一种防雷电路制造技术

一种防雷电路，用于设备信号口前端放电防雷，其特征在于，所述电路包括：　　　　信号接口，用于接收或者发送设备所需接收或者发送的信号；　　　　至少一组平衡信号连线，用于将所述信号导入或者导出所述设备；　　　　至少一个接地片，其边缘分别与所述平衡信号连线等距离，用于泄放因外界雷电原因施加到所述信号接口时在所述平衡信号边线和地之间产生的过电压能量。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及通信
，具体涉及一种防雷电路。
技术介绍
目前，随着电子、通信技术的发展，通信设备日益复杂，通讯设备的地位及重要性也日益提高。一方面电子、通讯芯片的高集成度以及电路设计的高密度，会造成芯片、电路或者设备的抗干扰能力变得脆弱，稳定性、可靠性变差；另一方面由于通讯设备重要性和地位的提高，为了保障用户的需求，要求设备必须稳定可靠运行。这两个方面的矛盾决定了防护技术在电子、通讯行业的重要性和发展迫切性。通常雷电是外界干扰中的最主要也是最厉害的干扰源，而通信设备的信号口相对电源端口则是信号传输速率高，种类多，抗干扰能力相对较差的端口，所以信号口防雷技术成为现电子、通讯业研究的一个重要方向。目前设计中使用最普遍的方案是采用在信号口加装信号SPD(防雷器)的方法实现防雷。SPD原理如图1所示，图中的三极放电管可以用两个二极放电管代替，电阻可以用电感代替。该电路由放电管G1、硅保护二极管D(通常是瞬变二极管)、电阻R(或者是电感L)组成，实际上是一个两极防雷保护电路。第一级放电管G1用于旁路泄放暂态大电流，放电管具有大通流能力和较高残压的特点；第二级硅保护二极管D用于箝位限压，保护后面的电子设备或元器件，器件D通常具有低通流、快响应、低残压的特点；第一级常称为粗保护，第二级常称为细保护。介于这两极之间的电阻或电感用于改善放电管G1的动作特性并促进两极保护特性配合。当暂态过电压波沿信号线路传输到达防雷电路后，由于放电管G1具有较高的放电电压和较长的响应时间，它并不能很快放电导通。在放电管G1尚未放电之前，硅保护二极管D将首先击穿，并流过暂态电流，随着该支路暂态电流的增大，介于这两极之间的电阻或电感上的压降也相应地增大，这一压降加于放电管G1两端，促使放电管G1尽早动作放电。当放电管G1放电后，它将提供一条旁路泄放暂态大电流的通道，同时它也能起限制过电压的作用，并实施对电阻(或者是电感)和硅保护二极管D的保护。该电路通流能力强，残压低，可实现高量级防雷。但该电路也存在以下缺点(1)该电路采用二级防雷，使用了多种器件，成本高。(2)该电路大多器件需要选择插件，体积大，对多路信号口设备(例如48路网口的交换机)，无法使用该设计方案实现小体积、高密度电路的设计。(3)该电路由于使用了二级防雷电路，通常一级保护电路G具有1-5pf的寄生电容，而“快恢复二极管桥+保护二极管”的二级保护电路通常具有8-20pf的寄生电容，这些寄生电容会影响到高速信号的上升沿和下降沿，影响信号质量和传输距离，所以该电路对于部分高速信号和极高速信号的防雷设计将不适用，例如100M/1000M网口的防雷设计。(4)该电路两级防雷电路之间有退耦元件电阻或者电感，该电阻或者电感串连在信号回路中，对信号有衰减、影响信号。通常，对于平衡信号口来说，还可以利用信号口本身隔离变压器的隔离特性进行防雷设计，其原理如图2所示。该设计主要基于对于平衡线来说，外界干扰主要是共模干扰；而对外界差模干扰，芯片本身可以承受；所以抑制住共模干扰，就可以实现信号口防雷。利用隔离变压器的隔离特性，共模干扰电压被隔离在变压器的接口侧，而变压器侧芯片没有共模干扰，这样就实现抑制共模干扰。因为该防雷电路的变压器接口侧的信号线在浪涌来临的时候，是处于高压状态，所以电路设计时选择耐压足够强的隔离变压器，并且在PCB布线和结构设计的时候，注意变压器接口侧的信号线和其他信号线、地线以及电源有足够的绝缘距离，防止出现绝缘击穿放电导致共模干扰转变成差模干扰或者直接损坏后级电路。但该电路主要针对有隔离变压器的平衡线端口防雷设计，对隔离变压器耐压能力要求比较高，而且实现的防雷等级比较低；同时，该电路设计对PCB布线设计要求比较高，需要严格控制绝缘距离，对于高密度接口电路很难实现预期的设计目的，即可实现性不强。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术的上述缺点，提供一种防雷电路，用于设备信号口前端放电防雷，其特征在于，所述电路包括信号接口，用于接收或者发送设备所需接收或者发送的信号；至少一组平衡信号连线，用于将所述信号导入或者导出所述设备；至少一个接地片，其边缘分别与所述平衡信号连线等距离，用于泄放因外界雷电原因施加到所述信号接口时在所述平衡信号连线和地之间产生的过电压能量。可选地，所述平衡信号连线是PCB板(印刷线路板)上的一段金属线，所述接地片是PCB板上与所述平衡信号连线的某段等距离的金属曲线或金属折线。可选地，所述电路还包括隔离变压器，分别通过所述平衡信号连线耦合到所述信号接口和所述信号接入设备，用于进一步隔离前端放电间隙泻放过电压能量时施加在后级电路上共模残压。优选地，所述接地片包括至少一个地通孔，靠近所述平衡信号连线。可选地，所述接地片还包括所述设备外壳，所述设备单板固定螺钉，所述信号接口连接外壳，接地固定端子，器件接地管脚焊盘，PCB地线，PCB地层，和所述设备外壳地短接的金属部分。可选地，所述平衡信号连线包括所述信号接口处的信号连线焊盘，信号连线PCB布线，所述平衡信号连线上通孔，和所述平衡信号连线直连短接的器件管脚焊盘，所述隔离变压器原边线圈引出的中心抽头，所述中心抽头电路与所述平衡信号连线直流短接部分。优选地，所述等距离分布在所述平衡信号连线旁的接地片与所述平衡信号连线的距离根据设备所需的不同放电电压设定在6mil至40mil之间。优选地，所述电路还包括放电管，一端耦合到所述平衡信号连线，另一端耦合到所述接地片，用于和前端放电间隙形成备份设计，泻放因外界雷电原因施加到所述信号接口时，在所述平衡信号连线和地之间产生的过电压能量。可选地，所述放电管包括电容或电阻，或电容与电阻组成的串联或并联电路。利用本技术进行防雷电路设计，不需要考虑信号速率、信号电平和直流偏置电平，可以在不增加器件、成本的基础上实现高防雷等级，使得电子、通信产品的高密度化、低成本设计成为可能。附图说明图1是现有技术信号口SPD电路原理图；图2是现有技术利用隔离变压器隔离共模干扰实现防雷的原理简图； 图3是本技术信号口前端放电防雷电路中设计PCB布线示意图；图4是图3所示本技术的实施例信号口前端放电防雷电路的等效原理图；图5是本技术信号口前端放电防雷电路中采用单个接地片时设计PCB布线示意图；图6是图5所示本技术的实施例信号口前端放电防雷电路的等效原理图；图7是本技术信号口前端放电防雷电路中接地片和信号线的解释PCB示意图；图8是本技术的实施例中在前端放电保护电路上并联放电管以形成备份防雷电路的PCB布线示意图。具体实施方式为了使本领域普通技术人员理解和实施本技术，现结合附图详细描绘实施例，通过这些实施例本领域技术人员可以更容易地理解本技术的目的和技术方案及本技术的效果。本技术利用了保护器件放电间隙的非线性特性保护原理，在平衡线信号口防雷设计中不增加保护器件，在PCB设计过程中利用PCB本身形成一个具有放电间隙特性的PCB布线电路，从而实现防雷设计，如图3所示，其等效原理图参见图4。对于平衡线信号口，即端口内进行平衡信号通讯的端口，由于感应雷所引起的干扰主要是共模干扰，即产生的信号线和地之间的干扰电压或电流，所以拟制住共模干扰，就可以实现信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防雷电路，用于设备信号口前端放电防雷，其特征在于，所述电路包括信号接口，用于接收或者发送设备所需接收或者发送的信号；至少一组平衡信号连线，用于将所述信号导入或者导出所述设备；至少一个接地片，其边缘分别与所述平衡信号连线等距离，用于泄放因外界雷电原因施加到所述信号接口时在所述平衡信号连线和地之间产生的过电压能量。2.如权利要求1所述的防雷电路，其特征在于，所述平衡信号连线是PCB板(印刷线路板)上的一段金属线，所述接地片是PCB板上与所述平衡信号连线的某段等距离的金属曲线或金属折线。3.如权利要求1或2所述的防雷电路，其特征在于，所述电路还包括隔离变压器，分别通过所述平衡信号连线耦合到所述信号接口和所述信号接入设备，用于进一步隔离前端放电间隙泻放过电压能量时施加在后级电路上共模残压。4.如权利要求1或2所述的防雷电路，其特征在于，所述接地片包括至少一个地通孔，靠近所述平衡信号连线。5.如权利要求1或2所述的防雷电路，其特征在于，所述接地片还包括所述设备外壳，所述设备单板固定螺钉...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗新会，王庆海，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：