網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,把高壓在網絡變壓器之前泄放掉,盡可能減少對變壓器影響,同時注意減少共模過電壓轉為差模過電壓的可能性。另一種思路是利用網絡變壓器的絕緣耐壓,通過良好的器件選型與PCB設計將高壓隔離在網絡變壓器的初級,從而實現對接口的隔離保護。
網口防雷電路在網絡變壓器和網口器件選型和PCB設計過程中要注意以下幾點:
1、 為了保證共模隔離耐壓的承受能力,變壓器需要滿足初級和次級之間的交流絕緣耐壓不小于AC1500V的指標。
2、 優先選擇不帶燈的RJ45,要引燈的話,建議采用導光柱技術在芯片側將指示燈的光線引到麵板上,避免指示燈控製信號穿越高壓信號線和Bob-Smitch電路所在的區域。
3、 指示燈控製電路的限流電阻應放在控製芯片側,位置靠近控製芯片,防止過電壓直接對控製芯片造成衝擊。
4、 以太網信號線按照差分線走線規則,保證阻抗匹配,并且一對差分線的長度盡量一樣長。
5、 如果網絡變壓器前級(靠RJ45接頭側)有中間抽頭并且采用Bob-Smith電路,即75Ω電阻加一個1000pF的接PGND的電容。建議電容選取耐壓大于DC2000V,電阻功率建議選擇1/10W的單個電阻,不宜采用排阻。
6、 一個網絡變壓器和以太網接口采用一個Bob-Smith電路,避免將多個以太網接口的Bob-Smith電路復接在一起。
7、 對于PCB層數大于6層的單板,由于相鄰層的絕緣材料小于12mil,因此高壓線和低壓線不應布在相鄰層,更不應交叉或近距離并行走線。
8、 由于通過網絡變壓器的隔離特性完成共模防護,所以高壓信號線(差分線和Bob-Smith電路走線)和其它信號線(指示燈控製線)、電源線、地線之間應該保證足夠的絕緣,不存在意外的放電途徑。
最后,要達到高壓區與低壓區之間有效的隔離,就要重視二者之間的PCB走線設計。在高壓區,帶高壓的可能有:連接器管腳、布線、過孔、電阻焊盤、電容焊盤。帶低壓的可能有:布線、過孔、電阻焊盤、螺釘。對于相同的絕緣距離,耐壓能力依次為接地螺釘 < 電容、電阻焊盤 < 走線過孔 < 表層走線 < 內層走線,因此當共模防護指標一定時,高壓部分與低壓部分的絕緣距離應該為接地螺釘 > 電容、電阻焊盤 > 走線過孔 > 表層走線 > 內層走線。這是因為螺釘整個為金屬體,暴露麵積比較大,容易成為放電通路。電容和電阻焊接兩端表麵為金屬,同時由于形狀為長方體,有棱角,很容易形成尖端放電。過孔在網口部分有很多,表麵是亮錫的,也容易產生擊穿放電,但與電阻和電容焊接兩端相比較,金屬麵積相對就小一些。PCB板的表層走線涂有絕緣綠油,內層的走線有介質包圍,相對上麵幾種,耐壓能力就應該高一點。
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