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针对如上的设计,当使用网络线连接线小于10m的设备并充分暴露在直击雷区间时,是有严重的安全性的,尽管网络变压器自身设计时有2KV~3KV耐压能力,不过针对雷雨天气,出现的高浪涌电流1KA~2KA将通过RJ45接口对网络变压器及后级PHY芯片造成非常严重的冲击,甚至将RJ45接口烧毁,那么为提升产品的可靠性,要如何做设计改善呢?
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需要进一步做两级防雷及ESD保护:
1、 第一级是在RJ45接口输入端与以太网加入GDT气体的放电管,将浪涌电流通过开关式气体放电管泄放到大地;
2、第二级使用一颗ESD保护器件-TVS阵列,它能够将残留的频率成分浪涌吸收,并且在IPP下钳位电压下降到8V左右,这样使以太网PHY芯片处于安全保护状态。
针对如上的改善设计,电路构架变成:RJ45接口-GDT-以太网变压器-TVS阵列-以太网PHY芯片,这里推荐一款浪拓电子的两端子、表面贴装,标称直流击穿电压90V、冲击击穿电压500V的中低浪涌GDT,型号为BC091N,实物图及尺寸图参考如下图所示。
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浪拓电子的BC091N气体放电管采用微型封装,专为小尺寸(4.5x3.2x2.7mm)的PCB表面贴装而设计,可承受2KA浪涌电流, 插入损失低,尤其适用于宽带设备。

功能与特色:
• 符合RoHS
• 多脉冲占空周期具有出色的稳定性
• 对快速上升瞬态电压具有出色的响应能力
• 根据IEC 61000-4-5标准,以8/20μs脉冲进行测试的浪涌能力达1-2KA
• 超小型设备,可提供各种安装引线类型
• 无放射性
• 低电容(<1 pF)
• 通过UL认证
• 符合ITU-T K12、IEC 61000-4-5标准
• 方形外观

而针对第二级使用的ESD保护器件-TVS阵列,推荐浪拓电子的SLVU2.8-4。
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SLVU2.8-4参数:
ESD,IEC61000-4-2,±30kV(触点),±30kV(空气)
EFT,IEC61000-4-4,40A(5/50ns)
雷击,IEC61000-4-5,24A(8/20μs)
每条线路的电容低至2pF
2.8V下的(最大)低泄漏电流为1μA
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深圳浪拓电子(LangTuo)提供从金属、陶瓷到半导体的丰富电路保护产品,目前的产品系列包括气体放电管GDT、固态放电管TSS、瞬态抑制二极管、TVS二极管阵列。