一种具有振荡特性的接口保护电路及方法与流程

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种具有振荡LC特性接口的保护电路及方法。

背景技术：

通讯领域中，如xDSL、G.FAST等用户线路，其收发电路通过传输变压器和电容组成高通耦合电路，接口电路具有LC特性，需要防护雷击浪涌、电力线搭接和接触的干扰，对所连接的电路和设备进行保护。

常规的保护电路，普遍应用的防过流、过压保护电路可以参见图1和图2。

图1保护器件由开关型瞬态抑制二极管(Thyristor Surge Suppressor，简称为TSS)、正温度系数热敏电阻器件(Positive Temperature Coefficient，简称为PTC)和气体放电管(Gas discharge tube，简称为GDT)组成。这些器件并接在用户线路上。随着模拟带宽的增加，对保护器件的寄生电容和漏电流有严格要求，当结电容过高时，会衰减差分信号的高频分量导致信号失真。TSS器件的优点是响应速度快，承受电流较大，缺点是结电容大，GDT器件虽然结电容小，能承受较大的雷击浪涌，但存在残压高和残压不稳定的现象，容易导致被保护电路损坏。

图2为图1的简化方案，去掉了TSS器件和PTC，虽然结电容较小，但由于GDT自身的残压和不稳定缺陷，对接口保护功能有限。

具有LC特性的接口电路，在过压保护器件动作时，由于保护器件的瞬间短路使得LC形成谐振回路，此时大部分干扰能量集中在电容上，通过LC 不断充放电，高频谐振信号很容易通过传输变压器等感性负载耦合到芯片侧导致器件损坏。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有LC特性的接口保护电路及方法，以解决现有具有LC特性的接口电路在过压保护时器件损坏的问题。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种具有振荡LC特性的接口保护电路，包括和接口电路上电容并联的第一过压保护单元，所述第一过压保护单元，在雷击浪涌、电力线搭接和接触产生干扰时，释放所述电容上的能量，其中，所述第一过压保护单元包括一个或多个过压保护器。

可选地，上述电路中，所述过压保护器包括开关型瞬态抑制二极管；

当所述第一过压保护单元包括一个开关型瞬态抑制二极管时，该开关型瞬态抑制二极管和电容并联，该开关型瞬态抑制二极管在雷击浪涌、电力线搭接和接触产生干扰时，用于释放所述电容上差模干扰能量；

当所述第一过压保护单元包括两个开关型瞬态抑制二极管时，两个开关型瞬态抑制二极管串联后和电容并联，并且两个开关型瞬态抑制二极管之间相连的引脚连接到保护地，该两个开关型瞬态抑制二极管在雷击浪涌、电力线搭接和接触产生干扰时，用于释放所述电容上共模干扰和差模干扰能量。

可选地，上述电路还包括：

串联在线路上的过流和退耦器件，以及并联在用户线上的第二过压保护单元。

可选地，上述电路中，所述过流和退耦器件包括两个正温度系数热敏电阻，分别串接在传输变压器电感两端和第二过压保护单元之间。

可选地，上述电路中，所述第二过压保护单元包括三极气体放电管或两个二极气体放电管，当所述第二过压保护单元包括两个二极气体放电管时，两个二极气体放电管的中间脚连接到保护地。

本发明还公开了一种具有振荡LC特性的接口保护方法，包括：

在具有LC特性的接口电路的电容上并联第一过压保护单元，其中，所述第一过压保护单元包括一个或多个过压保护器；

当雷击浪涌、电力线搭接和接触产生干扰时，所述第一过压保护单元将所述具有LC特性的接口电路的电容上的能量进行释放。

可选地，上述方法中，所述过压保护器包括开关型瞬态抑制二极管，所述第一过压保护单元将所述具有LC特性的接口电路的电容上的能量进行释放的过程包括：

当所述第一过压保护单元包括一个开关型瞬态抑制二极管时，开关型瞬态抑制二极管和电容并联，并在雷击浪涌、电力线搭接和接触产生干扰时，该开关型瞬态抑制二极管释放所述电容上差模干扰能量；

当所述第一过压保护单元包括两个开关型瞬态抑制二极管时，两个开关型瞬态抑制二极管串联后和电容并联，并且两个开关型瞬态抑制二极管之间相连的引脚连接到保护地，在雷击浪涌、电力线搭接和接触产生干扰时，该两个开关型瞬态抑制二极管释放所述电容上共模干扰和差模干扰能量。

可选地，上述方法还包括：

在线路上串联过流和退耦器件；

当雷击浪涌、电力线搭接和接触产生干扰时，过流和退耦器件分别进行过流保护和退耦处理。

可选地，上述方法还包括：

在用户线上并联第二过压保护单元；

当雷击浪涌、电力线搭接和接触产生干扰时，所述第二过压保护单元将所述用户线上的干扰能量进行释放。

采用本申请技术方案可以在雷击浪涌、电力线搭接和接触等干扰产生时，能快速释放LC回路的能量，抑制或减少LC谐振能量的产生，同时解 决保护器件结电容较大时导致宽带信号衰减和失真的弊端。

附图说明

图1是现有技术保护电路示意图之一；

图2是现有技术保护电路示意图之二；

图3是本发明保护电路结构示意图；

图4是本发明实施例保护示意图电路之一；

图5是本发明实施例保护电路示意图之二；

图6是本发明实施例保护电路示意图之三。

图7是本发明实施例保护电路示意图之四。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文将结合附图对本发明技术方案作进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

实施例1

本实施例提供一种具有振荡LC特性的接口保护电路，该电路包括和接口电路上电容并联的第一过压保护单元，该第一过压保护单元，在雷击浪涌、电力线搭接和接触产生干扰时，释放电容上的能量，其中，第一过压保护单元可以包括一个或多个过压保护器。

另外，在上述电路的基础上，还可以包括串联在线路上的过流和退耦器件，以及并联在用户线上的第二过压保护单元。此时，整个电路如图3所示，包括：和电容并联的过压保护电路1(即第一过压保护单元)﹑串联在线路上的过流和退耦器件，以及并联在用户线上的过压保护电路2(即第二压保护单元)。

所述过压保护电路1可以由开关型瞬态抑制二极管或金属氧化物压敏电阻(Metal Oxide Varistor，简称为MOV)等组成；所述过流和退耦器件可以由正温度系数热敏电阻等组成；所述并联在用户线上的过压保护电路2根据对线路模拟带宽的不同要求，可以由开关型瞬态抑制二极管，或金属氧化物压敏电阻，或气体放电管组成。当雷击浪涌、电力线搭接和接触等干扰产生时，所述过压保护电路1首先动作，快速将电容上的能量释放，更高等级的干扰能量，通过所述过流和退耦器件退耦隔离，由所述并联在用户线上的过压保护电路2进一步泄放。由于所述过压保护电路1是并联在LC特性接口电路的电容上，不仅能快速将电容上的能量释放，防止LC谐振产生高频能量传播到芯片侧电路导致器件损坏，而且对所述过压保护电路1的结电容不敏感，有利于选择响应速度快、但结电容偏大的器件。

需要说明的是，根据用户端口的防护要求不同，所述过流和退耦器件，或者所述过压保护电路2可以选择性省略。过压保护电路1根据差模和共模的防护要求，可以有一个或多个分离式过压保护器，或者集成式过压保护器件组成。

下面结合附图及具体应用说明上述电路的具体实现。

实例1

具体地，第一过压保护单元可以包括两个开关型瞬态抑制二极管，此时，整个电路如图4所示，过压保护电路1由两个开关型瞬态抑制二极管组成，中间的相连引脚连接到保护地。过流和退耦器件由两个正温度系数热敏电阻组成，分别串接在传输变压器电感两端和过压保护电路2之间。过压保护电路2由三极气体放电管组成，中间脚连接到保护地。

当雷击浪涌、电力线搭接和接触等共模或差模干扰产生时，两个开关型瞬态抑制二极管TSS1和TSS2首先动作，释放掉C2电容上的干扰残压，PTC1和PTC2起到过流保护和退耦的作用，当干扰能量继续增大时，所述过压保护电路2的GDT动作，将差模和共模干扰进一步泄放。由于GDT动作时，大部分原来集中在电容C2上的残压由于开关型瞬态抑制二极管TSS1和TSS2的动作已基本释放，传输变压器和电容C2在GDT短路时形成的LC谐振回路上的能量已较小，耦合到芯片侧的干扰也相应减弱。相对于传统保 护方案，开关型瞬态抑制二极管是并接在用户线两端的，而本发明实施例的开关型瞬态抑制二极管TSS1和TSS2是并接在电容C2两端的，开关型瞬态抑制二极管本身结电容大的缺点不会对用户线路上的宽带信号造成衰减和失真。

实例2

又例如，第一过压保护单元可以包括一个开关型瞬态抑制二极管，此时LC特性的接口保护电路与实例1的电路结构基本相同，如图5所示，不同之处在于，所述过压保护电路1由一个开关型瞬态抑制二极管组成，差模干扰的能量通过TSS器件首先释放，更大的差模能量通过GDT泄放。共模干扰时，由于电容C2两端产生的干扰能量相对较小，可通过GDT来泄放。

实例3

本实例提供的LC特性的接口保护电路与实例1的电路结构基本相同，如图6所示，不同之处在于，过压保护电路2由两个气体放电管组成。

实例4

本实例提供的LC特性的接口保护电路为实例1的简化版本，如图7所示，不同之处在于，接口保护电路只有过压保护电路1组成，可用于没有电力线感应和搭接要求的场合。

实施例2

本实施例提供一种具有LC特性的接口保护方法，主要包括如下操作：

在具有LC特性的接口电路的电容上并联第一过压保护单元，其中，第一过压保护单元包括一个或多个过压保护器；

当雷击浪涌、电力线搭接和接触产生干扰时，第一过压保护单元将具有 LC特性的接口电路的电容上的能量进行释放。

实际应用中，第一过压保护单元中的过压保护器可以包括开关型瞬态抑制二极管。例如，第一过压保护单元包括一个开关型瞬态抑制二极管时，该开关型瞬态抑制二极管和电容并联，并在雷击浪涌、电力线搭接和接触产生干扰时，该开关型瞬态抑制二极管释放电容上差模干扰能量。第一过压保护单元包括两个开关型瞬态抑制二极管时，两个开关型瞬态抑制二极管串联后和电容并联，并且两个开关型瞬态抑制二极管之间相连的引脚连接到保护地，在雷击浪涌、电力线搭接和接触产生干扰时，该两个开关型瞬态抑制二极管释放电容上共模干扰和差模干扰能量。

另外，还可以在线路上串联过流和退耦器件，这样，当雷击浪涌、电力线搭接和接触产生干扰时，过流和退耦器件就可以分别进行过流保护和退耦处理。

还有一些优选方案考虑到用户线上存在有干扰能量，因此可以在用户线上并联第二过压保护单元，当雷击浪涌、电力线搭接和接触产生干扰时，该第二过压保护单元即可将用户线上的干扰能量进行释放。具体地，优选方案中，过流和退耦器件可以采用两个正温度系数热敏电阻，分别串接在传输变压器电感两端和第二过压保护单元之间。而第二过压保护单元则可以包括三极气体放电管或两个二极气体放电管。

从上述实施例可以看出，本申请技术方案，在雷击浪涌、电力线搭接和接触等干扰产生时，能快速释放LC回路的能量，抑制或减少LC谐振能量的产生，对芯片侧器件有更好的保护作用。同时，解决了传统保护电路，由于过压保护器件并接在用户线上，保护器件结电容较大导致宽带信号衰减和失真的弊端。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用 一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本申请不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

以上所述，仅为本发明的较佳实例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。