CN109473962A - 网口防护电路及网络设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种网口防护电路及网络设备，包括：网口连接端口、PHY芯片连接端口、第一导电尖端、第二导电尖端和网络变压器；所述网络变压器的初级线圈的差分线对与所述网口连接端口的差分信号端口对应连接；所述网络变压器的次级线圈的差分线对与所述PHY芯片连接端口的差分信号端口对应连接；所述网口连接端口的一对差分信号端口包括第一差分端子和第二差分端子，所述第一差分端子连接第一导电尖端，所述第二差分端子连接第二导电尖端，所述第一导电尖端与所述第二导电尖端相互隔离且相对设置。本发明实施例可实现低成本的网口防护。
Description
技术领域
本发明涉及电子防护技术领域，尤其涉及一种网口防护电路及网络设备。
背景技术
网络设备的PHY芯片与网口之间需要做防护设计，以防止在有浪涌电流时出现幅值大于可接受范围的电压，对PHY芯片产生损害。现有的网口防护方案，在网络变压器和网口之间增加诸如放电管之类的防护元器件，以便及时地将浪涌电流释放，使得PHY芯片承受的浪涌残压在可接受范围内。典型地，如RJ45接口，共有四组差分信号，需要增加四个用于差模防护的放电管以及一个用于共模防护的放电管。防护元器件的成本较高。
发明内容
本发明实施例提供了一种网口防护电路及网络设备，实现低成本的网口防护。
第一方面，本发明实施例一种网口防护电路，包括：网口连接端口、PHY芯片连接端口、第一导电尖端、第二导电尖端和网络变压器；
所述网络变压器的初级线圈的差分线对与所述网口连接端口的差分信号端口对应连接；所述网络变压器的次级线圈的差分线对与所述PHY芯片连接端口的差分信号端口对应连接；
所述网口连接端口的一对差分信号端口包括第一差分端子和第二差分端子，所述第一差分端子连接第一导电尖端，所述第二差分端子连接第二导电尖端，所述第一导电尖端与所述第二导电尖端相互隔离且相对设置。
优选地，所述网口防护电路还包括第一电阻、第一电容、第三导电尖端和第四导电尖端；
所述网络变压器的多个初级线圈的接地端均连接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述第一电容的第一端，所述第一电容的第二端接地；
所述第一电阻的第一端连接所述第三导电尖端，所述第一电容的第二端连接所述第四导电尖端，所述第三导电尖端和所述第四导电尖端相互隔离且相对设置。
优选地，所述网口防护电路还包括双向TVS，所述双向TVS连接于所述PHY芯片连接端口的差分信号端口与所述次级线圈的差分线对之间。
优选地，所述网口防护电路还包括第二电阻，所述第二电阻连接于所述PHY芯片连接端口的差分信号端口与所述双向TVS的其中一端之间。
优选地，所述第一导电尖端和第二导电尖端均设置有圆弧过渡结构。
优选地，所述圆弧过渡结构的角度大于90°。
优选地，所述第一导电尖端和第二导电尖端的间距小于6mil。
优选地，所述第一导电尖端和第二导电尖端均为铜皮封装的尖端。
第二方面，本发明实施例还提供了一种网口防护电路，包括网口连接端口、PHY芯片连接端口、第一电阻、第一电容、第三导电尖端、第四导电尖端和网络变压器；
所述网络变压器的初级线圈的差分线对与所述网口连接端口的差分信号端口对应连接；所述网络变压器的次级线差分线对与所述PHY芯片连接端口的差分信号端口对应连接；
所述网络变压器的多个初级线圈的接地端均连接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述第一电容的第一端，所述第一电容的第二端接地；
所述第一电阻的第一端连接所述第三导电尖端，所述第一电容的第二端连接所述第四导电尖端，所述第三导电尖端和所述第四导电尖端相互隔离且相对设置。
第三方面，本发明实施例还提供了一种网络设备，包括网口、PHY芯片以及本发明任意实施例提供的网口防护电路；所述网口连接所述网口连接端口，所述PHY芯片连接所述PHY芯片连接端口。
本发明实施例的技术方案，在网口的差分信号端口之间，即差分线之间增加互相隔离且相对设置的导电尖端，使得浪涌电流集中在导电尖端，实现快速放电，从而不需要采用放电管等防护元器件，大幅降低了成本。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明实施例提供的一种网口防护电路的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的另一种网口防护电路的结构示意图；
图3是本发明实施例中的导电尖端的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
此外，在说明书和权利要求书中的术语第一、第二、第三等仅用于区别相同技术特征的描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，也不一定描述次序或时间顺序。在合适的情况下术语是可以互换的。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
类似地，在说明书和权利要求书中同样使用术语“连接”，不应理解为限于直接的连接。因此，表达“装置A与装置B连接”不应该限于装置或系统中装置A直接连接到装置B，其意思是装置A与装置B之间具有路径，这可以是包括其他装置或工具的路径。
图1是本发明实施例提供的一种网口防护电路的结构示意图。如图1所示，网口防护电路，包括：网口连接端口(至少包括一对差分信号端口TX-和TX+)、PHY芯片连接端口(至少包括一对差分信号端口TRDP和TRDN)、第一导电尖端200、第二导电尖端300和网络变压器100。
网络变压器100的初级线圈的差分线对与网口连接端口的差分信号端口(例如TX-和TX+)对应连接；网络变压器的次级线圈的差分线对与PHY芯片连接端口的一对差分信号端口(例如TRDP和TRDN)对应连接。网口连接端口的一对差分信号端口包括第一差分端子TX-和第二差分端子TX+，第一差分端子TX-连接第一导电尖端200，第二差分端子TX+连接第二导电尖端300，第一导电尖端200与第二导电尖端300相互隔离且相对设置。
第一导电尖端200与第二导电尖端300相互隔离且相对设置使得浪涌电流集中在导电尖端，实现快速放电，从而不需要采用放电管等防护元器件，大幅降低了成本。
需要说明的是，上述差分信号端口TX-和TX+只是网口的各种差分信号的举例，而不是将本发明实施例中的差分信号端口限定为引脚符号为TX-和TX+的端口。本发明实施例的网口防护电路可以设置在具有任意差分信号端口的网口和具有任意差分信号端口的PHY芯片之间。
上述实施例提供了差模的尖端放电防护方案，基于同样的发明构思，本发明还提供另一实施例，实现共模放电防护方案。具体地，该实施例提供给的网口防护电路同样包括网口连接端口、PHY芯片连接端口和网络变压器，网络变压器的初级线圈的差分线对与网口连接端口的差分信号端口对应连接，网络变压器的次级线差分线对与PHY芯片连接端口的差分信号端口对应连接。本实施例主要实现共模防护，网络变压器的多个初级线圈的接地端均连接第一电阻的第一端，第一电阻的第二端连接第一电容的第一端，第一电容的第二端接地；第一电阻的第一端连接第三导电尖端，第一电容的第二端连接第四导电尖端，第三导电尖端和第四导电尖端相互隔离且相对设置。第三导电尖端与第四导电尖端相互隔离且相对设置使得浪涌电流集中在导电尖端，实现快速放电，从而不需要采用放电管等防护元器件，大幅降低了成本。
上述第一实施例是差模防护采用尖端放电，第二实施例是共模防护采用尖端放电。本领域技术人员可基于本发明的构思，对两个实施例的技术特征进行结合，得到更丰富的优选实施例。
作为一种示例，以RJ45网口为例，提供差模防护与共模防护均具有成本效益的实施例，如图2所示，图2是本发明实施例提供的另一种网口防护电路的结构示意图。该网口防护电路，包括多个网口连接端口、PHY芯片连接端口、第一导电尖端、第二导电尖端和网络变压器T4。在本实施例中，以RJ45接口为网口的示例进行说明，RJ45有四对差分信号端口，因此图2示出的网络变压器T4包括四个变压器，并且有四组差分信号传输路径，包括四对网口连接端口的差分信号端口A1至A8，四对PHY芯片连接端口的差分信号端口(TRDP_0、TRDN_0、TRDP_1、TRDN_1、TRDP_2、TRDN_2、TRDP_3和TRDN_0)，四个第一导电尖端(11、21、31和41)及四个第二导电尖端(12、22、32和42)。
以第一组差分信号传输路径为例，网络变压器T4的其中一个初级线圈的差分线对与网口连接端口的一对差分信号端口A1和A2对应连接；网络变压器T4的一个次级线圈的差分线对与PHY芯片连接端口的一对差分信号端口TRDP_0和TRDN_0对应连接；网口连接端口的一对差分信号端口包括第一差分端子A1和第二差分端子A2，第一差分端子A1连接第一导电尖端11，第二差分端子A2连接第二导电尖端12，第一导电尖端11与第二导电尖端12相互隔离且相对设置。
具体地，网口防护电路还包括第一电阻R1、第一电容C1、第三导电尖端2和第四导电尖端1；网络变压器的多个初级线圈的接地端均连接第一电阻R1的第一端，第一电阻R1的第二端连接第一电容C1的第一端，第一电容C2的第二端接地。第一电阻R1的第一端连接第三导电尖端2，第一电容C1的第二端连接第四导电尖端1，第三导电尖端2和第四导电尖端1相互隔离且相对设置。本实施例中的共模防护电路同样采用导电尖端放电。
优选地，网口防护电路还可以包括次级的差模防护，具体地，包括双向TVS，双向TVS连接于PHY芯片连接端口的差分信号端口与次级线圈的差分线对之间。如图2所述，四对双向TVS(D1至D4)分别设置在PHY芯片连接端口的四对差分信号端口与四个次级线圈的差分线对之间的连接路径中。四个次级线圈的接地端均接地。在该优选实施方式中，使用小封装TVS进行二次差模防护，将传输到该节点的残压进一步降低。
在上述任一实施例的基础上优选地，所述网口防护电路还可以包括分压方案，具体地，还包括第二电阻，第二电阻连接于所述PHY芯片连接端口的差分信号端口与所述双向TVS的其中一端之间。如图2所示，共有8个第二电阻R21、R21’、R22、R22’、R23、R23’、R24和R24’。以R21为例，第二电阻R21连接于差分信号端口R21与双向TVS D4的其中一端之间，即R21设置于PHY芯片连接端口的差分信号端口与所述双向TVS的其中一端之间的连接路径中。该优选方案采用小阻值封装电阻对残压进行分压，进一步降低PHY芯片承受的浪涌残差。
下面提供导电尖端的多种优选实施方式，可应用于上述任一实施例中。作为其中一种实施方式，可以选择铜皮封装的尖端作为第一导电尖端和第二导电尖端，导电性能良好，相比其他材料能更快速地放电。
更为优选地，在一些实施例中，导电尖端的设计还可以做成PCB露铜，在SMT做钢板的时候，涂上锡膏，增加锡，达到增加金属厚度从而增大承受浪涌电流的效果。
图3是本发明实施例中的导电尖端的示意图，如图3所示，导电尖端可设置有圆弧过渡结构。
优选地，该圆弧过渡结构的角度α大于90°。
优选地，互相隔离且相对设置的导电尖端，例如第一导电尖端和第二导电尖端，其间距d小于6mil，该间距适于将放电点集中在导电尖端处。
在差模防护增加了尖端放电的同时，差分线(即差分信号的传输线路)的线宽可以加宽到12±2mil，线间距拉大到10±2mil，以保证放电点集中在尖端放电封装处。
综上所述，本发明实施例的技术方案，在网口的一对差分信号端口之间，即差分线之间增加互相隔离且相对设置的导电尖端，使得浪涌电流集中在导电尖端，实现快速放电，从而不需要采用放电管等防护元器件，大幅降低了成本。
本发明实施例还提供了一种网络设备，包括网口、PHY芯片以及本发明任意实施例提供的网口防护电路；所述网口连接所述网口连接端口，所述PHY芯片连接所述PHY芯片连接端口。显然，本发明实施例提供的网络设备包括本发明任意实施例提供的网口防护电路，因此，具备相应的有益效果。
优选地，所述网口为RJ45接口。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种网口防护电路，其特征在于，包括：网口连接端口、PHY芯片连接端口、第一导电尖端、第二导电尖端和网络变压器；
所述网络变压器的初级线圈的差分线对与所述网口连接端口的差分信号端口对应连接；所述网络变压器的次级线圈的差分线对与所述PHY芯片连接端口的差分信号端口对应连接；
所述网口连接端口的一对差分信号端口包括第一差分端子和第二差分端子，所述第一差分端子连接第一导电尖端，所述第二差分端子连接第二导电尖端，所述第一导电尖端与所述第二导电尖端相互隔离且相对设置。
2.根据权利要求1所述的网口防护电路，其特征在于，所述网口防护电路还包括第一电阻、第一电容、第三导电尖端和第四导电尖端；
所述网络变压器的多个初级线圈的接地端均连接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述第一电容的第一端，所述第一电容的第二端接地；
所述第一电阻的第一端连接所述第三导电尖端，所述第一电容的第二端连接所述第四导电尖端，所述第三导电尖端和所述第四导电尖端相互隔离且相对设置。
3.根据权利要求1所述的网口防护电路，其特征在于，所述网口防护电路还包括双向TVS，所述双向TVS连接于所述PHY芯片连接端口的差分信号端口与所述次级线圈的差分线对之间。
4.根据权利要求3所述的网口防护电路，其特征在于，所述网口防护电路还包括第二电阻，所述第二电阻连接于所述PHY芯片连接端口的差分信号端口与所述双向TVS的其中一端之间。
5.根据权利要求1至4所述的网口防护电路，其特征在于，所述第一导电尖端和第二导电尖端均设置有圆弧过渡结构。
6.根据权利要求5所述的网口防护电路，其特征在于，所述圆弧过渡结构的角度大于90°。
7.根据权利要求1至4所述的网口防护电路，其特征在于，所述第一导电尖端和第二导电尖端的间距小于6mil。
8.根据权利要求1至4所述的网口防护电路，其特征在于，所述第一导电尖端和第二导电尖端均为铜皮封装的尖端。
9.一种网口防护电路，其特征在于，包括网口连接端口、PHY芯片连接端口、第一电阻、第一电容、第三导电尖端、第四导电尖端和网络变压器；
所述网络变压器的初级线圈的差分线对与所述网口连接端口的差分信号端口对应连接；所述网络变压器的次级线差分线对与所述PHY芯片连接端口的差分信号端口对应连接；
所述网络变压器的多个初级线圈的接地端均连接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述第一电容的第一端，所述第一电容的第二端接地；
所述第一电阻的第一端连接所述第三导电尖端，所述第一电容的第二端连接所述第四导电尖端，所述第三导电尖端和所述第四导电尖端相互隔离且相对设置。
10.一种网络设备，其特征在于，包括网口、PHY芯片以及如权利要求1至9任一项所述的网口防护电路；所述网口连接所述网口连接端口，所述PHY芯片连接所述PHY芯片连接端口。
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2018
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