以太网口的浪涌保护电路
以太网口防雷设计要求：
满足欧洲CE 认证、美国FCC 认证以及日本VCCI 认证需求，同时以太网端口防雷要求满足国内要求；具体执行下列标准：
EN55022 ，EN55024，FCC PART 15 ，ETSI EN300 386，EN60950，UL60950 等。
设计把握重点：
由于接口速率高，因此端口的滤波设计，PCB 设计是此产品的设计重点，另外加强关键器件的选型控制，确保器件满足整机的EMC 安规要求。
该方案前级保护器件选用贴片B3D090L 气体放电管主要对共模进行防护。
后级采用TVS管SLVU2.8-4,主要进行差模防护。
SLVU2.8-4(TVS) 该器件的特点：
1. 能够进行两对平衡线的差模保护,即一个网口(收,发)只用一个器件;
2. 节电容很低最大为8pF.
3. 具有一定的通流容量,最大承受24A(8/20μs)冲击电流,能够满足500V的浪涌测试要求;
4. 箝位动作电压低,为3V.在冲击电流作用下残压最大不超过15V,能够保证网口的安全;
5. 器件封装为SO-8,占用PCB面积很小;遵循标准要求，一次性通过测试与认证，并且以太网口防雷性能达到业界领先，共模测试最少可以达到4KV 。
(本文转自电子工程世界：https://www.doczj.com/doc/1d10486435.html,/mndz/2012/0423/article_15818.html)
防浪涌电路汇总
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防浪涌电路调研总结 常用的防浪涌电路有三种方案： 一、利用传统的防雷元器件组合成防浪涌电路，例如TVS管（瞬态抑制二极管），气体放电管，PTC（热敏电阻）等。这些防雷元器件的价格都很低。 二、光耦合电路。(光隔离器件，价格较低，TPL521-4价格为2元左右。) 三、磁耦合电路。磁隔离是ADI公司iCoupler专利技术，是基于芯片级变压器的隔离技术。利用该公司生产的相关芯片可以大大简化电路，减少PCB的面积。(adm2483的价格在10元左右，adm3251e的价格在10元~20元之间。) 浪涌的来源：浪涌通常由自然界的雷电、电源系统（特别是带很重的感性负载）开关切换时引起的，浪涌的产生将带来能量巨大的瞬变过压或过流，例如感应雷在RS-485传输线上引起的瞬变干扰，其能量可在瞬间烧毁连结传输线上的全部器件。 通常所说的防浪涌，有两个耐压指标，一个是共模，一个是差模。自然界雷电或大电流切换时产生的浪涌一般认为是共模的，而差模形式的浪涌往往是由于数据电缆附近有高压线经过，数据电缆与高压线之间因绝缘不良而产生的，虽然后者比前者产生的电压和电流要小得多，但它不像前者那样只维持很短的几毫秒，而会在数据通信网络中较长时间内稳定地存在。光耦或磁耦器件标称的耐压是共模，也就是前端到后端之间的耐压。如果超过这个耐压，前端后端都一起烧坏；器件不会标称差模的耐压，这个由电路的设计来决定，如果超过这个耐压，前端烧坏，后端不会烧坏。 防浪涌电路通常分为隔离法和规避法： 一、隔离法 光耦合（需要隔离电源） 光耦合器（optical coupler，OC）亦称光电隔离器，简称光耦。光耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。 只要浪涌产生的电压幅值不超过光耦器件标称的值（通常为2500V），光耦就不会损坏，即使浪涌电压长时间地存在也不会对被隔离的设备产生损害。值得注意的是，光耦一般只能抑制共模形式的浪涌，不能抑制差模形式的浪涌。光耦
?以太网电接口采用UTP设计的EMC设计指导书 一、UTP（非屏蔽网线）的介绍 非屏蔽网线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成，两根绝缘铜导线按照一定密度绞在一起，每一根导线在传输中辐射的电波会与另外一根的抵消，这样可降低信号的干扰程度。 用来衡量UTP的主要指标有： 1、衰减：就是沿链路的信号损失度量。 2、近端串扰：测量一条UTP链路对另一条的影响。 3、直流电阻。 4、衰减串扰比（ACR）。 5、电缆特性。 二、10/100/1000BASE-T以太网电接口原理图设计 10/100/1000BASE-T以太网口电路按照连接器的种类网口电路可以分为：网口变压器集成在连接器里的网口电路和网口变压器不集成在连接器里的网口电路。 1、网口变压器未集成在连接器里的网口电路原理图 网口电路主要包括PHY芯片，网口变压器，网口连接器三部分，图中左侧的八个49.9Ω的电阻是差分线上的终端匹配电阻，其阻值的大小由差分线的特性阻抗决定，当变压器内的线圈匝数发生变化时，其阻值也跟随变化，保证两者的阻抗匹配。由电容组成的差模、共模滤波器可以增强EMC性能。在线圈的中心抽头处接的电容可以有效的改善电路的抗EMC性能，合理的选择电容值可以使电路的EMC做到最优。电路的右侧四个75Ω的电阻是电路的共模阻抗。 2、网口变压器集成在连接器里的网口电路原理图
网口电路主要包括PHY芯片，网口连接器两部分，网口变压器部分集成在接口内部，同样左侧的49.9Ω的电阻阻值也是由变压器的匝数及差分线的特性阻抗决定的。中间的电容组成共模、差模滤波器，滤除共模及差模噪声。75Ω的共模电阻也集成在网口连接器的内部。 3、网口指示灯电路原理图 带指示灯的以太网口电路原理图与不带指示灯灯的大致相同，只是多出指示灯的驱动电路。 注意点： 1）、两个匹配电阻是否需要根据PHY层芯片决定，如有的PHY层芯片内部集成匹配电阻就不需要。匹配电阻是接地还是接电源也是由PHY芯片决定，一般接电源。 2）、芯片侧中间抽头需要通过磁珠串接电源，并且注意每一路接一个磁珠，并通过电容0.01-0.1uf接数字地。 3）、点灯部分电路，link和ACT灯走线要加磁珠处理，同时供电电源也要加磁珠处理。但所有显示驱动灯的电源可以共用一个磁珠。 4）、变压器与连接器部分的匹配电阻75欧姆和50欧姆精度可以放低到5％。
通信直流电源输入防浪涌电路 一、过压浪涌测试方法 对于一些特定环境和用途的电子设备, 其供电电源中经常会有电压浪涌(本文所指浪涌均为过压浪涌)，通讯设备过压涌浪主要有以下几种形式，具体参数如下： 为防止这些过压涌浪对后端用电设备的影响，在电源设计过程中必须对电源进行涌浪测试。 相关浪涌测试要求为：用电设备应经受五次过压浪涌，两次过压浪涌之间的时间间隔为1 min。 过压浪涌检测方法：首先用电设备在正常稳态电压下供电, 然后使用电设备输入电压增加到浪涌电压，最后输入电压恢复到正常稳态电压。过压浪涌后，电源及后端设备不应发生任何故障。 二、实际案例 某通信公司采用ACBEL出品的SV48-28-450B电源模块制作的-48V直流转换电源在做2KV浪涌测试时，输入前端电路起火，直接损坏后端的MOSFET。 经过分析，该直流转换电源由于前端防涌浪电路在2KV高电压冲击下，产生大电流冲击，导致电路板起火并损毁后端MOSFET，最直接的原因应是电源前端设计的防涌浪电路失效。 三、电路设计 为了保护用此电源的通讯设备，防止受浪涌电压冲击而损坏，所以对防涌浪电路进行了设计。具体电路图如下：
本电路采用两级防雷电路来进行防雷及浪涌处理，是一种较高等级的直流防雷及浪涌处理电路。现在通信客户输入端需要满足IEC61000规定的输入对大地要满足2KV，4KV浪涌电压，雷击电流5KA，10KA的要求。 此电路的工作原理如下：当感应雷击或浪涌电压产生时，由于L1会阻挡电压的突变，让前级电路先动作，前级四个MOV(MOV1--4)管，两个放电管(FDG1，2)来泄放大电流，随后，小部分的能量通过后级的L1电感，两个MOV管(MOV5，6)来泄放较小的电流，同时进一步钳位输入端的浪涌电压，以防止损坏后面的器件和电源模块。器件的结电容会影响他们的动作时间，三种器件中，TVS的响应动作时间最快，FDG的次之，MOV的最慢。由于MOV的损坏多数是呈短路状态，为了防止短路时起火，所以要串联保险管，保险管要选择防爆慢熔型，且要满足8/20微秒电流波形的冲击。差模电感L1还可以和后级电容组成EMC差模滤波，对1MHZ以下的干扰有较好的抑制作用，注意此电感一定要是空心线圈，这样通过大电流时不会饱和，太大时其体积也大，L2，L3是两个共模电感，Q1是防反接MOSFET，Q2和R9是防开机时的瞬态冲击电流。此电路在模块前端不仅具有防浪涌功能，而且兼具干扰抑制和防反接功能。 四、更改设计电路后测试效果 通过现场分析，采用我们提供的此电路后，多次实际测试，成功抑制2KV浪涌，保护了后端的器件。
信号口浪涌防护电路设计 通讯设备的外连线和接口线都有可能遭受雷击（直接雷击或感应雷击），比如交流供电线、用户线、ISDN接口线、中继线、天馈线等，所以这些外连线和接口线均应采取雷击保护措施。 设计信号口防雷电路应注意以下几点： 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。 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。 1.1网口防雷电路 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。下面的室外走线网口防雷电路和室内走线网口防雷电路就分别采用的是这两种思路。 1.1.1室外走线网口防雷电路 设计。1当有可能室外走线时，端口的防护等级要求较高，防护电路可以按图 R1TX组合式G1PE，低节电容TVS R2 R3组合式RXG2PE，低节电容TVS R4a 变/22.23R097CXTXUNUSESLVU2.8-UNUSE10/10TXTXENTERNERX PH RXUNUSETXUNUSERX RJ47777RXVCVCCGND b 1 室外走线网口防护电路图从图中可以看出该电路的结构与室给出的是室外走线网口防护电路的基本原理图，图1aTVS口防雷电路类似。共模防护通过气体放电管实现，差模防护通过气体放电管和外走线E1它可以同时是三极气体放电管，，型号是3R097CXAG1管组成的二级防护电路实现。图中和G2使电阻，/2W起到两信号线间的差模保护和两线对地的共模保护效果。中间的退耦选用2.2Ω防雷性能电阻值在保证信号传输的前提下尽可能往大选取，前后级防护电路能够相互配合，因为网口传输速率高，在网口防雷TVS后级防护用的管，Ω。会更好，但电阻值不能小于2.21b图。SLVU2.8-4这里推荐的器件型号为管需要具有更低的结电容，TVS电路中应用的组合式 就是采用上述器件网口部分的详细原理图。 三极气体放电管的中间一极接保护地PGND，要保证设备的工作地GND和保护地PGND通过PCB走线在母板或通过电缆在结构体上汇合（不能通过0Ω电阻或电容），这样才能减小GND和PGND的电位差，使防雷电路发挥保护作用。 电路设计需要注意RJ45接头到三极气体放电管的PCB走线加粗到40mil，走线布在TOP层或BOTTOM层。若单层不能布这么粗的线，可采取两层或三层走线的方式来满足走线的宽度。退耦
以太网EMC接口电路设计及PCB设计 我们现今使用的网络接口均为以太网接口，目前大部分处理器都支持以太网口。目前以太网按照速率主要包括10M、10/100M、1000M三种接口，10M应用已经很少，基本为10/100M所代替。目前我司产品的以太网接口类型主要采用双绞线的RJ45接口，且基本应用于工控领域，因工控领域的特殊性，所以我们对以太网的器件选型以及PCB设计相当考究。从硬件的角度看，以太网接口电路主要由MAC（Media Access Controlleroler）控制和物理层接口（Physical Layer，PHY）两大部分构成。大部分处理器内部包含了以太网MAC控制，但并不提供物理层接口，故需外接一片物理芯片以提供以太网的接入通道。面对如此复杂的接口电路，相信各位硬件工程师们都想知道该硬件电路如何在PCB上实现。 下图1以太网的典型应用。我们的PCB设计基本是按照这个框图来布局布线，下面我们就以这个框图详解以太网有关的布局布线要点。 图1 以太网典型应用 1.图2网口变压器没有集成在网口连接器里的参考电路PCB布局、布线图，下面就以图2介绍以太网电路的布局、布线需注意的要点。 图2 变压器没有集成在网口连接器的电路PCB布局、布线参考 a)RJ45和变压器之间的距离尽可能的短，晶振远离接口、PCB边缘和其他的高频设备、走线或磁性元件周围，PHY层芯片和变压器之间的距离尽可能短，但有时为了
顾全整体布局，这一点可能比较难满足，但他们之间的距离最大约10~12cm，器件布局的原则是通常按照信号流向放置，切不可绕来绕去； b)PHY层芯片的电源滤波按照要芯片要求设计，通常每个电源端都需放置一个退耦电容，他们可以为信号提供一个低阻抗通路，减小电源和地平面间的谐振，为了让电容起到去耦和旁路的作用，故要保证退耦和旁路电容由电容、走线、过孔、焊盘组成的环路面积尽量小，保证引线电感尽量小； c)网口变压器PHY层芯片侧中心抽头对地的滤波电容要尽量靠近变压器管脚，保证引线最短，分布电感最小； d)网口变压器接口侧的共模电阻和高压电容靠近中心抽头放置，走线短而粗（≥15mil）； e)变压器的两边需要割地：即RJ45连接座和变压器的次级线圈用单独的隔离地，隔离区域100mil以上，且在这个隔离区域下没有电源和地层存在。这样做分割处理，就是为了达到初、次级的隔离，控制源端的干扰通过参考平面耦合到次级； f)指示灯的电源线和驱动信号线相邻走线，尽量减小环路面积。指示灯和差分线要进行必要的隔离，两者要保证足够的距离，如有空间可用GND隔开； g)用于连接GND和PGND的电阻及电容需放置地分割区域。 2.以太网的信号线是以差分对（Rx±、Tx±）的形式存在，差分线具有很强共模抑制能力，抗干扰能力强，但是如果布线不当，将会带来严重的信号完整性问题。下面我们来一一介绍差分线的处理要点： a)优先绘制Rx±、Tx±差分对，尽量保持差分对平行、等长、短距，避免过孔、交叉。由于管脚分布、过孔、以及走线空间等因素存在使得差分线长易不匹配，时序会发生偏移，还会引入共模干扰，降低信号质量。所以，相应的要对差分对不匹配的情况作出补偿，使其线长匹配，长度差通常控制在5mil以内，补偿原则是哪里出现长度差补偿哪里； b)当速度要求高时需对Rx±、Tx±差分对进行阻抗控制，通常阻抗控制在100Ω±10%； c)差分信号终端电阻（49.9Ω，有的PHY层芯片可能没有）必须靠近PHY层芯片的Rx±、Tx±管脚放置，这样能更好的消除通信电缆中的信号反射，此电阻有些接电源，有些通过电容接地，这是由PHY芯片决定的； d)差分线对上的滤波电容必须对称放置，否则差模可能转成共模，带来共模噪声，且其走线时不能有stub ，这样才能对高频噪声有良好的抑制能力。
xx接口防护措施总结 关键字：xx 接口防护 xx是IDU系列产品的低端产品，定位于替代SDU的部分低端市场，主要用于接入网、小模块局、微站等市场，同时兼顾部分户外基站市场的需求xx包含很多接口，其中包括电源输入端口、串口、模拟量输入端口、E1端口、传感器电源输出端口、网口、USB口、I2C口等。如果不进行端口保护，外部危险信号就会通过端口直接引入而造成器件的损坏，特别是电源端口、网口和E1端口等，还会引入雷电信号。xx根据其端口的自身特点进行了一些保护措施，现在对各个端口保护措施进行分析说明。 1. 电源输入端口 图1 电源输入端口 输入电源电压为直流20V-60V。根据电源输入端的特点，防护措施包括防雷、防浪涌、以及过流、防反接等。 ①防雷或防浪涌冲击的措施
采用压敏电阻通过放电管接地的方式进行雷击保护，压敏电阻型号为S20K60。它的防雷电压为85V，可以防护6.5kA的雷电。如图1，采用R152和R151与放电管G1连接来防护共模雷，其中放电管G1可以缩短压敏的泄放通道。R149用来防护差模雷，不采用R152和R151串联的方式来滤除差模雷，是因为这两个压敏电阻串联后的防雷电压为170V，这样将无法滤除85V～170V之间的差模雷。 ②过流保护措施 电源保护电路在正级输入端串联保险丝F1来进行过流保护，当电流太大时，保险丝熔断来对单板进行保护。 ③防反接保护措施 在电源的负极串入二极管D66通过它的单向导电性能来实现电源的反接保护。当电源极性反接时，电路不工作，单板不损坏。 ④电源滤波 图1中，C139、C154、L26、C140、C141、C158组成了电源滤波器，它对滤除差模噪声和共模噪声都有一定的效果。共模电感L26在滤除差模噪声的同时对共模噪声有显著效果，同时，C140、C141也是滤除共模噪声，其选用为0.022微法的陶介电容，有较好的高频特性。 2. 以太网输入端口 以太网接口作为一种宽带网的基本通信接口在产品中得到了大量应用。主要包括10M和100M的以太网接口。这里将从网口滤波电路和网口防护电路两个方面讨论网口的保护措施。 ①网口滤波器 IPLU采用的是具有EMI抑制作用的接口变压器，型号为E&E Magnetic Products Ltd.
防雷电路开关电源防雷电路设计方案上网时间: 2010-08-30防雷电路开关电源防雷电路设计方案 雷击浪涌分析 最常见的电子设备危害不是由于直接雷击引起的，而是由于雷击发生时在电源和通讯线路中感应的电流浪涌引起的。一方面由于电子设备内部结构高度集成化(VLSI芯片)，从而造成设备耐压、耐过电流的水平下降，对雷电(包括感应雷及操作过电压浪涌)的承受能力下降，另一方面由于信号来源路径增多，系统较以前更容易遭受雷电波侵入。浪涌电压可以从电源线或信号线等途径窜入电脑设备，我们就这两方面分别讨论： 1)电源浪涌 电源浪涌并不仅源于雷击，当电力系统出现短路故障、投切大负荷时都会产生电源浪涌，电网绵延千里，不论是雷击还是线路浪涌发生的几率都很高。当距你几百公里的远方发生了雷击时，雷击浪涌通过电网光速传输，经过变电站等衰减，到你的电脑时可能仍然有上千伏，这个高压很短，只有几十到几百个微秒，或者不足以烧毁电脑，但是对于电脑内部的半导体元件却有很大的损害，正象旧音响的杂音比新的要大是因为内部元件受到损害一样，随着这些损害的加深，电脑也逐渐变的越来越不稳定，或有可能造成您重要数据的丢失。 美国GE公司测定一般家庭、饭店、公寓等低压配电线(110V)在10000小时(约一年零两个月)内在线间发生的超出原工作电压一倍以上的浪涌电压次数达到800余次，其中超过1000V 的就有300余次。这样的浪涌电压完全有可能一次性将电子设备损坏。 2)信号系统浪涌 信号系统浪涌电压的主要来源是感应雷击、电磁干扰、无线电干扰和静电干扰。金属物体(如电话线)受到这些干扰信号的影响，会使传输中的数据产生误码，影响传输的准确性和传输速率。排除这些干扰将会改善网络的传输状况。 基于以上的技术缺陷和状况，本文根据实际使用设计了一种基于压敏电阻和陶瓷气体放电管的单相并联式抗雷击浪涌的开关电源电路。 防雷击浪涌电路的设计 本文所设计的是一种基于压敏电阻和陶瓷气体放电管的单相并联式抗雷击浪涌电路，并将其应用到仪表的开关电源上。整个电路包括防雷电路和开关电源电路，其中防雷电路采用3个压敏电阻和一个陶瓷气体放电管组成复合式对称电路，共模、差摸全保护。与经典的开关电源电路组成防雷仪表的电源电路，采用压敏电阻并联，延长使用寿命，在压敏电阻短路失效后与开关电源电路分离，不会引起失火。 为了实现上述目的所采取的设计方案是：将压敏电阻和陶瓷气体放电管的单相并联式抗雷击浪涌电路应用到仪表的电源上。主要分为防雷电路部分和开关电源电路部分，电路简单，采用复合式对称电路，共模、差摸全保护，可以不分L、N端连接。使压敏电阻RV1位于贴片整流模块前端分别与电源L、N并联，主要来钳位L、N线间电压，压敏电阻RV0、RV2与陶瓷气体放电管FD1串联后接地，RV0与FD1串联主要是泄放L线上感应雷击浪涌电流，RV2与FD1串联主要是泄放由信号口串人24V参考电位上的能量，RV0、RV2短路失效后，FD1可将其与电源电路分离，不会导致失火现象。 RV1前端线路上串联了一个线绕电阻，当此RV1短路失效时，线绕电阻可起到保险丝的作用，将短路电路断开，压敏电阻属电压钳位型保护器件，其钳位电压点即压敏电阻参数选择相对比较重要(选压敏电压高一点的，通流量大一些的更安全、耐用，故障率低)；根据通流容量要求选择外形尺寸和封装形式，本电路中采用561k－10D的压敏电阻与陶瓷气体放电
以太网口PCB布线经验分享 目前大部分32 位处理器都支持以太网口。从硬件的角度看，以太网接口电路主要由 MAC 控制器和物理层接口（Physical Layer ，PHY ）两大部分构成，目前常见的以太网接口 芯片，如LXT971 、RTL8019 、RTL8201、RTL8039、CS8900、DM9008 等，其内部结构也 主要包含这两部分。 一般32 位处理器内部实际上已包含了以太网MAC 控制，但并未提供物理层接口，因此，需外接一片物理层芯片以提供以太网的接入通道。 常用的单口10M/100Mbps 高速以太网物理层接口器件主要有RTL8201、LXT971 等，均提供MII 接口和传统7 线制网络接口，可方便的与CPU 接口。以太网物理层接口器件主 要功能一般包括：物理编码子层、物理媒体附件、双绞线物理媒体子层、10BASE-TX 编码/ 解码器和双绞线媒体访问单元等。 下面以RTL8201 为例，详细描述以太网接口的有关布局布线问题。 一、布局 CPU M A RTL8201 TX ± 变 压 RJ45 网口 器 C RX± 1、RJ45和变压器之间的距离应当尽可能的缩短. 2、RTL8201的复位信号Rtset 信号（RTL8201 pin 28 ）应当尽可能靠近RTL8021,并且，如果可能的话应当远离TX+/-,RX+/-, 和时钟信号。 3、RTL8201的晶体不应该放置在靠近I/O 端口、电路板边缘和其他的高频设备、走线或磁性 元件周围. 4、RTL8201和变压器之间的距离也应该尽可能的短。为了实际操作的方便，这一点经常被放弃。但是，保持Tx±, Rx±信号走线的对称性是非常重要的，而且RTL8201和变压器之间的距离需要保持在一个合理的范围内，最大约10~12cm。 5、Tx+ and Tx- (Rx+ and Rx-) 信号走线长度差应当保持在2cm之内。 二、布线 1、走线的长度不应当超过该信号的最高次谐波( 大约10th) 波长的1/20 。例如：25M的时钟走线不应该超过30cm，125M信号走线不应该超过12cm (Tx ±, Rx ±) 。 2、电源信号的走线( 退耦电容走线, 电源线, 地线) 应该保持短而宽。退耦电容上的过孔直径 最好稍大一点。 3、每一个电容都应当有一个独立的过孔到地。 4、退耦电容应当放在靠近IC的正端（电源），走线要短。每一个RTL8201 模拟电源端都需要退耦电容(pin 32, 36, 48). 每一个RTL8201 数字电源最好也配一个退耦电容。 5、Tx±, Rx ±布线应当注意以下几点: (1)Tx+, Tx- 应当尽可能的等长，Rx+, Rx- s 应当尽可能的等长； (2) Tx±和Rx±走线之间的距离满足下图: (3) Rx±最好不要有过孔, Rx ±布线在元件侧等。
目录 1目的 (3) 2范围 (3) 3定义 (3) 3.1以太网名词范围定义 (3) 3.2缩略语和英文名词解释 (3) 4引用标准和参考资料 (4) 5以太网物理层电路设计规范 (4) 5.1：10M物理层芯片特点 (4) 5.1.1：10M物理层芯片的分层模型 (4) 5.1.2：10M物理层芯片的接口 (5) 5.1.3：10M物理层芯片的发展 (6) 5.2：100M物理层芯片特点 (6) 5.2.1：100M物理层芯片和10M物理层芯片的不同 (6) 5.2.2：100M物理层芯片的分层模型 (6) 5.2.3：100M物理层数据的发送和接收过程 (8) 5.2.4：100M物理层芯片的寄存器分析 (8) 5.2.5：100M物理层芯片的自协商技术 (10) 5.2.5.1：自商技术概述 (10) 5.2.5.2：自协商技术的功能规范 (11) 5.2.5.3：自协商技术中的信息编码 (11) 5.2.5.4：自协商功能的寄存器控制 (14) 5.2.6：100M物理层芯片的接口信号管脚 (15) 5.3：典型物理层器件分析 (16) 5.4：多口物理层器件分析 (16) 5.4.1：多口物理层器件的介绍 (16) 5.4.2：典型多口物理层器件分析。 (17) 6以太网MAC层接口电路设计规范 (17) 6.1：单口MAC层芯片简介 (17) 6.2：以太网MAC层的技术标准 (18) 6.3：单口MAC层芯片的模块和接口 (19) 6.4：单口MAC层芯片的使用范例 (20) 71000M以太网（单口）接口电路设计规范 (21) 8以太网交换芯片电路设计规范 (21) 8.1：以太网交换芯片的特点 (21) 8.1.1：以太网交换芯片的发展过程 (21) 8.1.2：以太网交换芯片的特性 (22) 8.2：以太网交换芯片的接口 (22) 8.3：MII接口分析 (23) 8.3.1：MII发送数据信号接口 (24) 8.3.2：MII接收数据信号接口 (25) 8.3.3：PHY侧状态指示信号接口 (25) 8.3.4：MII的管理信号MDIO接口 (25) 8.4：以太网交换芯片电路设计要点 (27) 8.5：以太网交换芯片典型电路 (27) 8.5.1：以太网交换芯片典型电路一 (28)
以下是电源系统SPD选择的要点： 欧阳学文 1、根据被保护线路制式，例如：单相220V、三相 220/380V TNC/TNS/TT等，选择合适制式SPD 2、根据被保护设备的耐冲击电压水平，选择SPD的电压保护水平Up。一般终端设备的耐冲击电压1.5kV，具体可参照GB 503435.4。Up值小于其耐冲击电压即可。 3、根据线路引入方式，有无因直击雷击中而传到雷电流的风险，选择一级或者二级SPD。一级SPD是有雷电流泄放参数的10/350波形的。 4、根据GB 500576.3.4里的分流计算，计算线路所需的泄放电流强度，选择合适放电能力的SPD，需要SPD标称放电电流参数大于线路的分流电涌电流即可。 至于型号，不同厂家型号不一，没什么参考价值。建议选择知名品牌，现在防雷市场鱼龙混杂，不要贪图便宜而使用劣质产品。 浪涌保护器设计原理、特性、运用范畴 设计原理
在最常见的浪涌保护器中，都有一个称为金属氧化物变阻器（Metal Oxide Varistor，MOV）的元件，用来转移多余的电压。如下图所示，MOV将火线和地线连接在一起。MOV由三部分组成：中间是一根金属氧化物材料，由两个半导体连接着电源和地线。 这些半导体具有随着电压变化而改变的可变电阻。当电压低于某个特定值时，半导体中的电子运动将产生极高的电阻。反之，当电压超过该特定值时，电子运动会发生变化，半导体电阻会大幅降低。如果电压正常，MOV会闲在一旁。而当电压过高时，MOV可以传导大量电流，消除多余的电压。随着多余的电流经MOV转移到地线，火线电压会恢复正常，从而导致MOV的电阻再次迅速增大。按照这种方式，MOV仅转移电涌电流，同时允许标准电流继续为与浪涌保护器连接的设备供电。打个比方说，MOV的作用就类似一个压敏阀门，只有在压力过高时才会打开。 另一种常见的浪涌保护装置是气体放电管。这些气体放电管的作用与MOV相同——它们将多余的电流从火线转移到地线，通过在两根电线之间使用惰性气体作为导体实现
浪涌电流限制电路图 开关电源在加电时，会产生较高的浪涌电流，因此必须在电源的输入端安装防止浪涌电流的软启动装置，才能有效地将浪涌电流减小到允许的范围内。浪涌电流主要是由滤波电容充电引起，在开关管开始导通的瞬间，电容对交流呈现出较低的阻抗。如果不采取任何保护措施，浪涌电流可接近数百A。 开关电源的输入一般采用电容整流滤波电路如图2所示，滤波电容C可选用低频或高频电容器，若用低频电容器则需并联同容量高频电容器来承担充放电电流。图中在整流和滤波之间串入的限流电阻Rsc是为了防止浪涌电流的冲击。合闸时Rsc限制了电容C的充电电流，经过一段时间，C上的电压达到预置值或电容C1上电压达到继电器T动作电压时，Rsc被短路完成了启动。同时还可以采用可控硅等电路来短接Rsc。当合闸时，由于可控硅截止，通过Rsc对电容C进行充电，经一段时间后，触发可控硅导通，从而短接了限流电阻Rsc。 开关电源中浪涌电流抑制模块的应用 [导读]分析了电容输入式滤波整流器上电时对电源的浪涌电流冲击及危害，介绍了常规解决办法及存在的问题，提出一种实用解决方案。 1 上电浪涌电流 目前，考虑到体积，成本等因素，大多数AC/DC变换器输入整流滤波采用电容输入式滤波方式，电路原理如图1所示。由于电容器上电压不能跃变，在整流器上电之初，滤波电容电压几乎为零，等效为整流输出端短路。如在最不利的情况（上电时的电压瞬时值为电源电压峰值）上电，则会产生远高于整流器正常工作电流的输入浪涌电流，如图2所示。当滤波电容为470μF并且电源内阻较小时，第一个电流峰值将超过100A，为正常工作电流峰值的10倍。
浪涌电流会造成电源电压波形塌陷，使得供电质量变差，甚至会影响其他用电设备的工作以及使保护电路动作；由于浪涌电流冲击整流器的输入熔断器，使其在若干次上电过程的浪涌电流冲击下而非过载熔断。为避免这类现象发生，而不得不选用更高额定电流的熔断器，但将出现过载时熔断器不能熔断，起不到保护整流器及用电电路的作用；过高的上电浪涌电流对整流器和滤波电容器造成不可恢复的损坏。因此，必须对带有电容滤波的整流器输入浪涌电流加以限制。 2 上电浪涌电流的限制 限制上电浪涌电流最有效的方法是，在整流器与滤波电容器之间，或在整流器的输入侧加一负温度系数热敏电阻（NTC），如图3所示。利用负温度系数热敏电阻在常温状态下具有较高阻值来限制上电浪涌电流，上电后由于NTC流过电流发热使其电阻值降低以减小NTC 上的损耗。这种方法虽然简单，但存在的问题是限制上电浪涌电流性能受环境温度和NTC 的初始温度影响，在环境温度较高或在上电时间间隔很短时，NTC起不到限制上电浪涌电流的作用，因此，这种限制上电浪涌电流方式仅用于价格低廉的微机电源或其他低成本电源。而在彩色电视机和显示器上，限制上电浪涌电流则采用串一限流电阻，电路如图4所示。最常见的应用是彩色电视机，这种方法的优点是简单，可靠性高，允许在宽环境温度范围内工作，其缺点是限流电阻上有损耗，降低了电源效率。事实上整流器上电处于稳态工作后，这一限流电阻的限流作用已完成，仅起到消耗功率、发热的负作用，因此，在功率较大的开关电源中，采用上电后经一定延时后用一机械触点或电子触点将限流电阻短路，如图5所示。这种限制上电浪涌电流方式性能好，但电路复杂，占用体积较大。为使应用这种抑制上电浪涌电流方式，象仅仅串限流电阻一样方便，本文推出开关电源上电浪涌电流抑制模块。
AC220V,RS232,RS485,CAN等保护电路 220V电源保护 ， MOV选用压敏电阻20D471 ， GDT选用陶瓷气体放电管2R470 ，可选择10欧姆电阻，也可以选用自恢复保险丝JK250-180. ， Tvs可选用1.5KE440CA(P6KE440CA) RJ45保护方案
满足100以太网YD/T1542-2006要求： 1 正常工作电压（V） 5 2 标称放电电流线对地 250A YD/T1542-2006 线对线 15A 3 最大放电电流线对地 500A YD/T1542-2006 线对线 30A 4 保护电压水平线对地 600V YD/T1542-2006 线对线 15V 5 响应时间 1ns YD/T1542-2006 6 传输速率 10/100/1000M YD/T1542-2006 7 误码率<1×10-9 T1542-2006 8 对地阻抗≥1000Ω YD/T1542-2006 9 近端串扰 >60dB YD/T1542-2006 10 数据脉冲波形变化率≥0.95 YD/T1542-2006 11 电气间隙和爬电距离≥0.4mm YD/T1542-2006 12 保护对象 8条线 13 接口类型 RJ45 一．此保护电路使用SLVU2.8-4对RJ45接口保护。 二．为更好满足防雷设计要求，可在每条线对地加上玻璃放电管SA41-301M作为一级保护。（如果有较大空间，也可使用陶瓷放电管，效果更佳） 三．SLVU2.8-4,SA41-301M电容值C<5PF,满足100M以太网传输速率要求。
CAN电路保护 说明： 1.Gas Tube1，.Gas Tube2，.Gas Tube3可选用贴片陶瓷气体电管2R470或者插件陶瓷2PF。 2.PPTC1,PPTC2可选用贴片保险丝SMD014或者SMD020。 https://www.doczj.com/doc/1d10486435.html,S1,TVS2,TVS3可选用SMBJ30CA 4. 此电路可满足此保护电路承受10、1000μs，4Kv雷击测试。满足IEC6100-4-5，国标GB9043的雷击浪涌抗扰度测试标准。 5. 防雷地都需要可靠的连接至大地，可靠的接地可以大大提高防护效果，而不良的防护效果。 贴片485保护电路 说明：
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，10Base-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，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；
电子设备的浪涌防护 浪涌 浪涌顾名思义就是瞬间出现超出稳定值的峰值，它包括浪涌电压和浪涌电流。 浪涌电压是指的超出正常工作电压的瞬间过电压。本质上讲，浪涌是发生在仅仅几百万分之一秒时间内的一种剧烈脉冲。可能引起浪涌的原因有：重型设备、短路、电源切换或大型发动机。而含有浪涌阻绝装置的产品可以有效地吸收突发的巨大能量，以保护连接设备免于受损。 浪涌电流是指电源接通瞬间或是在电路出现异常情况下产生的远大于稳态电流的峰值电流或过载电流。 在电子设计中，浪涌主要指的是电源(只是主要指电源)刚开通的那一瞬息产生的强力脉冲,由于电路本身的非线性有可能高于电源本身的脉冲;或者由于电源或电路中其它部分受到本身或外来尖脉冲干扰叫做浪涌.它很可能使电路在浪涌的一瞬间烧坏,如PN结电容击穿,电阻烧断等等. 而浪涌保护就是利用非线性元器件对高频(浪涌)的敏感设计的保护电路,简单而常用的是并联大小电容和串联电感. 供电系统浪涌的来源分为外部（雷电原因）和内部（电气设备启停和故障等）。供电系统浪涌的产生 供电系统浪涌的来源分为外部（雷电原因）和内部（电气设备启停和故障等）。 外部原因： 雷击对地闪电可能以两种途径作用在低压供电系统上： （1）直接雷击：雷电放电直接击中电力系统的部件，注入很大的脉冲电流。发生的概率相对较低。 （2）间接雷击：雷电放电击中设备附近的大地，在电力线上感应中等程度的电流和电压。 直接雷击是最严重的事件，尤其是如果雷击击中靠近用户进线口架空输电线。在发生这些事件时，架空输电线电压将上升到几十万伏特，通常引起绝缘闪络。雷电电流在电力线上传输的距离为一公里或更远，在雷击点附近的峰值电流可达 100kA或以上。在用户进线口处低压线路的电流每相可达到5kA到10kA。在雷电活动频繁的区域，电力设施每年可能有好几次遭受雷电直击事件引起严重雷电电流。而对于采用地下电力电缆供电或在雷电活动不频繁的地区，上述事件是很少发生的。 间接雷击和内部浪涌发生的概率较高，绝大部分的用电设备损坏与其有关。所以电源防浪涌的重点是对这部分浪涌能量的吸收和抑制。 内部原因： 内部浪涌发生的原因同供电系统内部的设备启停和供电网络运行的故障有关：供电系统内部由于大功率设备的启停、线路故障、投切动作和变频设备的运行等原因，都会带来内部浪涌，给用电设备带来不利影响。特别是计算机、通讯等微电子设备带来致命的冲击。即便是没有造成永久的设备损坏，但系统运行的异常和
以太网接口EMC设计方案 一、接口概述 RJ45以太网接口是目前应用最广泛的通讯设备接口，以太网口的电磁兼容性能关系到通讯设备的稳定运行。 二、接口电路原理图的EMC设计 百兆以太网接口2KV防雷滤波设计 图1 百兆以太网接口2KV防雷滤波设计 接口电路设计概述： 本方案从EMC原理上，进行了相关的抑制干扰和抗敏感度的设计；从设计层次解决EMC问题；同时此电路兼容了百兆以太网接口防雷设计。 本防雷电路设计可通过IEC61000-4-5或GB17626.5标准，共模2KV，差摸1KV的非屏蔽平衡信号的接口防雷测试。 电路EMC设计说明： （1） 电路滤波设计要点： 为了抑制RJ45接口通过电缆带出的共模干扰，建议设计过程中将常规网络变压器改为接口带有共模抑制作用的网络变压器，此种变压器示意图如下。
图2 带有共模抑制作用的网络变压器 RJ45接口的NC空余针脚一定要采用BOB-smith电路设计，以达到信号阻抗匹配，抑制对外干扰的作用，经过测试，BOB-smith电路能有10个dB左右的抑制干扰的效果。 网络变压器虽然带有隔离作用，但是由于变压器初次级线圈之间存在着几个pF的分布电容；为了提升变压器的隔离作用，建议在变压器的次级电路上增加对地滤波电容，如电路图上C4-C7，此电容取值5Pf~10pF。 在变压器驱动电源电路上，增加LC型滤波，抑制电源系统带来的干扰，如电路图上L1、C1、C2、C3，L1采用磁珠，典型值为600Ω/100MHz，电容取值0.01μF~0.1μF。 百兆以太网的设计中，如果在不影响通讯质量的情况，适当减低网络驱动电压电平，对于EMC干扰抑制会有一定的帮助；也可以在变压器次级的发送端和接收端差分线上串加10Ω的电阻来抑制干扰。 （2） 电路防雷设计要点： 为了达到IEC61000-4-5或GB17626.5标准，共模2KV，差摸1KV的防雷测试要求，成本最低的设计方案就是变压器初级中心抽头通过防雷器件接地，电路图上的D1可以选择成本较低的半导体放电管，但是要注意“防护器件标称电压要求大于等于6V；防护器件峰值电流要求大于等于50A；防护器件峰值功率要求大于等于300 W。注意选择半导体放电管，要注意器件“断态电压、维持电流”均要大于电路工作电压和工作电流。 根据测试标准要求，对于非屏蔽的平衡信号，不要求强制性进行差模测试，所以对于差模1KV以内的防护要求，可以通过变压器自身绕阻来防护能量冲击，不需要增加差模防护器件。 接口电路设计备注： 如果设备为金属外壳，同时单板可以独立的划分出接口地，那么金属外壳与接口地直接电气连接，且单板地与接口地通过1000pF电容相连。
接口保护设计一种常见方案 接口是嵌入式设备中最常见的组成部分，是数据传输的通道，它起着数据传输与隔离保护电路的作用，今天我们一起探讨接口保护设计一种常见方案。 气体放电管是一种陶瓷或玻璃封装的，内充低压惰性气体（氩气或氖气）的短路型保护器件，主要利用放电管两金属极板间的气体放电实现保护，气体放电管的原理图符号详见下图1。 图 1 气体放电管常见符号 气体放电管的工作原理是气体放电，当两极间电压足够大时，极间气体间隙将被击穿，由原来的绝缘状态转化为导电状态，类似短路。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、续流遮断时间等。
图 2 气体放电管工作原理 防雷电路的设计中，应注重气体放电管的直流击穿电压、冲击击穿电压、通流容量等参数值的选取。在普通交流线路上与其他保护器件配合使用的放电管，要求它在线路正常运行电压及其允许的波动范围内不能动作，则它的直流放电电压应满足： min（Ufdc）≥1.8UP。式中， Ufdc为直流击穿电压， min(Ufdc )表示直流击穿电压的最小值， UP为线路正常运行电压的峰值。
图 3 防雷电路设计 气体放电管主要可应用在交流电源口相线、中线的对地保护，直流电源的工作地和保护地线之间的保护；信号口线对地的保护，射频信号馈线芯线对屏蔽层的保护。 气体放电管的失效模式多数情况下为开路，因电路设计原因或其它因素导致放电管长期处于短路状态而烧坏时，也可引起短路的失效模式。气体放电管使用寿命相对较短，多次冲击后性能会下降。因此由气体放电管构成的防雷器长时间使用后存在维护及更换的问题。
亠般企业计算机房防雷工程方案
四、五、八、.、八、一 刖吞 总则 防雷工程 维护与保修 施工与验收 防雷器清单 目录
、前言 目前各种建筑大楼大多数仍采用避雷针（带）保护建筑物的安全，经多年使用避雷针（带）防止直击雷害，不但是行之有效的方法，而且是非常经济的措施。但是，随着现代电子技术的不断发展，精密电子设备被广泛应用在各行业的计算机、通信网络的运行系统中。这些高精度的微电子计算机设备内置大量的CMOS 半导体集成模块，导致过压、过流保护能力极其脆弱。（美国通用研究公司提供磁场脉冲超过0.07高斯，就可引起计算失效；磁场脉冲超过 2.4 高斯就可以引起集成电路永久性损坏。）无法保证在特定的空间遭受雷击时仍能安全运行。本方案制定的目的是考虑大楼实际环境因素和用户实际需要而作出一套比较完整而易于操作的防雷设计及安装技术的防雷方案，从而达到整个计算机房设备系统安全地运行。 据本中心项目经理胡建华先生于1999年3月23日（星期二中午）实地勘察该大楼的外部建筑体及二层计算机房、十层弱电室微波转接器后，建议在上述计算机房和弱电室安装优质电源、通讯网络防雷器。 详见附页防雷器配置图。 二、总则 2．1 依据国际电工委员会IEC 标准、德国VDE 和中国GB 标准与规范的要求，该计算机房系统包括电脑网络、微波通信设备、不间断供电电源和空调设备等装置设计防 2. 2IEC1312〈雷电电磁脉冲的防护〉 本标准为建筑物内或建筑物顶部信息系统有效的雷电防护系统的设计、安装、检查、维护；并对装有这系统（如电子系统）的建筑物评估LEMP 屏蔽措施的效率的方法。针对现有的防雷器（SPP）应用在防雷区概念安装上提出相关的要求。 2. 3 IEC 61643 〈SPD 电源防雷器〉 本标准对电源防雷器用于交直流电源电路和设备上，额定电压在1000ac或1500dc。 电源防雷器分级分类测试和应用。 2. 4 IEC 61644 〈SPD 通讯网络防雷器〉 本标准对通讯网络防雷器用于通信信号网络系统，这类防雷器内置过压过流元器件，额定电压在1000ac或1500dco电源防雷器分级分类测试和应用。 2. 5 VDE0675〈过电压保护器〉过电压放电保护器（电源防雷器）适用于额定交直流电压在100V 至1000V 范围内之供电配电系统，对应于防雷器作出分级分类要求。 2. 6 GB50057-94〈建筑物防雷设计规范〉为使建筑物防雷设计因地制宜的采用防雷措施，防止或减少雷击建筑物所发生的人身伤亡和文物、财产损失，做到安全可靠，技术先进，经济合理。本规范不适用于天线塔，共用天线电视接收系统，化工厂户外装置的防雷设计。 2. 7 GB50174-93〈计算机房防雷设计规范〉 本规范适用于陆地上新建、该建和扩建的主机房建筑面积大于或等于140M2的电子计算