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常州鼎先电子有限公司 13775299578邢思前专业生产瞬态抑制二极管阵列 TVS ESD Array
表1 以太网通信防护电路器件选型与说明 微信图片_20200619113921.png
标号
器件
型号
作用
GDT1、GDT3、GDT4、GDT6
气体放电管
SL1411A075A
一级共模防护
GDT2、GDT5
气体放电管
SL1411A075A
一级差模防护
R1、R2、R3、R4
功率电阻
R/2W
退耦
TVS1、TVS2
TVS管阵列
SP03-3.3
二级差模防护
U1、U3
TVS管阵列
SP4062
三级差模防护
PGND


防雷地
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TVS管组成的二级防护电路实现。图中G1和G2是三极气体放电管，型号是90V，它可以同时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/2W电阻，使前后级防护电路能够相互配合，电阻值在保证信号传输的前提下尽可能往大选取，防雷性能会更好，但电阻值不能小于2.2Ω。后级防护用的TVS管，因为网口传输速率高，在网口防雷电路中应用的组合式TVS管需要具有更低的结电容，这里推荐的器件型号为SLVU2.8-4。图中下方的原理图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。退耦电阻到变压器的PCB走线建议采用15mil线宽。该防雷电路的插入损耗小于0.3dB，对100M以太网口的传输信号质量影响比较小。
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，如果能够对过电压进行有效的防护，差模的防护选用小量级的器件就可以了，通常可以选用SLVU2.8-4，它可以达到差模0.5kV（1.2/50us）的防护能力，但是当产品目标包括北美市场时，差模防护器件推荐选用LC03-3.3，它可以满足NEBS认证的需求。
首先，在以太网口电路设计时应树立高压线路和低压线路分开的意识。其中变压器接外线侧的以太网差分信号线、Bob-Smitch电路是直接连接到RJ45接头上的，容易引入外界的过电压（如雷电感应等），是属于高压信号线。而指示灯控制线、电源、GND是由系统内提供，属于低压线路。