專利名稱：一種同時(shí)支持網(wǎng)口耐壓和網(wǎng)口浪涌的防護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力通訊領(lǐng)域，具體涉及同時(shí)支持網(wǎng)口耐壓和網(wǎng)口浪涌防護(hù)的方法。
背景技術(shù)：
電力行業(yè)是一個(gè)關(guān)系國(guó)計(jì)民生的行業(yè)，所以其對(duì)通訊設(shè)備的穩(wěn)定可靠性的要求是非?？量痰?。電力通訊設(shè)備一般用來(lái)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控和通訊，由于經(jīng)常跟高壓打交道， 對(duì)于特定的應(yīng)用場(chǎng)景，電力規(guī)范提出了通訊設(shè)備的網(wǎng)口需要滿足浪涌和耐壓的要求。浪涌防護(hù)的方法是將雷擊的能量有效地疏導(dǎo)泄放，而耐壓的方法卻是要求設(shè)備能夠阻止高壓的導(dǎo)通形成電流，一個(gè)是導(dǎo)一個(gè)是阻，這兩種防護(hù)本來(lái)就是一個(gè)矛盾體。在眾多電力通訊設(shè)備開(kāi)發(fā)廠家中，大家基本都是通過(guò)安裝網(wǎng)口防雷器來(lái)實(shí)現(xiàn)浪涌，通過(guò)卸掉網(wǎng)口防雷器件來(lái)過(guò)耐壓，在不對(duì)設(shè)備進(jìn)行修改的情況下無(wú)法同時(shí)滿足電力的網(wǎng)口浪涌和耐壓防護(hù)需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是在不更改設(shè)備物理屬性的前提下，提供一種同時(shí)支持網(wǎng)口耐壓和網(wǎng)口浪涌的防護(hù)電路。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種同時(shí)支持網(wǎng)口耐壓和網(wǎng)口浪涌的防護(hù)電路，包括相連的網(wǎng)絡(luò)變壓器TlA和RJ45端口，網(wǎng)絡(luò)變壓器TlA的主級(jí)中心抽頭和接地端之間接有串連的壓敏電阻RVl和氣體放電管G1，所述主級(jí)中心抽頭和接地端之間并聯(lián)高壓電容C3， 網(wǎng)絡(luò)變壓器TlA的次級(jí)繞組中心抽頭和接地端之間接有高壓電容C2，RJ45端口的未使用引腳B4、B5和B7、B8分別通過(guò)磁珠FB2和FB3接至網(wǎng)絡(luò)變壓器TlA的主級(jí)中心抽頭。進(jìn)一步地，網(wǎng)絡(luò)變壓器TlA和RJ45端口之間還接有TVS管芯片U9。進(jìn)一步地，網(wǎng)絡(luò)變壓器TlA的型號(hào)為HS40-164。進(jìn)一步地，RJ45端口的型號(hào)為XS2B。進(jìn)一步地，壓敏電阻RVl采用471kd20J。進(jìn)一步地，氣體放電管Gl的型號(hào)為40s600。進(jìn)一步地，高壓電容C2、C3的參數(shù)為lOOOpF/^KV。進(jìn)一步地，磁珠FB2、FB3 的參數(shù)為 600ohm/1 OOMHz。進(jìn)一步地，TVS管芯片U9的型號(hào)為SLVU2. 8-4. T。本發(fā)明主要有以下優(yōu)點(diǎn)其一、本發(fā)明能夠使通訊設(shè)備的網(wǎng)口同時(shí)支持4KV以上的浪涌防護(hù)和500V以上的耐壓防護(hù)。其二、本發(fā)明簡(jiǎn)化了冗余的三級(jí)浪涌防雷電路，大幅度降低了浪涌防護(hù)的成本。三級(jí)防雷電路需要每個(gè)線路上都串一個(gè)氣體放電管和一個(gè)去耦電阻/電感，每個(gè)FE電口的數(shù)據(jù)線有四根，那么就需要4個(gè)氣體放電管和4個(gè)去耦電阻/電感，而本發(fā)明只需要一個(gè)氣體放電管加壓敏電阻，就可以完成浪涌防護(hù)，并且可以多個(gè)FE 口共用一個(gè)氣體放電管加壓敏電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)浪涌防護(hù)。
其三、本發(fā)明能夠通過(guò)器件調(diào)節(jié)可以使網(wǎng)口耐壓達(dá)到AC 1500V,這樣更于通訊設(shè)備在高壓變電控制站/所的安全運(yùn)用。其四、本發(fā)明在防護(hù)器件失效的情況下也不會(huì)影響業(yè)務(wù)的正常通訊。其五、本發(fā)明完全能使網(wǎng)口浪涌防護(hù)滿足GBT 17626. 5的最嚴(yán)格的級(jí)別，本發(fā)明完全能使網(wǎng)口耐壓防護(hù)滿足Q/EPRI 040-2010標(biāo)準(zhǔn)?？傊?，本大幅降低浪涌防護(hù)成本，同時(shí)又能夠使耐壓防護(hù)和浪涌防護(hù)兼顧。本發(fā)明在語(yǔ)音接口、AC(交流)電源接口、DC(直流)電源接口、FE(快速以太網(wǎng))電口、GE(吉兆以太網(wǎng))電口、RS485接口以及其它工業(yè)通訊對(duì)外接口的浪涌和耐壓防護(hù)上具有廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景。


圖1是本發(fā)明的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式為了實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明充分利用網(wǎng)絡(luò)變壓器的隔離和耐壓功能，然后通過(guò)壓敏電阻、氣體放電管、TVS(瞬態(tài)電壓抑制器)管和變壓器有序的串并聯(lián)連接來(lái)實(shí)現(xiàn)耐壓和浪涌防護(hù)的同時(shí)滿足。以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的核心思想是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)變壓器的輸入輸出短之間的耐壓和隔離，再加上氣體放電管和壓敏電阻的開(kāi)啟電壓特性來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出能同時(shí)滿足耐壓和浪涌的防護(hù)電路。本發(fā)明的防護(hù)電路通過(guò)將技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛的壓敏電阻、氣體放電管、TVS管和變壓器有序的串并聯(lián)連接來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而來(lái)同時(shí)實(shí)現(xiàn)4KV以上的網(wǎng)口浪涌和500V以上的網(wǎng)口耐壓。圖1是本發(fā)明的電路原理圖，其中XS2B是金屬接口的RJ45網(wǎng)口，U9為集成4路 TVS管的芯片，TlA是100M網(wǎng)絡(luò)變壓器的一個(gè)端口，C2和C3是耐壓為2KV容值為1000PF的高壓電容，F(xiàn)B2和FB3是600ohm/100MHz通流量為3A的磁珠，RVl是開(kāi)啟電壓為470V和通流量為20KA的壓敏電阻，Gl是開(kāi)啟電壓為600V和通流量IKA的氣體放電管，GND_EARTH1 是接機(jī)殼大地的金屬定位孔。具體連接時(shí)，XS2B的引腳Bi、B2、B3、B6分別接至芯片U9的引腳8、7、6、5。XS2B 的引腳BLA接至3. 3V的LED端口，引腳BLC接至快速以太網(wǎng)的P3_ACT LED端口，引腳BRA 接至3. 3V LED端口，引腳BRC接至P3_LINK LED端口。XS2B的引腳B4、B5通過(guò)磁珠FB2接至壓敏電阻RVl的一端，引腳B7、B8通過(guò)磁珠FB3接至壓敏電阻RVl的一端，壓敏電阻RVl 的另一端通過(guò)氣體放電管Gl接地。芯片U9的引腳1、2、3、4分別接至網(wǎng)絡(luò)變壓器TlA的引腳40、39、37、36。TlA的引腳38通過(guò)壓敏電阻RVl接至氣體放電管Gl。TlA的引腳3通過(guò)電容C2接地。TlA的引腳38和接地端并聯(lián)電容C3。芯片U9的引腳1、8，2、7，3、6，4、5還分別接在一起。網(wǎng)絡(luò)變壓器TlA的次級(jí)繞組中心抽頭引腳3還通過(guò)磁珠FBl和高壓電容Cl接地，網(wǎng)絡(luò)變壓器TlA的次級(jí)繞組中心抽頭的另一端接至外接電源VCC。TlA的引腳1、2、4、5分別接至以太網(wǎng)的P3_RXP、P3_RXN、P3_TXP、P3_TXN 端口。網(wǎng)口耐壓防護(hù)的實(shí)現(xiàn)方式如下所述，在本設(shè)計(jì)電路中，采用壓敏電阻和氣體放電管串聯(lián)，然后串聯(lián)到變壓器TlA側(cè)中心抽頭和大地(GND_EARTH)之間，再與變壓器TlA側(cè)的抽頭2KV高壓電容C3并聯(lián)，壓敏電阻的AC耐壓值和氣體放電管等效AC耐壓值加起來(lái)大于 NV時(shí)，網(wǎng)口就可以過(guò)NV耐壓。耐壓的測(cè)試是把FE 口的四根數(shù)據(jù)線并到一點(diǎn)，然后在這一點(diǎn)和大地之間加一個(gè)頻率為50Hz特定電壓值的交流電，當(dāng)電流小于IOmA時(shí)，耐壓防護(hù)就符合規(guī)范。在這兩點(diǎn)之間加一個(gè)500V的交流電時(shí)，由于變壓器的輸入和輸出是隔離的，隔離度為1500V，線路上的500V電壓不可能穿過(guò)變壓器，也不可通過(guò)C3，因?yàn)镃3的耐壓為2KV，而本發(fā)明用的Gl和RVl的總耐壓高于500V，所以本設(shè)計(jì)能夠做500V的耐壓防護(hù)。網(wǎng)口浪涌防護(hù)的實(shí)現(xiàn)方式如下所述，當(dāng)浪涌的短時(shí)間大沖擊能量進(jìn)入RJ45后，先通過(guò)TVS管(TVS管芯片)進(jìn)行少部分能量吸收和線路電壓鉗位，接著能量通過(guò)信號(hào)線路傳到TlA側(cè)的中心抽頭，當(dāng)抽頭的能量蓄積到一定的電壓時(shí)就會(huì)擊穿壓敏電阻和氣體放電管進(jìn)行能量泄放，當(dāng)能量泄放完畢后氣體放電管和壓敏電阻恢復(fù)正常高阻狀態(tài)。如不需要過(guò)差模4KV的浪涌可以去掉TVS管(TVS管芯片)。浪涌測(cè)試分為差模和共模，電力規(guī)范只對(duì)共模有要求；共模4KV浪涌是把FE的四根數(shù)據(jù)線(1，2，3，6)并于一點(diǎn)，然后在這一點(diǎn)和大地之間加一個(gè)8/20US 4KV的電壓波，當(dāng)共模浪涌短時(shí)高壓能量進(jìn)入到XS2B RJ45后，能量會(huì)迅速的到達(dá)TlA的PIN38(中心抽頭)，在很短的時(shí)間RVl和Gl的兩端達(dá)到1000V的壓值，接著RVl和Gl導(dǎo)通，泄放浪涌高壓能量；差模4KV浪涌，本發(fā)明也可滿足。本發(fā)明能同時(shí)滿足網(wǎng)口浪涌和網(wǎng)口耐壓防護(hù)，只要PCB和原理圖設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)了本特征，不管是否焊接相關(guān)器件，都適用于本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種同時(shí)支持網(wǎng)口耐壓和網(wǎng)口浪涌的防護(hù)電路，包括相連的網(wǎng)絡(luò)變壓器TIA和RJ45 端口，其特征在于網(wǎng)絡(luò)變壓器TlA的主級(jí)中心抽頭和接地端之間接有串連的壓敏電阻RVl 和氣體放電管G1，所述主級(jí)中心抽頭和接地端之間并聯(lián)高壓電容C3，網(wǎng)絡(luò)變壓器TlA的次級(jí)繞組中心抽頭和接地端之間接有高壓電容C2，RJ45端口的未使用引腳B4、B5和B7、B8分別通過(guò)磁珠FB2和FB3接至網(wǎng)絡(luò)變壓器TlA的主級(jí)中心抽頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于網(wǎng)絡(luò)變壓器TlA和RJ45端口之間還接有 TVS管芯片U9。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電路，其特征在于網(wǎng)絡(luò)變壓器TlA的型號(hào)為HS40-164。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電路，其特征在于RJ45端口的型號(hào)為XS2B。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電路，其特征在于壓敏電阻RVl采用471kd20J。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電路，其特征在于氣體放電管Gl的型號(hào)為40s600。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電路，其特征在于高壓電容C2、C3的參數(shù)為 lOOOpF/^KV。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電路，其特征在于磁珠FB2、FB3的參數(shù)為 600ohm/1OOMHz。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于TVS管芯片U9的型號(hào)為SLVU2.8-4. T。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種能同時(shí)支持網(wǎng)口耐壓和網(wǎng)口防雷的防護(hù)電路，其包括相連的網(wǎng)絡(luò)變壓器T1A和RJ45端口，網(wǎng)絡(luò)變壓器T1A的主級(jí)中心抽頭和接地端之間接有串連的壓敏電阻RV1和氣體放電管G1，所述主級(jí)中心抽頭和接地端之間并聯(lián)高壓電容C3，網(wǎng)絡(luò)變壓器T1A的次級(jí)繞組中心抽頭和接地端之間接有高壓電容C2，RJ45端口的未使用引腳B4、B5和B7、B8分別通過(guò)磁珠FB2和FB3接至網(wǎng)絡(luò)變壓器的主級(jí)中心抽頭。本發(fā)明能夠使通訊設(shè)備的網(wǎng)口同時(shí)支持4KV以上的浪涌防護(hù)和500V以上的耐壓防護(hù)。
文檔編號(hào)H02H9/04GK102185303SQ20111011654
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月6日
發(fā)明者任波, 李紹杰, 胡保民, 鄭直, 郭雷 申請(qǐng)人:武漢長(zhǎng)光科技有限公司