【硕凯技术贴】分享一些简单实用的以太网口防护方案电路图

    随着以太网速率的不断提高,各种寄生参数特性对电气性能存在不容忽视的影响,因此,以太网的电磁兼容(EMC)和防护设计成为设备功能能否实现的关键。EMC和防护设计介入产品设计的时间越早,成本也就越低。废话不多,小硕最喜欢做的事情就是将硕凯电子FAE工程师们的经验都分享给大家,本篇以太网口雷击浪涌防护方案分享是难得一见的实用干货,值得收藏。
以太网口雷击浪涌防护方案的设计思路:
   以太网防护方案的设计需要考虑到雷击浪涌以及陶瓷放电管一级防护之后的残压,因此一般会采用GDT在变压器前端做共模 (八线)浪涌防护;并选择结电容低、反应时间快,兼顾防护静电功能的TVS管吸收差模能量。
一、应用背景
    1.全球气候变暖,雷雨天气增多。
    2.网络设备雷击损坏后,危害大。
    3.网络设备雷击损害后,维修成本高。
    4.高浪涌防护设备成为行业趋
二、防护电路图与选型器件
百兆以太网防护方案(一)
防护电路图

TVS二极管SLUV2.8-4_.jpg


使用硕凯器件:
陶瓷气体放电管:
GDT【UN1206-200ASMD】直流标称电压200±30%V,冲击电流(8/20μs)0.5KA,电容值<0.5pF,电阻>100MΩ。
GDT【UN1812-90CSMD】直流标称电压90±20%V,冲击电流(8/20μs)2.0KA,电容值<1.0pF,电阻>1GΩ。
瞬态抑制二极管TVS管:
TVS【SLVU2.8-4】Vrwm:2.8V,Vb:3.0V,防静电能力(接触/空气):8KV/15KV,结电容(f=1MHz):2.0pF,封装:SO-08。
百兆以太网防护方案(二)
防护电路图:  
 
百兆以太网防护方案(二).png


使用硕凯器件:
陶瓷气体放电管:
GDT【UN1206-200ASMD】直流标称电压200±30%V,冲击电流(8/20μs)0.5KA,电容值<0.5pF,电阻>100MΩ。
GDT【UN1812-90CSMD】直流标称电压90±20%V,冲击电流(8/20μs)2.0KA,电容值<1.0pF,电阻>1GΩ。
瞬态抑制二极管TVS管:
TVS【ESD03V32D-LC】Vrwm:3.0V,Vb:4.0V,防静电能力(接触/空气):8KV/15KV,结电容(f=1MHz):1.2pF,封装:SOD-323。
千兆以太网防护方案(一)
防护电路图: 

TVS二极管SLUV2.8-8_.jpg


使用硕凯器件:
陶瓷气体放电管:
GDT【UN1206-200ASMD】直流标称电压200±30%V,冲击电流(8/20μs)0.5KA,电容值<0.5pF,电阻>100MΩ
GDT【UN1812-90CSMD】直流标称电压90±20%V,冲击电流(8/20μs)2.0KA,电容值<1.0pF,电阻>1GΩ
瞬态抑制二极管TVS管:
TVS【SLVU2.8-8】Vrwm:2.8V,Vb:3.0V,防静电能力(接触/空气):30KV/30KV,结电容(f=1MHz):3.0pF,封装:SO-08,超低漏电流
千兆以太网防护方案(二)
防护电路图: 

千兆以太网防护方案(二).png


使用硕凯器件:  
陶瓷气体放电管:
GDT【UN1206-200ASMD】直流标称电压200±30%V,冲击电流(8/20μs)0.5KA,电容值<0.5pF,电阻>100MΩ
GDT【UN1812-90CSMD】直流标称电压90±20%V,冲击电流(8/20μs)2.0KA,电容值<1.0pF,电阻>1GΩ。
瞬态抑制二极管TVS管:
TVS【ESD03V32D-LC】Vrwm:3.0V,Vb:4.0V,防静电能力(接触/空气):8KV/15KV,结电容(f=1MHz):1.2pF,封装:SOD-323。
三、方案应用
1.工业/家用电脑/笔记本
2.交换机/路由器
3.枪机设备
4.网络打印机
5.机顶盒
6.智能交通系统
7.其他含以太网端口设备
四、各器件在电路中起到的作用如下
    1、GDT : 这里使用了大通流量的三极陶瓷气体放电管,c级接了大地线PE,既可以进行差模防雷也可以共模防雷。在一组差模信号之间有差模浪涌时,当其两端电压升高到大于放电电压时,产生弧光放电,气体电离放电后由高阻抗转为低阻抗,使其两端电压迅速降低;当有共模浪涌在线与大地之间时,那么放电管的ac极或bc极击穿导通,实现泄放大浪涌作用。
    2、TVS:这里使用了体积小,结电容低,反应速度快的的瞬态抑制二极管,可以进行差模防雷。由于网络变压器前端使用了陶瓷气体放电管,泄放了大部分浪涌,但是仍有少部分浪涌会流入后端,因此后端使用了瞬态抑制二极管进行电压箝位。
    3、PTC: 这里PTC主要是起到退耦的作用。因为网络变压器等效成一根导线,如果不用PTC,那么陶瓷气体放电管两端的电压是不可能达到90V以上的,因此陶气体放电管不会启动。
五、明白了各个器件的作用后,分析整个电路就简单了,过程如下:
    1、差模防护:当浪涌从线间输入时,由于PTC的退耦作用,GDT1的ab极会首先击穿,击穿后会使线间的压差降低;残余电压经过网络变压器后由反应速度较快的TVS箝位,这时残压较低,起到保护后端设备的作用。
    2、共模防护:当浪涌从线对PE输入时,GDT1的ac/bc极会首先击穿,击穿后会使线间大部分的浪涌泄放至大地,从而保护了后端电路。
    硕凯电子拥有丰富的产品线与卓越的客服能力,通过提供先进技术的最新一代产品来满足设计工程师与采购人员的需求。我们拥有设备先进的EMC实验室,并会有专业的FAE工程师全程跟进为客户的最新设计项目提供最适合产品防护等级的高规格电路防护方案及电路保护元器件。目前硕凯已经成功组建以深圳——北京——杭州为主,辐射全国的免费EMC实验室。依托先进、齐全的专业测试设备及专业化的技术团队,公司面向客户提供从产品整机测试分析到深入单体器件、晶体层次的深度测试与分析服务。

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