CN101521375A - 过压保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种过压保护装置，包括至少一对连接信号输入接口和被保护电路的导电元件，每对导电元件上设置有至少一对相对的导电尖端，且每对导电尖端之间的距离不小于所设置在的一对导电元件之间的保护电压所对应的击穿距离。采用本发明技术方案，解决了现有技术中在对信号输入接口进行过压保护时，不能保证放电质量的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种过压保护装置。
背景技术
非对称数字用户线路(ADSL，Asymmetric Digital Subscriber Line)因具有下行速率高、频带宽、性能优等特点而深受广大用户的喜爱，成为继调制解调器(Modem)、综合业务数字网(ISDN，Integrated Services Digital Network)之后的一种更快捷、更高效的全新接入方式。
由于ADSL接口直接与电话线相连，因此超过工作范围过大的电压瞬变可能会损坏与ADSL接口相连的后续电路，而引起过压瞬变的来源通常是雷电、静电放电、电源系统开关干扰等，例如雷电感应可在与ADSL相连的信号线上引起瞬变干扰，其能量能够瞬间烧毁连接在信号线上的全部器件；人体接触ADSL接口的引脚会产生电压高达几十千伏的静电放电，可能使工作中的器件受损或使工作中的器件产生闭锁而不能运行。
ADSL接口差分信号线单线上普通电压最高可达98V，这样两条差分信号线之间的最大压差为196V，超过此电压可能对后续器件造成损害，现有技术中，其他信号输入接口也可能存在两条信号线之间的电压过高，或者一条信号线的单线电压过高的情况，从而对与该信号输入接口连接的后续器件造成损害，因此必须对信号输入接口进行过压保护，现有的过压保护器件通常为放电管或瞬态抑制二极管(TVS，Transient Voltage Suppressor)，如图1所示，为使用放电管对ADSL接口进行过压保护时的电路示意图，标注1为放电管过压保护电路，与图1所示的电路对应的印刷电路板(PCB，Printed Circuit Board)如图2所示，标注2为图1中标注1所示的电路在PCB中的具体实现方案，当电路中产生的瞬间高压达到击穿电压时，放电管或TVS立即执行放电动作，这就保护了与信号输入接口相连的后续器件，但是不同生产厂家生产的放电管的放电性能和击穿电压有可能不同，而且TVS又会引入较大的分布电容，因此放电管和TVS都不能保证过压保护时的放电质量。
发明内容
本发明实施例提供一种过压保护装置，用以解决现有技术中在对信号输入接口进行过压保护时，不能保证放电质量的问题。
本发明实施例技术方案如下：
一种过压保护装置，包括至少一对连接信号输入接口和被保护电路的导电元件，每对导电元件上设置有至少一对相对的导电尖端，且每对导电尖端之间的距离不小于所设置在的一对导电元件之间的保护电压所对应的击穿距离。
一种过压保护装置，包括至少一个连接信号输入接口和被保护电路的导电元件，每个导电元件和地线之间设置有至少一对相对的导电尖端，且每对导电尖端之间的距离不小于所设置在的导电元件和地线之间的保护电压所对应的击穿距离。
本发明实施例技术方案中的第一种过压保护装置包括至少一对连接信号输入接口和被保护电路的导电元件，每对导电元件上设置有至少一对相对的导电尖端，且每对导电尖端之间的距离不小于所设置在的一对导电元件之间的保护电压所对应的击穿距离，当每对导电元件之间的电压瞬时增大并达到导电尖端的击穿电压时，设置在两个导电元件之间的导电尖端将释放电荷，从而保护了与信号输入接口相连的被保护电路。本发明实施例技术方案中的第二种过压保护装置包括至少一个连接信号输入接口和被保护电路的导电元件，每个导电元件和地线之间设置有至少一对相对的导电尖端，且每对导电尖端之间的距离不小于所设置在的导电元件和地线之间的保护电压所对应的击穿距离，当每个导电元件的电压瞬时增大并达到了导电尖端的击穿电压时，设置在导电元件和地线之间的导电尖端将释放电荷，从而保护了与信号输入接口相连的被保护电路。由于本发明实施例提出的两种技术方案均采用导电尖端来进行信号输入接口的过压保护，而每对导电尖端的放电性能和击穿电压不依赖于不同的生产厂家，且导电尖端不会在电路中引入较大的分布电容，这就有效地保证了对信号输入接口进行过压保护时的放电质量。
附图说明
图1为现有技术中，使用放电管对ADSL接口进行过压保护时的电路示意图；
图2为现有技术中，使用放电管对ADSL接口进行过压保护时的PCB示意图；
图3为本发明实施例一中，过压保护装置示意图；
图4为本发明实施例一中，过压保护装置示意图；
图5为本发明实施例一中，对ADSL接口进行过压保护时的电路示意图；
图6为本发明实施例一中，对ADSL接口进行过压保护时的PCB示意图；
图7为本发明实施例一中，对ADSL接口进行过压保护时，每对导电尖端的击穿电压与击穿距离关系示意图；
图8为本发明实施例二中，过压保护装置示意图；
图9为本发明实施例二中，对电源接口进行过压保护时的电路示意图；
图10为本发明实施例二中，对电源接口进行过压保护时的PCB示意图。
具体实施方式
若信号输入接口和被保护电路之间连接有至少一对导电元件，那么可以通过在每对导电元件之间设置至少一对相对的导电尖端，来保护与信号输入接口相连的被保护电路；若信号输入接口和被保护电路之间连接有至少一个导电尖端，那么可以通过在每个导电元件与地线之间设置至少一对相对的导电尖端，来保护与信号输入接口相连的被保护电路，下面将结合说明书附图对上述两种情况进行详细说明。
本发明实施例一提供一种过压保护装置，包括至少一对连接信号输入接口和被保护电路的导电元件，每对导电元件上设置有至少一对相对的导电尖端，且每对导电尖端之间的距离不小于所设置在的一对导电元件之间的保护电压所对应的击穿距离。
其中上述每对导电元件可以但不限于为两条差分信号线，或为输出差分信号的两个接线端子。
若过压保护装置中包含一对导电元件连接信号输入接口和被保护电路，两个导电元件之间设置有一对相对的导线尖端，且两个导电元件为两条差分信号线，此时本发明实施例一中的过压保护装置如图3所示，两条差分信号线分别为差分信号线1和差分信号线2，两条差分信号线之间设置有一对相对的导电尖端，即尖端A1和尖端A2，尖端A1和差分信号线1相连，尖端A2与差分信号线2相连，其中差分信号线1传输正极信号，差分信号线2传输负极信号。
当差分信号线1和差分信号线2之间被施加电压时，导电尖端A1和A2会聚集极性相反的电荷，尖端A1聚集正电荷，尖端A2聚集负电荷，这两种极性相反的电荷之间形成电势差，即电压，当尖端A1和尖端A2之间的电压达到了两尖端之间的击穿电压时，两尖端之间的空气被击穿，此时空气由绝缘体变为导体，两尖端之间形成电流通路，由于此电流通路的电阻非常小，使得尖端A1和尖端A2之间的电流通路近乎短路，差分信号线1和差分信号线2之间的电荷将通过该电流通路释放掉，因此被保护电路上的电压不会超过两个尖端之间的击穿电压。
在本发明实施例一中，还可以进一步的在上述过压保护装置中每对导电元件中的每个导电元件分别和地线之间设置至少一对相对的导电尖端，那么当每个导电元件的电压瞬时增大时，可以通过该导电元件和地线之间的导电尖端来释放电荷，从而进一步保护了与信号输入接口相连的被保护电路。
如图4所示，在差分信号线1和地线之间设置一对相对的导电尖端A3和A4，在差分信号线2和地线之间设置一对相对的尖端A5和A6，当施加在差分信号线1上的电压瞬时增大时，尖端A3和A4之间的空气被击穿，两尖端之间形成电流通路，差分信号线1中的电荷通过该电流通路释放掉，同理，当施加在差分信号线2上的电压瞬时增大时，差分信号线2中的电荷通过尖端A5和A6之间形成的电流通路释放掉。
其中每对相对的导电尖端之间的距离由所设置在的一对导电元件之间的保护电压决定，两导电尖端之间的击穿电压不大于所设置在的一对导电元件之间的保护电压，相应的两导电尖端之间的距离不小于与上述保护电压所对应的击穿距离。
本发明实施例一中的信号输入接口可以但不限于为ADSL接口，如图5所示，为对ADSL接口进行过压保护时的电路图，X2为ADSL接口，经过标注3所示电路与后续电路连接，与图5所示电路对应的PCB如图6所示，标注4为标注3所示电路在PCB中的具体实现方案，信号线3和信号线4为X2的两条差分信号线，当差分信号线3和差分信号线4之间的电压由于雷击或静电等原因瞬时增大，并达到了设置在两差分信号线之间的导电尖端的击穿电压时，两导电尖端之间形成电流通路，差分信号线3和差分信号线4之间的电荷将通过该电流通路释放，从而保护了与ADSL接口X2相连的后续电路。
两个导电尖端的击穿电压由导电尖端的形状、材料和距离决定，若对ADSL接口进行过压保护时的导电尖端采用规定形状和规定材料，此时每对导电尖端的击穿电压与击穿距离关系可以如图7所示，其中击穿电压与击穿距离的具体数值根据实际应用环境的不同可能会有所差异。参照图7，若击穿距离在2～20mil范围内时，击穿电压与击穿距离之间存在降指数函数关系，即U＝SX(U为击穿电压，S为击穿距离)，指数X随S的增大而减小，设ADSL接口的两差分信号线之间的保护电压为200V，那么对应的导电尖端的击穿距离为5mil，即0.127cm。
本发明实施例一中，也可以在ADSL接口输出差分信号的两个接线端子，即接线端子3和接线端子4之间设置一对相对的导电尖端，其过压保护原理与上述实施方式中的过压保护原理类似，这里不再赘述。
此外，在两个导电元件之间不限于设置一对相对的导电尖端，参照图3，可以在差分信号线1和差分信号线2之间设置多对导电尖端，这样可以实现对后续电路的多级保护，有效的提高了过压保护的安全性和可靠性。
本发明实施例一中，导电尖端采用导电固体材料制成，可以但不限采用金属材料，较佳的，导电尖端可以使用与PCB相同的材料在PCB上刻出，这样就简化和降低了过压保护装置的制作难度，同时节省了制作成本。此外，本发明实施例中的导电尖端还可以与压敏电阻等元件配合使用以达到更好的过压保护作用。
本发明实施例一提供的技术方案中，过压保护装置包括至少一对连接信号输入接口和被保护电路的导电元件，每对导电元件上设置有至少一对相对的导电尖端，且每对导电尖端之间的距离不小于所设置在的一对导电元件之间的保护电压所对应的击穿距离，当每对导电元件之间的电压瞬时增大并达到导电尖端的击穿电压时，设置在两个导电元件之间的导电尖端将释放电荷，从而保护了与信号输入接口相连的被保护电路，由于本发明实施例一采用导电尖端来进行信号输入接口的过压保护，而每对导电尖端的放电性能和击穿电压不依赖于不同的生产厂家，且导电尖端不会在电路中引入较大的分布电容，这就有效的保证了对信号输入接口进行过压保护时的放电质量。
本发明实施例二提供一种过压保护装置，包括至少一个连接信号输入接口和被保护电路的导电元件，每个导电元件和地线之间设置有至少一对相对的导电尖端，且每对导电尖端之间的距离不小于所设置在的导电元件和地线之间的保护电压所对应的击穿距离。
其中上述每个导电元件可以但不限于为一条信号线，或为一个接线端子。
若过压保护装置中包含两个导电元件连接信号输入接口和被保护电路，每个导电元件与地线之间设置有一对相对的导线尖端，且两个导电元件为两条信号线，此时本发明实施例二中的过压保护装置如图8所示，两条信号线分别为信号线3和信号线4，信号线3和地线之间设置有一对相对的导电尖端，即尖端B1和尖端B2，尖端B1和信号线3相连，尖端B2与地线相连，信号线4和地线之间设置有一对相对的导电尖端，即尖端B3和尖端B4，尖端B3和信号线4相连，尖端B4与地线相连。
当信号线3的电压瞬时增大，并达到导电尖端B1和B2的击穿电压时，尖端B1和B2之间的空气被击穿，此时空气由绝缘体变为导体，两尖端之间形成电流通路，由于此电流通路的电阻非常小，使得尖端B1和尖端B2之间的电流通路近乎短路，信号线3中的电荷将通过该电流通路释放掉，因此被保护电路上的电压不会超过两个尖端之间的击穿电压。同理，当信号线4的电压瞬时增大，并达到导电尖端B3和B4的击穿电压时，信号线4中的电荷将通过导电尖端B3和B4形成的电流通路释放掉。
在本发明实施例二中，若过压保护装置中包含两个导电元件，还可以进一步的在两个导电元件之间设置至少一对相对的导电尖端，那么当两个导电元件之间的电压瞬间增大时，可以通过设置在两导电元件之间的导电尖端来释放电荷，从而进一步保护了与信号输入接口相连的被保护电路，其具体结构参照图4。
本发明实施例二中的信号输入接口可以但不限于为电源接口，如图9所示，为对电源接口进行过压保护时的电路图，X1为电源接口，经过标注5所示电路与后续电路连接，与图9所示电路对应的PCB如图10所示，标注6为标注5所示电路在PCB中的具体实现方案，电源接口包括三个接线端子，即接线端子1、接线端子2和接线端子3，每个接线端子与地线之间都存在一对相对的导电尖端，当由于雷击、静电等原因引起电源线中产生瞬间高压，并达到了导电尖端的击穿电压时，每对导电尖端之间形成电流通路，三个接线端子分别通过对应的电流通路释放电荷，从而保护了与电源接口X1相连的后续电路。
两个导电尖端的击穿电压由导电尖端的形状、材料和距离决定，若对电源接口进行过压保护时的导电尖端采用规定形状和规定材料，且电源接口的接线端子和地线之间的保护电压为500V，那么对应的导电尖端的击穿距离为20mil，即0.508cm。
此外，在导电元件和地线之间不限于设置一对相对的导电尖端，可以设置多对导电尖端，这样可以实现对后续电路的多级保护，有效的保证了过压保护的安全性和可靠性。
本发明实施例二中，导电尖端采用导电固体材料制成，可以但不限采用金属材料，较佳的，导电尖端可以使用与PCB相同的材料在PCB上刻出，这样就简化和降低了过压保护装置的制作难度，同时节省了制作成本。此外，本发明实施例中的导电尖端还可以与压敏电阻等元件配合使用以达到更好的过压保护作用。
本发明实施例二提供的技术方案中，过压保护装置包括至少一个连接信号输入接口和被保护电路的导电元件，每个导电元件和地线之间设置有至少一对相对的导电尖端，且每对导电尖端之间的距离不小于所设置在的导电元件和地线之间的保护电压所对应的击穿距离，当每个导电元件的电压瞬时增大并达到了导电尖端的击穿电压时，设置在导电元件和地线之间的导电尖端将释放电荷，从而保护了与信号输入接口相连的被保护电路。由于本发明实施例二采用导电尖端来进行信号输入接口的过压保护，而每对导电尖端的放电性能和击穿电压不依赖于不同的生产厂家，且导电尖端不会在电路中引入较大的分布电容，这就有效的保证了对信号输入接口进行过压保护时的放电质量。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1、一种过压保护装置，包括至少一对连接信号输入接口和被保护电路的导电元件，其特征在于：
每对导电元件上设置有至少一对相对的导电尖端，且每对导电尖端之间的距离不小于所设置在的一对导电元件之间的保护电压所对应的击穿距离。
2、如权利要求1所述的过压保护装置，其特征在于，每对导电元件为两条差分信号线；或
为输出差分信号的两个接线端子。
3、如权利要求1所述的过压保护装置，其特征在于，每对导电元件中的每个导电元件分别和地线之间设置有至少一对相对的导电尖端。
4、如1～3任一权利要求所述的过压保护装置，其特征在于，所述信号输入接口为ADSL接口。
5、如1～3任一权利要求所述的过压保护装置，其特征在于，所述导电元件之间的保护电压为200V，对应的击穿距离为0.127cm。
6、如1～3任一权利要求所述的过压保护装置，其特征在于，所述导电尖端为金属材料的导电尖端。
7、一种过压保护装置，包括至少一个连接信号输入接口和被保护电路的导电元件，其特征在于：
每个导电元件和地线之间设置有至少一对相对的导电尖端，且每对导电尖端之间的距离不小于所设置在的导电元件和地线之间的保护电压所对应的击穿距离。
8、如权利要求7所述的过压保护装置，其特征在于，每个导电元件为一条信号线，或为一个接线端子。
9、如权利要求7所述的过压保护装置，其特征在于，所述信号输入接口为电源接口。
10、如7～9任一权利要求所述的过压保护装置，其特征在于，所述导电元件与地线之间的保护电压为500V，对应的击穿距离为0.508cm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200810184504A CN101521375A (zh) | 2008-12-03 | 2008-12-03 | 过压保护装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN200810184504A CN101521375A (zh) | 2008-12-03 | 2008-12-03 | 过压保护装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101521375A true CN101521375A (zh) | 2009-09-02 |
Family
ID=41081807
Family Applications (1)
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| CN200810184504A Pending CN101521375A (zh) | 2008-12-03 | 2008-12-03 | 过压保护装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN101521375A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101969194A (zh) * | 2010-10-12 | 2011-02-09 | 福建星网锐捷网络有限公司 | 接口防静电方法、防静电保护电路及电气设备 |
| CN109473962A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-03-15 | 深圳市共进电子股份有限公司 | 网口防护电路及网络设备 |
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2008
- 2008-12-03 CN CN200810184504A patent/CN101521375A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Legal Events
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