CN112448377A - 一种强电磁脉冲防护一体化模块及其印刷线路板加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电磁脉冲防护技术领域，具体为一种强电磁脉冲防护一体化模块及其印刷线路板加工方法，一种强电磁脉冲防护一体化模块包括有防护电路、通讯芯片和监测模块，使得后级产生损伤时，具有更换通讯口芯片电路的插拔式灵活性，且为后级设备通讯口的灵活选用与变更提供可实现条件；设有整流二极管与退耦电阻，降低对通讯口信号质量的影响，且保证两级防护器件的能量配合；模块化组合时显、无线传输、报警、存储功能，保证防护模块的工作状态实时安全性与异常发现时效性。

Description

一种强电磁脉冲防护一体化模块及其印刷线路板加工方法
技术领域
本发明涉及电磁脉冲防护技术领域，具体为一种强电磁脉冲防护一体化模块及其印刷线路板加工方法。
背景技术
由于电子设备日益普及化与精细化，在电磁环境也日益复杂化的背景下，强电磁脉冲对电子设备的危害越来越严重。国内外对于强电磁脉冲防护方案的设计越来越重视。系统级防护方法如屏蔽、孔缝处理等技术已大体完善，但现有板级防护设计往往结构粗糙，防护效果差。且很少根据不同接口特性进行针对性设计，这样没有针对性的防护模块设计往往不能将防护效能发挥至最大，且很难考虑到自身对被保护系统引起的性能减益。
目前通讯口防护模块由两级或多级SPD管组成，很少根据不同的通讯速率进行区分设计。在通讯速率较低时，可以使用通用设计，但当通讯速率较高时，必须要注意器件的选型以及电路设计方式，注意降低整板结电容对于通讯质量的影响。 如《强电磁脉冲防护技术研究中》一文中提出了通讯线路上的强电磁脉冲防护流程，但未给出详细的防护电路设计与器件选型，也没有对不同类型不同通讯速率的通讯线路进行针对性设计。
由于不同通讯芯片具有不同的通讯速率，对不同防护模块引入的系统减益有不同的指标，所以需要根据不同使用需求进行防护器件的灵活变更。降低结电容的措施不完善，对于通讯线路而言，可能会严重影响通讯信号质量。另外，防护电路的使用寿命对于设备安全具有极大影响，上述防护电路不具有状态自查性与检测性，一旦工作状态异常且不能及时发现，会引起后级通讯接口芯片损伤，甚至对后级设备整板造成严重后果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种强电磁脉冲防护一体化模块及其印刷线路板加工方法，使得后级产生损伤时，具有更换通讯口芯片电路的插拔式灵活性，且为后级设备通讯口的灵活选用与变更提供实现条件。
为解决上述技术问题，本发明一种强电磁脉冲防护一体化模块包括有防护电路、通讯芯片和监测模块，防护电路包括有气体放电管、瞬态抑制二极管、退耦电阻和整流二极管，气体放电管别与通讯口两线路电性连接，气体放电管一端的通讯口线路上电性有瞬态抑制二极管，瞬态抑制二极管与通讯口线路之间电性连接有两个整流二极管，瞬态抑制二极管与气体放电管一端之间的通讯口线路上电性连接有退耦电阻；气体放电管另一端的通讯口线路上电性有瞬态抑制二极管，瞬态抑制二极管与通讯口线路之间电性连接有两个整流二极管，瞬态抑制二极管与气体放电管另一端之间的通讯口线路上电性连接有退耦电阻。
进一步的，所述的每个瞬态抑制二极管电性连接的两个整流二极管分别正反相接。
进一步的，所述的退耦电阻阻值为4-10欧姆。
考虑结电容对信号质量的影响，不适用压敏电阻。气体放电管作为一级防护泄放大电流，瞬态抑制二极管作为二级防护钳制电压，二者选型根据防护等级要求进行。可调式退耦电阻控制两级能量配合与导通时序，常见选用4-10欧姆，在可能范围内，阻值可尽量大一些。同时需要考虑大阻值对于系统引起的插损，根据电磁干扰脉冲的频谱特点进行阻值的合理调整。整流二极管正反相接进一步降低结电容，最大限度降低对信号质量的影响。
进一步的，所述的通讯芯片型号为ADM2582E。
通讯芯片外围电路根据实际情况设计。
进一步的，所述的监测模块包括有采样电路、液晶显示或无线传输电路、电压电流比较电路、报警电路和储存模块。
模块化组合时显、无线传输、报警、存储功能，保证防护模块的工作状态实时安全性与异常发现时效性。
本发明通过贴片式三端气体放电管与贴片式双向瞬态抑制二极管构成两级防护电路，排除压敏电阻以及器件管脚产生的高结电容对信号质量产生影响。可调退耦电阻可根据不同条件调节阻值，在保证残压稳定以及降低对系统引入插损的同时大大提高了使用的灵活性。防护电路与通讯接口电路的一体化设计在通讯芯片损伤的条件下，可以不改动后级设备，直接插拔更换。而且为后级MCU灵活调节通讯针类别提供了条件。
一种强电磁脉冲防护一体化模块的印刷线路板加工方法，气体放电管和瞬态抑制二极管均靠近输入端口排布，接地线短而粗，浪涌防护器件地线预留3.5mm过孔，印刷线路板板面过孔外周预留露铜，可根据实际使用场景，用螺栓接地或接地线焊接接地，防护电路与通讯芯片电路之间进行分地处理，通讯线路以共模电感连接，防护电路的印刷线路板地与通讯口印刷线路板地以0欧姆电阻或跨接电感连接。
本发明的有益效果是：包括有防护电路、通讯芯片和监测模块，防护电路包括有气体放电管、瞬态抑制二极管、退耦电阻和整流二极管，气体放电管别与通讯口两线路电性连接，气体放电管一端的通讯口线路上电性有瞬态抑制二极管，瞬态抑制二极管与通讯口线路之间电性连接有两个整流二极管，瞬态抑制二极管与气体放电管一端之间的通讯口线路上电性连接有退耦电阻；气体放电管另一端的通讯口线路上电性有瞬态抑制二极管，瞬态抑制二极管与通讯口线路之间电性连接有两个整流二极管，瞬态抑制二极管与气体放电管另一端之间的通讯口线路上电性连接有退耦电阻。使得后级产生损伤时，具有更换通讯口芯片电路的插拔式灵活性，且为后级设备通讯口的灵活选用与变更提供可实现条件；设有整流二极管与退耦电阻，降低对通讯口信号质量的影响，且保证两级防护器件的能量配合；模块化组合时显、无线传输、报警、存储功能，保证防护模块的工作状态实时安全性与异常发现时效性。
附图说明
图1为本发明防护电路图；
图2为本发明通讯芯片ADM2582E的电路图；
图3为本发明监控模块示意图；
图4为本发明印刷线路板局部图。
具体实施方式
如图1-图4所示，本发明一种强电磁脉冲防护一体化模块包括有防护电路、通讯芯片和监测模块，防护电路包括有气体放电管、瞬态抑制二极管、退耦电阻和整流二极管，气体放电管别与通讯口两线路电性连接，气体放电管一端的通讯口线路上电性有瞬态抑制二极管，瞬态抑制二极管与通讯口线路之间电性连接有两个整流二极管，瞬态抑制二极管与气体放电管一端之间的通讯口线路上电性连接有退耦电阻；气体放电管另一端的通讯口线路上电性有瞬态抑制二极管，瞬态抑制二极管与通讯口线路之间电性连接有两个整流二极管，瞬态抑制二极管与气体放电管另一端之间的通讯口线路上电性连接有退耦电阻。
进一步的，所述的每个瞬态抑制二极管电性连接的两个整流二极管分别正反相接。
进一步的，所述的退耦电阻阻值为4-10欧姆。
考虑结电容对信号质量的影响，不适用压敏电阻。气体放电管作为一级防护泄放大电流，瞬态抑制二极管作为二级防护钳制电压，二者选型根据防护等级要求进行。可调式退耦电阻控制两级能量配合与导通时序，常见选用4-10欧姆，在可能范围内，阻值可尽量大一些。同时需要考虑大阻值对于系统引起的插损，根据电磁干扰脉冲的频谱特点进行阻值的合理调整。整流二极管正反相接进一步降低结电容，最大限度降低对信号质量的影响。
进一步的，所述的通讯芯片型号为ADM2582E。
通讯芯片外围电路根据实际情况设计。
进一步的，所述的监测模块包括有采样电路、液晶显示或无线传输电路、电压电流比较电路、报警电路和储存模块。
模块化组合时显、无线传输、报警、存储功能，保证防护模块的工作状态实时安全性与异常发现时效性。
本发明通过贴片式三端气体放电管与贴片式双向瞬态抑制二极管构成两级防护电路，排除压敏电阻以及器件管脚产生的高结电容对信号质量产生影响。可调退耦电阻可根据不同条件调节阻值，在保证残压稳定以及降低对系统引入插损的同时大大提高了使用的灵活性。防护电路与通讯接口电路的一体化设计在通讯芯片损伤的条件下，可以不改动后级设备，直接插拔更换。而且为后级MCU灵活调节通讯针类别提供了条件。
一种强电磁脉冲防护一体化模块的印刷线路板加工方法，气体放电管和瞬态抑制二极管均靠近输入端口排布，接地线短而粗，浪涌防护器件地线预留3.5mm过孔，印刷线路板板面过孔外周预留露铜，可根据实际使用场景，用螺栓接地或接地线焊接接地，防护电路与通讯芯片电路之间进行分地处理，通讯线路以共模电感连接，防护电路的印刷线路板地与通讯口印刷线路板地以0欧姆电阻或跨接电感连接。
如图1所示，本实施例中，防护电路分别于通讯接口的A端和B端及Z端和Y端连接，两个防护电路相同，图中GDT表示气体放电管，TVS表示瞬态抑制二极管，R表示退耦电阻，D表示整流二极管，GND表示接地。
本发明使得后级产生损伤时，具有更换通讯口芯片电路的插拔式灵活性，且为后级设备通讯口的灵活选用与变更提供可实现条件；设有整流二极管与退耦电阻，降低对通讯口信号质量的影响，且保证两级防护器件的能量配合；模块化组合时显、无线传输、报警、存储功能，保证防护模块的工作状态实时安全性与异常发现时效性。

Claims (6)

1.一种强电磁脉冲防护一体化模块，其特征在于：包括有防护电路、通讯芯片和监测模块，防护电路包括有气体放电管、瞬态抑制二极管、退耦电阻和整流二极管，气体放电管别与通讯口两线路电性连接，气体放电管一端的通讯口线路上电性有瞬态抑制二极管，瞬态抑制二极管与通讯口线路之间电性连接有两个整流二极管，瞬态抑制二极管与气体放电管一端之间的通讯口线路上电性连接有退耦电阻；气体放电管另一端的通讯口线路上电性有瞬态抑制二极管，瞬态抑制二极管与通讯口线路之间电性连接有两个整流二极管，瞬态抑制二极管与气体放电管另一端之间的通讯口线路上电性连接有退耦电阻。
2.根据权利要求1所述的一种强电磁脉冲防护一体化模块，其特征在于：所述的每个瞬态抑制二极管电性连接的两个整流二极管分别正反相接。
3.根据权利要求2所述的一种强电磁脉冲防护一体化模块，其特征在于：所述的退耦电阻阻值为4-10欧姆。
4.根据权利要求3所述的一种强电磁脉冲防护一体化模块，其特征在于：所述的通讯芯片型号为ADM2582E。
5.根据权利要求4所述的一种强电磁脉冲防护一体化模块，其特征在于：所述的监测模块包括有采样电路、液晶显示或无线传输电路、电压电流比较电路、报警电路和储存模块。
6.一种强电磁脉冲防护一体化模块的印刷线路板加工方法，其特征在于：气体放电管和瞬态抑制二极管均靠近输入端口排布，浪涌防护器件地线预留3.5mm过孔，印刷线路板板面过孔外周预留露铜，防护电路与通讯芯片电路之间进行分地处理，通讯线路以共模电感连接，防护电路的印刷线路板地与通讯口印刷线路板地以0欧姆电阻或跨接电感连接。
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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040161654A1 (en) * 2003-02-14 2004-08-19 Devries Peter David Electromagnetic pulse protected fuel cell power system
CN201039374Y (zh) * 2007-03-29 2008-03-19 罗忆 视频监控雷电防护器
EP1923965A1 (en) * 2006-11-16 2008-05-21 Fitelnet Oy Electrical connector shielded against EMP and EMI energy
CN201601488U (zh) * 2009-12-07 2010-10-06 北京欧地安科技股份有限公司 一种直流电源高能电磁脉冲防护电路
CN203774781U (zh) * 2014-02-28 2014-08-13 长屏(北京)电磁防护技术有限公司 信号接口高功率电磁脉冲防护装置
CN204858548U (zh) * 2015-07-28 2015-12-09 湖南威普讯通信科技有限公司 一种适用于充电桩的浪涌保护器
CN205070413U (zh) * 2015-10-29 2016-03-02 北京欧地安科技有限公司 具有防护高功率电磁脉冲的信号滤波装置
WO2017032168A1 (zh) * 2015-08-27 2017-03-02 中兴通讯股份有限公司 一种具有振荡特性的接口保护电路及方法
CN207884282U (zh) * 2018-02-12 2018-09-18 成都新欣神风电子科技有限公司 Vga视频信号线路电磁脉冲保护器
CN111009889A (zh) * 2019-12-06 2020-04-14 北京京航计算通讯研究所 用于以太网的多路网口电磁脉冲防护方法
CN111934303A (zh) * 2020-09-22 2020-11-13 中国电子科技网络信息安全有限公司 一种车辆电控系统的强电磁脉冲防护装置

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040161654A1 (en) * 2003-02-14 2004-08-19 Devries Peter David Electromagnetic pulse protected fuel cell power system
EP1923965A1 (en) * 2006-11-16 2008-05-21 Fitelnet Oy Electrical connector shielded against EMP and EMI energy
CN201039374Y (zh) * 2007-03-29 2008-03-19 罗忆 视频监控雷电防护器
CN201601488U (zh) * 2009-12-07 2010-10-06 北京欧地安科技股份有限公司 一种直流电源高能电磁脉冲防护电路
CN203774781U (zh) * 2014-02-28 2014-08-13 长屏(北京)电磁防护技术有限公司 信号接口高功率电磁脉冲防护装置
CN204858548U (zh) * 2015-07-28 2015-12-09 湖南威普讯通信科技有限公司 一种适用于充电桩的浪涌保护器
WO2017032168A1 (zh) * 2015-08-27 2017-03-02 中兴通讯股份有限公司 一种具有振荡特性的接口保护电路及方法
CN205070413U (zh) * 2015-10-29 2016-03-02 北京欧地安科技有限公司 具有防护高功率电磁脉冲的信号滤波装置
CN207884282U (zh) * 2018-02-12 2018-09-18 成都新欣神风电子科技有限公司 Vga视频信号线路电磁脉冲保护器
CN111009889A (zh) * 2019-12-06 2020-04-14 北京京航计算通讯研究所 用于以太网的多路网口电磁脉冲防护方法
CN111934303A (zh) * 2020-09-22 2020-11-13 中国电子科技网络信息安全有限公司 一种车辆电控系统的强电磁脉冲防护装置

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