CN105959063B - 电口模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光通信技术领域，具体涉及一种电口模块。其包括有至少一个第一级防护电路，及依次电连接的网络接口插座、网络变压器、第二级防护电路和网卡物理接口芯片，所述网络变压器，用于隔离该网络接口插座和所述网卡物理接口芯片；所述第一级防护电路，其电连接所述网络变压器的第一端的中心抽头与地之间，用于限制从所述网络接口插座接收到的共模浪涌信号；所述第二级防护电路，其设置在所述网络变压器的第二端的差分信号线的正负端之间，用于限制从所述网络接口插座接收到的差模浪涌信号。能保护电口模块免受从网络接口插座接收到的雷击浪涌信号的破坏，从而提高整个模块的可靠性。

Description

电口模块

【技术领域】

本发明涉及光通信技术领域，具体的，涉及一种电口模块。

【背景技术】

光模块是一种常用的光电转换配件，可以与各种光电转换设备互联，如光纤收发器，光端机等。通常，光模块除了包括光收发模块和相应的功能电路外，还包括有一些接口模块。例如，光模块通常包括有光口模块，常用接口类型是LC接口，用于连接LC头的光纤跳线或者尾纤；还包括有电口模块，常用的接口类型是RJ45接口，用于实现与网线连接。

其中电口模块由于工作稳定可靠、价格低、组网简单而获得了大量应用。但是电口模块使用网线作为传输介质，且在实际使用时，网线经常铺设在室外，容易受雷击浪涌信号影响，而光模块内部电路本身不具备有防雷击能力，雷击浪涌能量会损坏光模块或其他光电转换设备，造成不必要的经济损失。

现有技术中电口模块包括有网卡物理接口芯片、网络变压器、网络接口插座及一系列阻抗匹配电路，且通常只在网络变压器与网络接口插座之间用bob-smith电路做阻抗匹配，无防雷保护电路。且现有技术中依靠共模电感和变压器来抑制共模浪涌的防护，但是由于变压器存在分布电容，降低了实际的共模浪涌的隔离效果，仍然会有部分共模浪涌能量耦合到网络变压器的次级端，进而损坏网卡物理接口芯片及内部功能模块。

而且目前使用的光模块需要遵从SFP MSA协议，即在模块尺寸上有要求，布板空间非常有限，因此对电口模块中的防雷击电路在尺寸上有严格要求。虽然目前市场上有部分防雷保护芯片，价格昂贵且封装较大，为了在PCB板上放置此类防护器件，需要专门定制的网络变压器和网络接口插座，以便挪出布板空间，但是即便使用上述定制器件后，PCB布板仍显得非常拥挤，增加模块成本的同时还会对模块性能造成影响，故此类防护芯片不适合用在电口模块这种体积小且成本有严格要求的产品上。

【发明内容】

本发明的目的旨在解决上述任意一个问题，提供一种电口模块。

为实现该目的，本发明采用如下技术方案：

本方案提供了一种电口模块，其包括有至少一个第一级防护电路，及依次电连接的网络接口插座、网络变压器、第二级防护电路和网卡物理接口芯片，

所述网络变压器，其第一端电连接所述网络接口插座，其第二端电连接所述网卡物理接口芯片，用于隔离该网络接口插座和所述网卡物理接口芯片；

所述第一级防护电路，其电连接所述网络变压器的第一端的中心抽头与地之间，用于限制从所述网络接口插座接收到的共模浪涌信号；

所述第二级防护电路，其设置在所述网络变压器的第二端的差分信号线的正负端之间，用于限制从所述网络接口插座接收到的差模浪涌信号。

与现有技术相比，本发明方案具备如下优点：

本方案中所提供的一种电口模块，包括有连接在所述网络变压器的第一端的中心抽头与地之间的第一级防护电路，用于限制从所述网络接口插座接收到的共模浪涌信号；还包括有连接在所述网络变压器的第二端的差分信号线的正负端之间的第二级防护电路，用于限制从所述网络接口插座接收到的差模浪涌信号。即本方案中所述的电口模块，通过第一级防护电路来限制共模浪涌信号，及第二级防护电路来限制差模浪涌信号，保护电口模块免受从网络接口插座接收到的雷击浪涌信号的破坏，从而提高整个模块的可靠性。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本方案的实施例了解到。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，但本发明不限于此。

图1为本发明中一种电口模块的一个实施例中的结构示意图；

图2为本发明中一种电口模块的一个实施例中的结构示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和示例性实施例对本发明作进一步地描述，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。此外，如果已知技术的详细描述对于示出本发明的特征是不必要的，则将其省略。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

下文详细说明本方案的具体实施方式。

具体的，请参见附图1和附图2，为本方案所述的一种电口模块，包括有依次电连接的网络接口插座10、第一级防护电路11、网络变压器12、第二级防护电路13、第三级防护电路14和网卡物理接口芯片15。其中所述网络变压器12，用于隔离所述网络接口插座10和所述网卡物理接口芯片15；所述第一级防护电路11，电连接所述网络变压器12的第一端的中心抽头与地之间，用于限制从所述网络接口插座10接收到的共模浪涌信号；所述第二级防护电路13，其设置在所述网络变压器12的第二端的差分信号线的正负端之间，用于限制从所述网络接口插座10接收到的差模浪涌信号；所述第三级防护电路14，其串联在网卡物理接口芯片15与所述第二级防护电路13之间，用于抑制所述差模浪涌信号和/或共模浪涌信号在差分信号线上产生的电流。即本方案中，可以通过第一级防护电路11和第三级防护电路14来共同抑制由于雷击浪涌能量所带来的共模浪涌干扰，通过第二级防护电路12和第三级防护电路14来共同抑制由于雷击浪涌能量所带来的差模浪涌干扰。在本方案的一个示例性实施例中，所述网络接口插座10为RJ45座，网卡物理接口芯片15为PHY芯片。

进一步的，目前使用的光模块需要遵从SFP MSA协议，在模块尺寸上有要求，布板空间非常有限，因此对光模块中的电口模块中的防雷击电路在尺寸上有严格要求；目前市场上有部分防雷保护芯片，价格昂贵且封装较大，为了在PCB板上放置此类防护器件，需要专门定制的网络变压器和网络接口插座，以便挪出布板空间，但是即便使用上述定制器件后，PCB布板仍显得非常拥挤，增加模块成本的同时还会对模块性能造成影响，故此类防护芯片不适合用在电口模块这种体积小且成本有严格要求的产品上。因此，本方案中所述的电口模块中的第一级防护电路11、第二级防护电路13和第三级防护电路14在尺寸上要尽可能的少，需要采用尽可能少的元器件，方便PCB布板及节约成本。

具体的，参见附图2，在本方案的一个实施例中，所述第一级防护电路11主要由气体放电管G1组成，且该气体放电管G1电连接在所述网络变压器12的第一端的中心抽头与地之间，图2中只显示放置有一个气体放电管G1，而在实际的应用中，还可以在网络变压器12的每一个或任意多个中心抽头与地之间各放置一个气体放电管，本实施例对此不作限制。

进一步的，在所述网络变压器12的第一端的中心抽头与地之间，还电连接有bob-smith电路，其包括有分别串接在网络变压器12的第一端的中心抽头与地之间的电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12，且所述电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12通过电容C1接地，所述bob-smith电路用于实现所述网络变压器12与网络接口插座10之间的阻抗匹配。

具体的，参见附图2，在本方案的一个实施例中，所述第三级防护电路14包括串接在网卡物理接口芯片15与所述第二级防护电路13之间的至少一个电阻，参见附图2中的串接在每条差分信号线上的电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7和电阻R8。

具体的，当从网络接口插座10端输入有雷击浪涌能量时，产生一定幅值的波形雷击浪涌信号通过该网络接口插座10中的一对或多对差分信号线传递到网络变压器12第一端的中心抽头处，由于该中心抽头处所连接的bob-smith电路的电阻阻值较小，可认为该网络变压器12的四个中心抽头连接在一起，故共模浪涌信号传递到第一级防护电路11中的气体放电管G1上，当共模浪涌信号的电量值足够大，超出该气体放电管G1的动作电压和反应时间后，会造成该气体放电管G1级间间隙被击穿，气体放电管G1由绝缘状态变为导通状态，形成一条放电回路，将共模浪涌信号的电压限制在一定范围，一般在20V～50V之间，实现对电口模块的后级电路的保护。

进一步的，由于网络变压器12存在寄生参数，并不能完全隔离掉网络变压器12第一端的共模浪涌信号，还是会存在一部分共模浪涌信号耦合到该网络变压器12的第二端及后级电路中，且该耦合过来的共模浪涌信号通过所述第三级防护电路14中的串联电阻、网卡物理接口芯片15的差分信号线形成回路，产生电流，而该第三级防护电路14中的串联电阻可限制此回路的电流，保护后级的网卡物理接口芯片15不受损坏。

不难理解，本实施例第一级防护电路11中将气体放电管G1跨接在网络变压器12的第一端的中心抽头与地之间，而不是跨接在网络变压器12的第一端的差分信号线对之间，是因为气体放电管G1存在有寄生电容，特别是在信号传输速率达到千兆的光模块的电口模块中，该寄生电容阻抗极低，相当于在差分信号线对之间并联有一个低阻抗器件，会影响阻抗匹配，进而影响传输信号质量；因此本实施例中将气体放电管G1跨接在网络变压器12的第一端的中心抽头与地之间可以降低对该电口模块中信号质量的影响。

进一步的，请参见附图2，本方案所述的第二级防护电路13中主要由至少一个双向瞬态抑制(TVS)二极管组成，该双向瞬态抑制二极管串接在所述网络变压器12的第二端的每组差分信号线的正负端之间；参见附图2中的TVS管D1、D2、D3和D4。

具体的，当从网络接口插座10端输入有雷击浪涌能量时，差模浪涌信号通过该网络接口插座10的一对或者多对差分信号线传递到网络变压器12上时，经过该网络变压器12的第一端耦合到网络变压器12的第二端与网卡物理接口芯片15之间的差分信号线上，当差模浪涌信号的电压值高于该双向TVS管的击穿电压后，双向TVS管被击穿而导通，将该网卡物理接口芯片15的每组差分信号线的正负端之间的电压限制在双向TVS管的钳位电压大小，使得该差分信号线的正负端之间的电压远低于浪涌电压。进一步的，第三级防护电路14中的串联电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7和电阻R8可以限制该钳位电压所产生的电流，即该第三级防护电路14与所述第二级防护电路13中的双向TVS管共同实现对差模浪涌信号的防护。

不难理解，本实施例第二级防护电路13在每组差分信号线的正负端只采用一个双向TVS抑制管，其引入的寄生电容远小于采用多颗防护器件所引起的。例如，若在每组差分信号线的正负端之间采用多颗并联的二极管防护器件，会增加寄生电容，进而也会影响传输速率较高的信号在差分信号线上的传输质量。因此，本实施中，第二级防护电路13在每组差分信号线的正负端只采用一个双向TVS抑制管，能降低对该电口模块中差分信号上所传输的信号质量的影响。

进一步的，参见附图1，本方案所述的电口模块还包括有SFP连接器16，所述SFP连接器16与所述网卡物理接口芯片15电连接；还包括有为所述网卡物理接口芯片15与SFP连接器16供电的电源电路17。

综上所述，本方案中电路模块，包括有连接在所述网络变压器12的第一端的中心抽头与地之间的第一级防护电路11，用于限制从所述网络接口插座10接收到的共模浪涌信号；还包括有连接在所述网络变压器12的第二端的差分信号线的正负端之间的第二级防护电路13，用于限制从所述网络接口插座10接收到的差模浪涌信号。即本方案中所述的电口模块，通过第一级防护电路11来限制共模浪涌信号，及第二级防护电路13来限制差模浪涌信号，保护电口模块免受从网络接口插座10接收到的雷击浪涌信号的破坏，从而提高整个模块的可靠性。

进一步的，本方案中第一级防护电路11、第二级防护电路13和第三级防护电路14均采用数量少且价格便宜的元器件组成，方便PCB布板，也能减小该电口模块的体积，节约成本，适合应用在电口模块这种体积小且对成本有严格要求的产品上。

在此处所提供的说明书中，虽然说明了大量的具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实施例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

虽然上面已经示出了本发明的一些示例性实施例，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离本发明的原理或精神的情况下，可以对这些示例性实施例做出改变，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种电口模块，其特征在于：包括有至少一个第一级防护电路，及依次电连接的网络接口插座、网络变压器、第二级防护电路和网卡物理接口芯片，

所述网络变压器，其第一端电连接所述网络接口插座、其第二端电连接所述网卡物理接口芯片，用于隔离该网络接口插座和所述网卡物理接口芯片；

所述第一级防护电路，其电连接所述网络变压器的第一端的中心抽头与地之间，用于限制从所述网络接口插座接收到的共模浪涌信号；

所述第二级防护电路，其设置在所述网络变压器的第二端的差分信号线的正负端之间，用于限制从所述网络接口插座接收到的差模浪涌信号；

还包括有第三级防护电路，

所述第三级防护电路，其串联在网卡物理接口芯片与所述第二级防护电路之间，用于限制所述共模浪涌信号在差分信号线上产生的电流。

2.根据权利要求1所述的模块，其特征在于：

所述第三级防护电路，其串联在网卡物理接口芯片与所述第二级防护电路之间，还用于限制所述差模浪涌信号在差分信号线上产生的电流。

3.根据权利要求1所述的模块，其特征在于：所述第一级防护电路主要由气体放电管组成。

4.根据权利要求1所述的模块，其特征在于：所述第二级防护电路主要由至少一个双向瞬态抑制二极管组成，该双向瞬态抑制二极管串接在所述每组差分信号线的正负端之间。

5.根据权利要求1所述的模块，其特征在于：所述第三级防护电路主要由至少一个串接的电阻组成。

6.根据权利要求1所述的模块，其特征在于：还包括有电源电路，

所述电源电路，电连接所述网卡物理接口芯片，用于为所述网卡物理接口芯片供电。

7.根据权利要求1所述的模块，其特征在于：还包括有bob-smith电路，

所述bob-smith电路，电连接在所述网络变压器的第一端的中心抽头与地之间，用于实现该网络变压器与所述网络接口插座之间的阻抗匹配。

8.根据权利要求1所述的模块，其特征在于：还包括有SFP连接器，所述SFP连接器电连接所述网卡物理接口芯片。