一种以太网高速网络电涌保护器及电涌保护装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种以太网高速网络电涌保护器及电涌保护装置，其中以太网高速网络电涌保护器包括气体放电管，气体放电管的两个电极，分别接入用于连接输入端和输出端的两根差分线对上，中间级接地；设置在气体放电管和输出端之间的差模电涌保护器；以及同组两根差分线对长度差值不超过10%。本实用新型通过优化电路结构，通过控制同组差分线对之间的长度差值，进而形成延时等长补偿，利用电感的优良防雷特性，电感两端电压不能突变、扼流，大大提高了电涌保护的作用。不仅有效的提高了防雷电涌保护器的性能，而且不会影响高速网络数字信号的传输速率。
【专利说明】
一种以太网高速网络电涌保护器及电涌保护装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及通信保护设备技术领域，具体涉及到一种网络电涌保护器。
【背景技术】
[0002]电涌也叫突波，顾名思义就是超出正常工作电压的瞬间过电压。本质上讲，电涌是发生在仅仅几百万分之一秒时间内的一种剧烈脉冲，时间极短，发生脉宽通常是纳秒级至微秒级，且瞬态电压很高，随机性很强，可能引起电涌的原因有:重型设备、短路、电源切换或大型发动机频繁启动和故障引起；同时遭感应雷击过电压引起。而含有电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。
[0003]电涌保护器，也叫防雷器，是一种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护的电子装置。当电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者瞬态过电压和电涌过电流时，电涌保护器能在极短的时间内导通分流，以纳秒级的响应时间内将瞬态过电压和电涌过电流抑制和泄放，从而使被保护设备得到有效保护。
[0004]随着现代网络技术的高速发展，高传输速率的标准Cat6、Cat6A类网路线系统逐渐成为主流，其系统标准的信道带宽是Cat6为250兆赫兹;Cat6A为500兆赫兹，以适应万兆以太网1G Base-T传输速率。
[0005]本领域技术人员公知，除了衰减、回波损耗等因素，影响万兆网络系统传输性能最重要的是:近端串扰(PS NEXT)、综合近端串扰(PS NEXT)、等效远端串扰(ACR-F)、综合等效远端串扰(PS ACR-F) ο
[0006]由于所设计的电涌保护器安装串联在线路中的，信号传输时安装串入的电涌保护器后会产生更大的损耗和串扰，使其整个高速网络系统线路传输特性降低，从而会严重影响信号的畸变失真和信号的正常传输，使其整个高速网络系统无法运行，由此给我们在高速网络防雷领域的电涌防护提出了更高的要求。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的之一是提供一种以太网高速网络电涌保护器。
[0008]为达上述目的，本实用新型的一个实施例中提供了一种以太网高速网络电涌保护器，包括气体放电管，气体放电管的两个电极分别接入用于连接输入端和输出端的两个同组差分线上，中间级接地；
[0009]设置在气体放电管和输出端之间并接入差分线上的差模电涌保护器；以及同组的差分线的线路长度差值不超过10%。
[0010]优选的，输出端上配置有阻抗补偿电路。
[0011]优选的，气体放电管为陶瓷气体放电管;差模电涌保护器为超低电容转向TVS二极管阵列。
[0012]优选的，输入端和输出端为RJ45接口，输入端和输出端之间设置有四组差分线，对应配置8个端口，每组均配置有一个气体放电管。
[0013]优选的，气体放电管和输出端之间设置有两个差模电涌保护器，每两组差分线配置有一个差模电涌保护器。
[0014]优选的，输入端和输出端为RJ45接口，并通过四组差分线连接输入端和输出端;每组差分线之间设置有气体放电管，每两组差分线上配置有一个超低电容转向TVS 二极管阵列。
[0015]优选的，输入端和输入端为RJ45接口，包括TXl和TX2、RX3和RX6、n/c4和n/c5、n/c7和n/c8四组接口，每组接口对应一组差分线;差模电涌保护器为两个超低电容转向TVS二极管阵列，每个超低电容转向TVS二极管阵列与两组差分线连接;4组差分线分别进行差分线设置布局排版。
[0016]本实用新型的另一个目的是提供一种电涌保护装置，包括PCB板以及设置在PCB板上的电涌保护器，电涌保护器包括气体放电管，气体放电管的两个电极分别接入用于连接输入端和输出端的两个同组差分线上，中间级接地；
[0017]设置在气体放电管和输出端之间并接入差分线上的差模电涌保护器；以及同组的差分线的线路长度差值不超过10%。
[0018]优选的，输入端和输出端为RJ45接口，包括TXl和TX2、RX3和RX6、n/c4和n/c5、n/c7和n/c8四组接口，其中与RX3和RX6连接的差分线上设有用于让两个差分线长度差值不超过10%的延时电感线。
[0019]优选的，气体放电管为陶瓷气体放电管;差模电涌保护器为超低电容转向TVS二极管阵列。
[0020]综上所述，本实用新型具有以下优点:
[0021]本实用新型通过优化电路结构，通过控制同组差分线路之间的长度差值，进而形成延时等长补偿，利用电感的优良防雷特性，电感两端电压不能突变、扼流，大大提高了电涌保护的作用。不仅有效的提高了防雷电涌保护器的性能，而且不会影响高速网络数字信号的传输速率。
[0022]本实用新型通过两级能量分配，使电涌保护器的输出级残压大大降低，提高了保护性能。
[0023]现有技术中，微波补偿技术常用于微波射频系统这类高频电路中，本实用新型专利实现了微波补偿技术在高速网络数字电路中的应用，并结合延时等长技术的相互配合，大大提高了电涌保护器的传输特性和防雷特性。
【附图说明】
[0024]图1为本实用新型的一个实施例的电路图；
[0025]其中Jl和J2分别表示输入端和输出端，Gl?G4表示气体放电管;Ul和U2表示超低电容转向TVS 二极管阵列。
[0026]图2为本实用新型电涌保护装置的PCB板背面的示意图；
[0027]图3为本实用新型电涌保护装置的PCB板正面的示意图；其中圆圈内与输出端口引脚连接的电路为阻抗补偿电路；
[0028]图4为超低电容转向TVS二极管阵列的内部电路图；
[0029]图5为本实用新型的电涌保护装置安装在机架上的示意图。
【具体实施方式】
[0030]本实用新型提供了一种以太网高速网络电涌保护器，包括气体放电管，气体放电管的两个电极分别接入用于连接输入端Jl和输出端J2的两个同组差分线上，中间级接地。电涌保护器还包括设置在气体放电管和输出端J2之间并接入差分线上的差模电涌保护器以及同组的差分线的线路长度差值不超过10%。
[0031]输入端Jl和输出端J2通过差分线连接进行通信，差分线通常以两个为一组形成一对接口。本实用新型通过在差分线上并联气体放电管，用于对电路形成共模保护，并通过差模电涌保护器对电路进行差模保护。现有技术中同组的差分线的线路长度不相同，导致了信号延迟不同步，本实用新型同组的差分线的线路长度差值不超过10%，使得其在设置在PCB板上后信号同步，从而不会造成信号的畸变失真和影响信号的正常传输。
[0032]作为本实用新型的一个优化实施例中，输出端J2上配置有阻抗补偿电路;使电涌保护器具有优良的防雷保护效果的同时具有优良的高速信号传输性能。
[0033]作为本实用新型的一个优化实施例中，气体放电管为陶瓷气体放电管;差模电涌保护器为超低电容转向TVS二极管阵列。输入端Jl和输出端J2为RJ45接口，输入端Jl和输出端J2之间设置有四组差分线，对应配置8个端口，每组均配置有一个气体放电管。
[0034]作为本实用新型的一个优化实施例中，气体放电管和输出端J2之间设置有两个差模电涌保护器，每两组差分线配置有一个差模电涌保护器。输入端Jl和输入端Jl为RJ45接口，并通过四组差分线连接输入端Jl和输出端J2;每组差分线之间设置有气体放电管，每两组差分线上配置有一个差模电涌保护器。
[0035]作为本实用新型的最优化实施例中，输入端Jl和输入端Jl为RJ45接口，包括TXl和TX2、RX3和RX6、n/c4和n/c5、n/c7和n/c8四组接口，每组接口对应一组差分线；差模电涌保护器为两个TVS瞬态抑制二极管，每个超低电容转向TVS 二极管阵列与两组差分线连接;4组线分别进行差分线设置布局排版。
[0036]本实用新型还基于上述电涌保护器，提供了一种电涌保护装置，包括PCB板以及设置在PCB板上的电涌保护器，电涌保护器包括气体放电管，气体放电管的两个电极分别接入用于连接输入端Jl和输出端J2的两个同组差分线上，中间级接地;设置在气体放电管和输出端J2之间并接入差分线上的差模电涌保护器；以及同组的差分线的线路长度差值不超过10%。
[0037]为了将上述电涌保护装置应用于通信网络，可以选择输入端Jl和输出端J2为RJ45接口，包括TXl和TX2、RX3和RX6、n/c4和n/c5、n/c7和n/c8四组接口，其中与RX3和RX6连接的差分线上设有用于让两个差分线长度差值不超过10%的延时电感线。优选气体放电管为陶瓷气体放电管;差模电涌保护器为超低电容转向TVS 二极管阵列。
[0038]以太网高速网络电涌保护器可以包括4个三级陶瓷气体放电管和2个瞬态抑制TVS芯片，每个三级陶瓷气体放电管的两端电极分别接到输入信号线上，中间电极分别连接到地上，输入信号线即为差分线的一种。每个瞬态抑制芯片TVS阵列芯片内部有2路保护电路;其中一个TVS阵列芯片的2路保护TXl和TX2、RX3和RX6;另一组保护n/c4和n/c5、n/c7和n/c8。当电涌产生时，首先高压电流通过三级陶瓷气体放电管放电，实现对地泄放，起到共模对地保护的效果，从而大大减轻了后级的压力。由2个瞬态抑制芯片阵列实现了输出级的精细保护，从而实现了差模间的电涌抑制，提高了以太网高速网络电涌保护器的保护效果，更好地保护了后级网络设备。当线路没有感应到电涌电流时，电涌保护器件均呈现为高阻状态，同时结合布线采用差分布线技术、延时等长布线技术、微波阻抗补偿线技术，使其电涌保护器具有优良的高速信号的传输特性。
[0039]例如，本实用新型在PCB布线时使RX3和RX6的输入与输出之间的线路等长，这样RX6线的输入到输出会产生等长电感，进而又利用了电感的优良的防雷特性，电感两端电压不能突变、扼流的作用大大提高了电涌保护的作用。从而对雷电流起到第一级与第二级的能量分配的作用，使其电涌保护器的输出级残压大大降低，提高了保护性能。为了再次提高网络数字信号的传输速率，同时又在输出端RJ45接头引脚处J-N(2)与J2-P(3)、J-N(2)与J3-P(4)、J2-P(3)与J3-N(5)、J2-N(6)与J4-P(7)间布置微波阻抗补偿线;使电涌保护器具有优良的防雷保护效果，并且具有优良的高速信号传输性能。
【主权项】
1.一种以太网高速网络电涌保护器，其特征在于:包括 气体放电管，所述气体放电管的两个电极分别接入用于连接输入端和输出端的两个同组差分线上，中间级接地； 设置在气体放电管和输出端之间并接入差分线上的差模电涌保护器；以及所述同组的差分线的线路长度差值不超过10%。2.如权利要求1所述的以太网高速网络电涌保护器，其特征在于:所述输出端上配置有阻抗补偿电路。3.如权利要求1所述的以太网高速网络电涌保护器，其特征在于:所述气体放电管为陶瓷气体放电管;差模电涌保护器为超低电容转向TVS 二极管阵列。4.如权利要求1所述的以太网高速网络电涌保护器，其特征在于:所述输入端和输出端为RJ45接口，输入端和输出端之间设置有四组差分线，对应配置8个端口，每组均配置有一个气体放电管。5.如权利要求1所述的以太网高速网络电涌保护器，其特征在于:所述气体放电管和输出端之间设置有两个差模电涌保护器，每两组差分线配置有一个差模电涌保护器。6.如权利要求1所述的以太网高速网络电涌保护器，其特征在于:所述输入端和输出端为RJ45接口，并通过四组差分线连接输入端和输出端;每组差分线之间设置有气体放电管，每两组差分线上配置有一个超低电容转向TVS 二极管阵列。7.如权利要求1所述的以太网高速网络电涌保护器，其特征在于:所述输入端和输入端为RJ45接口，包括TXl和TX2、RX3和RX6、n/c4和n/c5、n/c7和n/c8四组接口，每组接口对应一组差分线;差模电涌保护器为两个超低电容转向TVS二极管阵列，每个超低电容转向TVS二极管阵列与两组差分线连接；4组差分线分别进行差分线设置布局排版。8.—种电涌保护装置，包括PCB板以及设置在PCB板上的电涌保护器，其特征在于:所述电涌保护器包括气体放电管，所述气体放电管的两个电极分别接入用于连接输入端和输出端的两个同组差分线上，中间级接地； 设置在气体放电管和输出端之间并接入差分线上的差模电涌保护器；以及所述同组的差分线的线路长度差值不超过10%。9.如权利要求8所述的电涌保护装置，其特征在于:所述输入端和输出端为RJ45接口，包括TXl和TX2、RX3和RX6、n/c4和n/c5、n/c7和n/c8四组接口，其中与RX3和RX6连接的差分线上设有用于让两个差分线长度差值不超过10%的延时电感线。10.如权利要求8所述的电涌保护装置，其特征在于:所述气体放电管为陶瓷气体放电管;差模电涌保护器为超低电容转向TVS 二极管阵列。
【文档编号】H02H9/06GK205565722SQ201620330232
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月19日
【发明人】邓学平, 陶勋业, 杨长军
【申请人】四川莱思特电子技术有限公司