[發明專利]以太網端口防雷保護器與防雷電路

有效

• 申請號: 200910312209.0
• 申請日: 2009-12-24
• 公開（公告）號: CN101719665A
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發明（設計）人: 鐘昌盛
• 申請（專利權）人: 邁普通信技術股份有限公司
• 主分類號: H02H9/04
• 分類號: H02H9/04
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所 51124
• 代理人: 鄒裕蓉

技術領域

本發明涉及以太網端口電路。

背景技術

隨著以太網技術的迅速發展和寬帶網絡的大力興建，以太網交換機/路由器作為重要的 接入設備。而以太網交換機/路由器應用環境的擴大和惡化，特別是在樓道等環境中的使用 ，其遭受到雷擊浪涌等過電壓沖擊的可能性大大增加。當雷電發生時，會產生巨大的感應能 量，對各種網絡設備造成威脅，包括個人電腦/筆記本電腦、以太網交換機/路由器等使用雙 絞線互聯的以太網設備。

以太網端口的基本結構主要有以太網芯片、隔離變壓器、RJ45端口等器件構成。隔離 變壓器的一次側和二次側兩個線圈沒有直接的電氣連接，隔離變壓器的二次側輸出端不接地 ，所以輸出電壓對地電壓為0，在電路中只有磁的聯系，沒有電的直接聯系，可減少諧波， 起到隔離作用。在以太網端口設置一級隔離變壓器主要用于信號電平耦合；其一，可以增強 信號，使其傳輸距離更遠；其二，使芯片端與外部隔離，抗干擾能力增強；其三，當接到不 同電平(如有的以太網芯片是2.5V，有的以太網芯片是3.3V)的網口時，不會對彼此設備造 成影響。

目前，隔離變壓器在以太網端口中的設置方式有兩種。由于市場上存在不帶變壓器和帶 變壓器封裝兼容(體積、引腳定義相同)的RJ45端口。第一種方式是將隔離變壓器獨立設置 在以太網芯片、不帶變壓器的RJ45端口之間(下文中所述RJ45端口特指不帶變壓器的RJ45端 口，區別于RJ45帶變壓器端口)，這種獨立設置的隔離變壓器又叫做以太網變壓器，如圖1 所示。第二種方式是將隔離變壓器封裝在RJ45端口內部，即使用RJ45帶變壓器端口，則不再 使用以太網變壓器，如圖2所示。

以太網端口中以太網芯片為核心器件，需要進行防雷保護。目前，常用的以太網端口電 路一般不進行專門的防雷設計，而主要靠以太網端口中的隔離變壓器來阻擋雷擊浪涌能量以 保護設備。這樣的設計成本較低，但是防雷能力較弱。

以太網端口的防雷設計有兩個思路，一方面為“疏”，另外一方面為“堵”。所謂“ 疏”，即為浪涌等大能量提供一條暢通的路徑，使其迅速泄放至大地，從而避免這種能量損 傷核心器件；而所謂“堵”，即以某種方式阻止大能量進入端口內部，上文中提到的以太網 變壓器的保護方式就可以看作此模式。

目前，以太網端口的加強防雷設計均采用“疏”的設計思路，有兩種形式：外置和內 置。外置防雷保護的形式如圖3所示，在設備以太網端口之外，加一個獨立的防雷保護器， 防雷保護器一端與以太網端口之間通過雙絞線連接，防雷保護器另一端通過雙絞線連接至可 能遭雷擊的地方。此防雷保護器必須接地才能發揮其作用，即為“疏”提供泄放通道。但是 ，在實際使用中，要額外布置一條地線是不便的，特別是有多個端口需要保護的時候，會使 得布線更為繁雜。內置防雷保護是將保護器件設計在設備的PCB印制板上，保護器件包含壓 敏電阻、TVS管、空氣放電管等。而這些保護器件的體積均較大，需要占用較大的PCB印制板 空間，特別是端口數量較多的時候，為此付出的設計成本較高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種提高現有以太網端口防雷擊浪涌能力的外置式 以太網端口防雷電路、防雷保護器以及一種內置式以太網端口防雷電路。

本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是，外置式以太網端口防雷電路，包括以 太網端口、防雷保護器，以太網端口包括以太網芯片、第一級隔離變壓器、第一RJ45端口， 以太網芯片與第一級隔離變壓器一端相連，第一級隔離變壓器另一端與第一RJ45端口相連； 防雷保護器一端通過雙絞線與第一RJ45端口相連，另一端通過雙絞線連接至外環境，防雷保 護器包括受保護側RJ45端口、第二級隔離變壓器、外線側RJ45端口，受保護側RJ45端口與第 二級隔離變壓器一端相連，第二級隔離變壓器的另一端與外線側RJ45端口的一端相連，外線 側RJ45端口的另一端連接至外環境。

以太網端口防雷保護器，包括受保護側RJ45端口、第二級隔離變壓器、外線側RJ45端口 ，受保護側RJ45端口與第二級隔離變壓器的一端相連，第二級隔離變壓器的另一端與外線側 RJ45端口的一端，外線側RJ45端口的另一端連接至外環境。

進一步的，以太網端口防雷保護器還包括共模電感，共模電感連接在第二級隔離變壓器 與外線側RJ45端口之間。