通信设备电气异常防护及器件漫谈

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1、www.ed-china.com通信设备电气异常防护及器件漫谈作者：董湧高级应用工程经理泰科电子瑞侃电路保护部如同任何一种电子设备，通信设备也面临在复杂电磁环境下避免损坏的难题。电气异常的防护大致可分为三个级别：建筑或系统级，主要包括天线避雷和系统接地等；设备级，主要是传导性电气异常的防护，表现为过电压和过电流的防护；元件级，主要指承担电气异常防护的电子元器件承受过压、过流异常的能力与特性。本文主要就有线通信设备的电气异常防护（设备级）提供一些建议，希望能抛砖引玉、共同提高通信防护的设计水平。１，电话系统

2、电气异常的种类及等级自电话发明以来，一直处于雷击危害的威胁之下。通常来讲，直击雷的防护由建筑物防雷或系统防雷承担。对于设备级的防护来讲，雷击指的是感应雷击，雷电的能量并没有直接作用于或进入通信系统的设备中，而是由于电磁场感应产生的次生能量经由通信线路对系统、设备产生的作用和影响。这种异常造成的损害主要是电压过高引起的，持续的时间较短，主要由过压保护器件(如：SiBar,GDT和ROV)来防护。根据设备使用的场合不同、暴露于雷电磁场的强度和几率的不同，各类组织定义了不同的防护等级。较高等级的雷击防护可以防护

3、较高电压、较大能量的感应雷，此时通常需要二级乃至多级防护；级与级之间的耦合是必须的。PolySwitch既是非常好的过电流保护器件，又是很棒的纯电阻耦合器件。除雷击危害之外，来自电力系统的损害也是通信设备需要防护的。由于供电系统的输电线(600V以下)与通信线路在许多场合排在一起，出现某些物理上的改变后容易造成强电直接进入通信线路（电力线搭碰）或在通信线路中感应出高电压（电力线感应）。此类异常既存在过电压、又存在过电流，由于过压保护器件难以胜任长时间、大功率的防护，需要可恢复的过流器件协同防护，如Poly

4、Switch。国际电讯联盟(ITU)是全球成员最多的电讯联盟组织。其第5工作组定义、规范了电讯所涉及的防护的种类、等级等技术要求和相应的检测方法。北美的国家则采用GR-1089、UL和FCC定义的安全规范。两者的技术思路相似，但在诸如www.ed-china.comwww.ed-china.com雷击的波形和电压、电力线的电压和电流等具体参数上有所不同。体现了在不同国家和地区，防护与具体情况相适应的解决方案。譬如南非的防护要求又有所不同。ITU和GR-1089的对应如图-1所示。ITUK.21ITUK.2

5、0SubscriberITUK.45CentralOfficePremisesOutsidePlantMDFSLICswitchDDFO/HCabletrunkCustomerWallPlug,StreetMainSubscriberlinePremiseNetworkCabinetU/GDistributionLineEquipmentInterfacew/RemoteCableFrameInterface(CPE)DeviceElectronicsCard(NID)Port4Port3Port5Por

6、t1Port2GR-1089-i4UL60950-1TIA-968-A图－１2，电话系统典型防护解决方案根据系统设备的接地与否，电气异常的防护应采取不同的解决方案。有接地的设备，通常采用图－２的解决方案，可以保护共模和差模故障带来的损坏。而不接地的解决方案（图－３），只能防护差模故障带来的损害。需注意的是非接地设备有绝缘测试的要求，建议在B线（或R线）与电源地间设置过压保护。PSWPSWTVBTVBTVBLoadLoadTVBPSW图－２图－３www.ed-china.comwww.ed-china.co

7、m根据防护等级的差别，有时需要二级或多级的协同防护。如图－４是电话系统位于局端(ITUK.20)的防护，分别由初级的保安单元(MDF)和位于SLIC的次级保护完成。初级保护结构是过压保护在前、过流保护在后，次级保护是过流保护在前、过压保护在后。初级和次级的过电流保护元件除了提供过流保护外，还与初级和次级间的电缆一起为两级的过压保护协同提供耦合。COWiringMDFCLCLRingSOVPOVSLICSOVSOVPOVCLCLTip(Using3GDTwillbebetter)(CL=CurrentLim

8、itingDevicePOV=PrimaryovervoltageprotectiondeviceCO=CentralofficeSLIC=SubscriberlineinterfacecardMDF=MaindistributionframeSOV=Secondaryovervoltageprotectiondevice图－５３，传输损耗与保护器件选择保护电路可以防止电讯设备受损，但对信号的传输没有益处，反而又影响。在传统的