一种10Gbps超高速以太网口的雷击浪涌防护电路的制作方法

本实用新型属于电子技术领域，具体涉及一种10gbps超高速以太网口的雷击浪涌防护电路。

背景技术：

随着人们对互联网信息的获取速度要求越来越高，超高速以太网技术逐渐开始被采用，但高速信号带来的了许多问题，特别是10gbps的高速数据信号的浪涌防护方案难以设计，主要原因在于普通的保护器件由于结电容过大，会大大降低高速以太网的传输性能，无法满足客户对高速传输的需求，既要满足高速又要加保护，这就给设计者带来了很大的困难，基于以上问题，需要设计应用在10gbps以太网端口的浪涌防护方案。

一般的以太网防雷击设计在于使用很多保护器件，设计中会使用气体放电管、压敏电阻、半导体放电管等，这样的设计应用在10gbps的高速以太网端口中，会大大降低以太网的传输性能，传输速率大大降低，无法满足要求。

技术实现要素：

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种能够保证传输速率，符合标准要求的10gbps超高速以太网口的雷击浪涌防护电路。

为解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种10gbps超高速以太网口的雷击浪涌防护电路，包括四路相同的保护电路，每路保护电路均包括隔离电路、第一级保护电路以及第二级保护电路，所述隔离电路、第一级保护电路以及第二级保护电路依次串联后串接于10gbps以太网口和10gphy芯片之间的每对差分数据线中；其中隔离电路采用隔离变压器，每对差分数据线中的第一级保护电路由1个tvs管以及2个电阻构成，第二级保护电路由1个tvs管以及2个电阻构成，第一级保护电路的tvs管两端分别与差分数据线的正极线和负极线连接，第一级保护电路的tvs管两端分别经电阻连接第二级保护电路的tvs管两端，第二级保护电路的tvs管两端分别经电阻连接10gphy芯片。

优选的，所述第一级保护电路的tvs管采用rclamp3382p型号的tvs管，电阻采用1欧姆的电阻。

优选的，所述第二级保护电路的tvs管采用esd73131型号的tvs管，电阻采用1欧姆的电阻。

优选的，所述电阻封装为0603型贴片电阻。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本实用新型。我们的设计方案属于保证更好的传输性能，并且能提高更好的浪涌保护，在实际自然环境使用中提高设备更好的稳定性。

本方案采用了二级保护电路，第一级是tvs管加高精度贴片电阻方式，这样的主要好处是降低成本并且可有效的降低tvs管后端残压，使的高速以太网端口能受到更低的浪涌损伤。一般的以太网防护会在网络变压器初级正负极上加气体放电管，但是由于气体放电管反应动作时间慢，而且长期的动作会使得器件失效很快，所以本实用新型设计中在在后端使用了两级tvs管，这样的设计是因为当浪涌等级较高时，一级tvs管即使加上串阻，残压还是会过高可导致后端phy芯片损坏，实际测试中往往是浪涌通过了第一级保护电路后，由于保护器件不能把浪涌能量全部消除，会有一部分能量残留，这样第二级保护电路就必须存在，所以我们设计了第二级残压保护电路，这样电路的保护性和稳定性更好。

附图说明

图1是本实用新型电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对实用新型做进一步详细描述：

本实用新型的目的是寻找目前最适合在10gbps高速以太网端口使用的浪涌防护方案。可有效通过k.21《安装在用户位置设备用于耐压和过电流的电信设备的抗力》等浪涌防护标准，降低了雷击导致设备损坏和不能正常运行的情况。

如图1所示，本实用新型电路包括四路电路结构完全相同的保护电路，分别串接于于10gbps以太网口和10gphy芯片之间的每对差分数据线中，每路保护电路均包括隔离电路1、第一级保护电路2以及第二级保护电路3，所述隔离电路、第一级保护电路以及第二级保护电路依次串联后接于10gbps以太网口和10gphy芯片之间的差分数据线中；其中隔离电路采用隔离变压器，每对差分数据线中的第一级保护电路由1个tvs管以及2个电阻构成，第二级保护电路由1个tvs管以及2个电阻构成，第一级保护电路的tvs管两端分别与差分数据线的正极线和负极线连接，第一级保护电路的tvs管两端分别经电阻连接第二级保护电路的tvs管两端，第二级保护电路的tvs管两端分别经电阻连接10gphy芯片。

为了保证网口传输速率满足设计要求，第一级保护电路采用rclamp3382p型号的瞬态电压抑制二极管和封装为0603型，阻值为1欧姆的贴片电阻。第二级保护电路采用esd73131型号的瞬态电压抑制二极管和封装为0603型，阻值为1欧姆的贴片电阻，最优电阻精度为1％。

工作原理：

当雷击引起的电压能量很大时，这时候由于第一级保护电路中贴片电阻的退耦延迟作用，第一级tvs管会优先启动，在很短的时间内将大部分浪涌能量回流，只有很少一部分残压经过第二级tvs管，此时第二级tvs管的启动可将剩余雷击能量进一步泄放，第二级保护电路中的贴片电阻进一步将残压降到最低，使得后端10gphy芯片正常运行。第一级保护电路和第二级保护电路使用规格不同的tvs管。第一级保护中电阻的作用除用于退耦延迟外，还用于降低残压，保证第一级tvs管优先启动，雷击浪涌能量经过第一级保护电路电阻降压后再经过第二级保护电路的tvs管进行第二次电压钳位，之后经电阻降低残压，浪涌残压已经很低，保证了对后端10gphy芯片的有效保护。

该实用新型电路满足k.21《安装在用户位置设备用于耐压和过电流的电信设备的抗力》标准的要求，满足在各种国际认证中的雷击防护要求，设计成本很低，采用两级tvs加贴片电阻的电路结构，大大降低了研发困难和研发成本，具有非常好的应用前景。

tvs管：二极管形式的高效能保护器件。当tvs二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以10的负12次方秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件免受各种浪涌脉冲的损坏，外加电压低于其动作电压时，esd73131、rclamp3382p的结电容很小，可控制在0.25pf左右，不会影响高速传输。当浪涌电压撤去以后，管子可恢复为关断态，能重复使用且双向结构，可以泄放双向的过电压。

电阻(退耦)：第一级保护电路和第二级保护电路中都有使用，第一级保护电路中的作用是用来做退耦延迟，因为我们在第一级和第二级中都有使用tvs管，tvs管的启动时间很快，如果第一级和第二级之间没有延迟退耦将不能保证第一级tvs管优先启动，第一级tvs管为通流量较大的规格，设计上必须要优先启动，否则这样电路就没有任何意义，延迟退耦电阻恰恰好可以保证让第一级保护电路优先启动，如果第二级保护电路启动较快会导致第一级电路失效，这样后级第二级通流量较低的tvs管承担了所有的雷击能量，达不到保护电路当初设计的目的。

本实用新型设备的10gbps以太网端口防雷击性能参数如下：

1组合波(1.2/50us,8/20us)，内置2欧姆电阻，线对线放电，可承受6000v，线对地，可承受至少6000v。