二極管與快恢復二極管串聯(lián)，或?qū)⒚績蓚€硅保護二極管正端背靠背連接的方式以減小硅保護二極管的結電容所產(chǎn)生的影響；在第一級保護電路中可采用兩極或三極氣體放電管來實現(xiàn)共模及差模過電壓保護。
文檔編號H02H9/06GK1549416SQ0315925
公開日2004年11月24日 申請日期2003年9月12日 優(yōu)先權日2003年5月10日
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