RJ45以太网口防雷设计总结

《RJ45以太网口防雷设计总结》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、以太网口防雷设计总结关键字：以太网口；浪涌；TVS管；共模；差模；问题背景介绍：对于主要的100M网口接口需要做特殊的保护处理，具体要求需要达到6KV设计目标（10/700雷电模拟电压波），作者在调试过程中对传统bob-smith端接和防雷设计做了相关的工作，在此总结出来供以后网口防雷设计参考。具体原理及步骤：一、网口的接口模型：1，网线：网口室内连接，一般为CAT-5或者CAT-5E（超5类双绞线，四对UTP无屏蔽双绞线）的网线，支持频率为100MHz，最高传输速率1000Mbps。用于1000Base-T，100Base-T，10Bas

2、e-T一般家用网线。2，变压器：变压器用在RJ45端口主要作用：满足IEEE802.3中电气隔离的要求，不失真的传输以太网信号，EMI抑制。具体变压器模型分析在以太网口辐射设计中详述。3，RJ45接口：RJ45接口在防浪涌选用中需要注意，如果选用带屏蔽的网口座子，需要注意屏蔽罩和插件/贴片脚之间要有足够的电气间隙，不能发生浪涌时候管脚直接对屏蔽罩放电的现象；如果选用非屏蔽的网口座子，需要注意增加座子固定的方式。不推荐选用带LED灯的座子，这样会增加布线的难度和PCB空间。二、网口防雷概述：网线雷击主要分为：1，室外感应雷击或者直接雷击；2，

3、建筑物内感应雷击；防雷器对端口的保护，分为共模保护和差模保护两个方面。RJ45接头的以太网信号电缆是平衡双绞线，感应的雷电过电压以共模为主，线缆间的差模过电压/过电流相对小一些。但是非理想网络变压器情况下，共模的过电压/过电流也可以转化成差模。网口的防雷可以采用两种思路：一种思路是要给雷电电流以泄放通路，把高压在变压器之前泄放掉，尽可能减少对变压器影响，同时注意减少共模过电压转为差模过电压的可能性；另一种思路是利用变压器的绝缘耐压，通过良好的器件选型与PCB设计将高压隔离在变压器的初级，从而实现对接口的隔离保护。我们设计的防护电路要获得满意

4、的防雷效果，应注意以下几点要求：1，防雷电路的输出残压值必须比被防护电路自身能够耐受的过电压峰值低，并有一定裕量；2，防雷电路应有足够的冲击通流能力和响应速度；3，信号防雷电路应满足相应接口信号传输速率及带宽的需求，且接口与被保护设备兼容；4，信号防雷电路要考虑阻抗匹配的问题；5，信号防雷电路的插损应满足通信系统的要求；第1页共7页6，对于信号回路的峰值电压防护电路不应动作，通常在信号回路中，防护电路的动作电压是信号回路的峰值电压的1.3～1.6倍。三、常用的防浪涌器件：1，气体放电管图1气体放电管的原理图符号气体放电管是一种气体开关型保护

5、器件，当两极间电压足够大时，将极间间隙的气体击穿放电。导电状态下两极间维持的电压很低，一般在20～50V，因此可以起到保护后级电路的效果。气体放电管的主要指标有：响应时间、直流击穿电压、冲击击穿电压、通流容量、绝缘电阻、极间电容、续流遮断时间。气体放电管的响应时间可以达到数百ns以至数s，在保护器件中是最慢的。另一方面，气体放电管的通流量比压敏电阻和TVS管要大，气体放电管与TVS等保护器件合用时应使大部分的过电流通过气体放电管泄放，因此气体放电管一般用于防护电路的最前级，其后级的防护电路由压敏电阻或TVS管组成，这两种器件的响应时间很快，

6、对后级电路的保护效果更好。气体放电管的绝缘电阻非常高，可以达到千兆欧姆的量级。极间电容的值非常小，一般在5pF以下，极间漏电流非常小，为nA级。气体放电管的续流遮断是设计电路需要重点考虑的一个问题。如前所述，气体放电管在导电状态下续流维持电压一般在20～50V，在直流电源电路中应用时，如果两线间电压超过15V，不可以在两线间直接应用放电管。例如我司的卫星产品系列不适用气体放电管做防浪涌器件，但是cable产品天线口防雷可以采用极低极间电容的气体放电管作为保护。2，压敏电阻图2压敏电阻的原理图符号压敏电阻是一种限压型保护器件。利用压敏电阻的非

7、线性特性，当过电压出现在压敏电阻的两极间，压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级电路的保护。压敏电阻的主要参数有：压敏电压、通流容量、结电容、响应时间等。压敏电阻的响应时间为ns级，比空气放电管快，比TVS管稍慢一些，一般情况下用于电子电路的过电压保护其响应速度可以满足要求。压敏电阻的结电容一般在几百到几千pF的数量级范围，很多情况下不宜直接应用在高频信号线路的保护中，应用在交流电路的保护中时，因为其结电容较大会增加漏电流，在设计防护电路时需要充分考虑。压敏电阻的通流容量较大，但比气体放电管小。3，电压钳位型瞬态抑制二

8、极管（TVS）图3TVS管原理图符号第2页共7页TVS（TransientVoltageSuppression）是一种限压保护器件，作用与压敏电阻很类似。也是利用器件的非线性特性