接口防护措施总结.doc

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xx接口防护措施总结
关键字：xx 接口防护
xx是IDU系列产品的低端产品，定位于替代SDU的部分低端市场，主要用于接入网、小模块局、微站等市场，同时兼顾部分户外基站市场的需求xx包含很多接口，其中包括电源输入端口、串口、模拟量输入端口、E1端口、传感器电源输出端口、网口、USB口、I2C口等。如果不进行端口保护，外部危险信号就会通过端口直接引入而造成器件的损坏，特别是电源端口、网口和E1端口等，还会引入雷电信号。xx根据其端口的自身特点进行了一些保护措施，现在对各个端口保护措施进行分析说明。
1. 电源输入端口
图1 电源输入端口
输入电源电压为直流20V-60V。根据电源输入端的特点，防护措施包括防雷、防浪涌、以及过流、防反接等。
① 防雷或防浪涌冲击的措施
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采用压敏电阻通过放电管接地的方式进行雷击保护，压敏电阻型号为S20K60。它的防雷电压为85V，。如图1，采用R152和R151与放电管G1连接来防护共模雷，其中放电管G1可以缩短压敏的泄放通道。R149用来防护差模雷，不采用R152和R151串联的方式来滤除差模雷，是因为这两个压敏电阻串联后的防雷电压为170V，这样将无法滤除85V～170V之间的差模雷。
② 过流保护措施
电源保护电路在正级输入端串联保险丝F1来进行过流保护，当电流太大时，保险丝熔断来对单板进行保护。
③ 防反接保护措施
在电源的负极串入二极管D66通过它的单向导电性能来实现电源的反接保护。当电源极性反接时，电路不工作，单板不损坏。
④ 电源滤波
图1中，C139、C154、L26、C140、C141、C158组成了电源滤波器，它对滤除差模噪声和共模噪声都有一定的效果。共模电感L26在滤除差模噪声的同时对共模噪声有显著效果，同时，C140、C141也是滤除共模噪声，，有较好的高频特性。
2. 以太网输入端口
以太网接口作为一种宽带网的基本通信接口在产品中得到了大量应用。主要包括10M和100M的以太网接口。这里将从网口滤波电路和网口防护电路两个方面讨论网口的保护措施。
① 网口滤波器
IPLU采用的是具有EMI抑制作用的接口变压器，型号为E&E Magnetic Products -M0141R，如图2所示。
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需要注意的地方有以下几点：
-。
物理芯片侧的线间电阻根据芯片不同可选择上拉或者通过电容接地。电阻靠近芯片管脚放置。
。中心抽头的接地电容也可通过磁珠上拉。
网口变压器是隔共模信号，通差模信号。通常的网口变压器可以耐受有效值1500V的交流电压，因此3000V以下的瞬态共模浪涌电压从理论上讲是不会通过变压器的隔离，到达接口芯片而损坏接口芯片的。但是在通常测试中，1kV的共模浪涌电压有时就会出现芯片损坏的情况，这是因为在测试过程中，共模浪涌信号绝缘击穿转换成为差模信号，直接无衰减通过隔离变压器到达芯片而造成芯片损坏。
二级防护电路
网口变压器
图2 网口保护电路
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图3 RJ45管脚接线图
共模信号如何转化成差模信号？网口共8根线，四对差分线，10M和100M网口用的是1、2、3、6四根线，4、5、7、8四根线没有使用，但是4、5、7、8也是连接到外部的电缆，同样也会耦合到浪涌信号，浪涌信号通过这八根线到达单板，所以把这八根线在单板上的所有的PCB走线、连接的连接器插针、电容管脚、电阻管脚以及变压器管脚称为高压区，而其它的地、电源、螺钉、点灯线则为低压区。如果高压区和低压区之间的绝缘距离不够，就会发生绝缘击穿，因此共模转成差模，差模信号通过隔离变压器直接达到芯片，从而造成芯片损坏。
不用的RJ45管脚4 、5、7、8按图3的方法处理。
② 网口防护电路
为了防止上述的共模浪涌信号转化成差模信号而毁坏芯片的事件发生，就需要在接口电路和网络滤波器之间加网口防护电路。如图2中所示，IPLU的网络端口采用的是由分立元件设计的二级防护电路。
第一级为空气放电管，通常选择三端放电管。它既可以起到差模防护的作用，也可以起到共模防护的作用，具体防护能力取决于空气放电管的通流量。由于网口信号速率很高，所以要注意防护器件的结电容对信号的影响。