網(wǎng)口的防雷可以采用兩種思路：一種思路是要給雷電電流以泄放通路，把高壓在變壓器之前泄放掉，盡可能減少對變壓器影響，同時(shí)注意減少共模過電壓轉(zhuǎn)為差模過電壓的可能性。另一種思路是利用變壓器的絕緣耐壓，通過良好的器件選型與PCB設(shè)計(jì)將高壓隔離在變壓器的初級，從而實(shí)現(xiàn)對接口的隔離保護(hù)。
? ? ? ?室外走線網(wǎng)口防雷電路和室內(nèi)走線網(wǎng)口防雷電路就分別采用的是這兩種思路。
室外走線網(wǎng)口防雷電路
當(dāng)有可能室外走線時(shí)，端口的防護(hù)等級要求較高，防護(hù)電路可以按圖設(shè)計(jì)。
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圖中室外走線網(wǎng)口防護(hù)電路的基本原理圖，從圖中可以看出該電路的結(jié)構(gòu)與室外走線E1口防雷電路類似。
共模防護(hù)通過氣體放電管實(shí)現(xiàn)，差模防護(hù)通過氣體放電管和TVS管組成的二級防護(hù)電路實(shí)現(xiàn)。圖中G1和G2是三極氣體放電管，型號是3R097CXA，它可以同時(shí)起到兩信號線間的差模保護(hù)和兩線對地的共模保護(hù)效果。
中間的退耦選用2.2Ω/2W電阻，使前后級防護(hù)電路能夠相互配合，電阻值在保證信號傳輸?shù)那疤嵯卤M可能往大選取，防雷性能會更好，但電阻值不能小于2.2Ω。
后級防護(hù)用的TVS管，因?yàn)榫W(wǎng)口傳輸速率高，在網(wǎng)口防雷電路中應(yīng)用的組合式TVS管需要具有更低的結(jié)電容，這里推薦的器件型號為SLVU2.8-4。
圖中下方的原理圖就是采用上述器件網(wǎng)口部分的詳細(xì)原理圖。
三極氣體放電管的中間一極接保護(hù)地PGND，要保證設(shè)備的工作地GND和保護(hù)地PGND通過PCB走線在母板或通過電纜在結(jié)構(gòu)體上匯合（不能通過0Ω電阻或電容），這樣才能減小GND和PGND的電位差，使防雷電路發(fā)揮保護(hù)作用。
電路設(shè)計(jì)需要注意RJ45接頭到三極氣體放電管的PCB走線加粗到40mil，走線布在TOP層或BOTTOM層。若單層不能布這么粗的線，可采取兩層或三層走線的方式來滿足走線的寬度。退耦電阻到變壓器的PCB走線建議采用15mil線寬。
該防雷電路的插入損耗小于0.3dB，對100M以太網(wǎng)口的傳輸信號質(zhì)量影響比較小。
室內(nèi)走線網(wǎng)口防雷電路
當(dāng)只在室內(nèi)走線時(shí)，防護(hù)要求較低，因此防雷電路可以簡化設(shè)計(jì)，如圖所示，室內(nèi)走線網(wǎng)口防護(hù)電路的基本原理圖
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RJ45接頭的以太網(wǎng)信號電纜是平衡雙絞線，感應(yīng)的雷電過電壓以共模為主，如果能夠?qū)^電壓進(jìn)行有效的防護(hù)，差模的防護(hù)選用小量級的器件就可以了，通?？梢赃x用SLVU2.8-4，它可以達(dá)到差模0.5kV（1.2/50us）的防護(hù)能力，但是當(dāng)產(chǎn)品目標(biāo)包括北美市場時(shí)，差模防護(hù)器件推薦選用LC03-3.3，它可以滿足NEBS認(rèn)證的需求。
我們從共模防護(hù)的角度對室內(nèi)室外這兩種電路做一下比較。室外標(biāo)準(zhǔn)的電路采用氣體放電管實(shí)現(xiàn)共模的防護(hù)，當(dāng)端口處有共模過電壓產(chǎn)生時(shí)，通過擊穿氣體放電管轉(zhuǎn)化成過電流并泄放，從而達(dá)到保護(hù)的目的。
而圖室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)口防護(hù)電路只設(shè)計(jì)了差模的防護(hù)電路，沒有設(shè)計(jì)共模的防護(hù)電路，它在端口的共模防護(hù)上采用就是我們前面說的隔離保護(hù)的思路，它利用網(wǎng)口變壓器的隔離特性實(shí)現(xiàn)端口的共模防護(hù)。當(dāng)端口處有過電壓產(chǎn)生時(shí)，這個(gè)過電壓會加到網(wǎng)口變壓器的初級，由于變壓器有一定的隔離特性，只要過電壓不超過變壓器初級與次級的耐壓能力而被擊穿，過電壓會完全被隔離在初級側(cè)，從而對次級側(cè)基本不造成影響，達(dá)到端口保護(hù)的目的。
從上述原理可以看出，室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的這種電路的共模防護(hù)主要靠變壓器前級的PCB走線以及變壓器的絕緣耐壓實(shí)現(xiàn)，因此要嚴(yán)格注意器件的選型和PCB設(shè)計(jì)。
首先，在以太網(wǎng)口電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)樹立高壓線路和低壓線路分開的意識。其中變壓器接外線側(cè)的以太網(wǎng)差分信號線、Bob-Smitch電路是直接連接到RJ45接頭上的，容易引入外界的過電壓（如雷電感應(yīng)等），是屬于高壓信號線。而指示燈控制線、電源、GND是由系統(tǒng)內(nèi)提供，屬于低壓線路。 |
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