CN201243201Y - 一种防过压防过流接口保护电路 - Google Patents

一种防过压防过流接口保护电路 Download PDF

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CN201243201Y CNU2008201140894U CN200820114089U CN201243201Y CN 201243201 Y CN201243201 Y CN 201243201Y CN U2008201140894 U CNU2008201140894 U CN U2008201140894U CN 200820114089 U CN200820114089 U CN 200820114089U CN 201243201 Y CN201243201 Y CN 201243201Y
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肖勇军
倪冬兵
王福联
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Abstract

本实用新型开公开了一种防过压防过流接口保护电路，由隔离变压器分成线路侧和电路侧，所述电路侧与甚高速数字用户环路线路驱动器相连，所述电路侧与甚高速数字用户环路线路驱动器的传输线上串接有瞬态阻断单元。本实用新型所述的防过压过流VDSL接口保护电路与现有技术相比，既可以减小线路中的结电容，满足高速信号传输的要求，又可以阻断电路侧中出现的大电流，对VDSL Line Driver电路起到过电流保护，提高了接口电路抗干扰能力和电磁兼容性能。

Description

一种防过压防过流接口保护电路
技术领域
本实用新型涉及一种通讯产品的防过压防过流接口保护电路，尤其涉及一种用于VDSL(Very-high-bit-rate Digital Subscriber loop，甚高速数字用户环路)的防过压防过流接口保护电路。
背景技术
随着通讯设备传输速率的不断提高，对产品的可靠性设计，包括产品电磁兼容性和环境适应性设计都提出了越来越高的要求。VDSL接口线路为终端用户直接提供数据传输通路，其防过压防过流接口电路设计的好坏对于数据的高效传输，产品满足相关电磁兼容和环境等要求起着决定性的影响。
图1和图2分别为现有技术中两种VDSL防过压防过流接口电路的示意图。
如图1所示，现有VDSL的防电压防电流接口保护电路主要分成两部分，第一部分是线路侧，即隔离变压器T的右侧部分，采用保护器件进行过电压过流电保护，通常采用例如Bourns TISP4240H3BJ双向瞬态电压抑制二极管(Transient Voltage Suppressor，简称TVS)用作该过压保护器；第二部分是电路侧，即隔离变压器T的左侧部分，包括限流电阻R和TVS阵列等。线路侧保护提供接口电路的第一级保护，亦称为粗保护，电路侧保护提供接口电路的第二级保护，亦称为细保护。
图1所示的VDSL防过压防过流接口保护电路的缺点是：隔离变压器T的右侧线路侧接口电路中TVS管结电容大，尤其是当环境温度升高时，TVS结电容也将不断增加，对于VDSL高速传输信号(最高传输速度可达50Mbit/s以上)，当TVS结电容超过一定限值时，将导致传输信号产生畸变，信号失真，线路出现丢包。
图2为现有技术中另一种VDSL防过压防过流接口保护电路，其与图1所示保护电路的差别仅仅是在线路侧电路中，TVS管由气体放电管(GDT)代替，接口其它部分均相同。
由于GDT的结电容很小，因此图2所示的VDSL防过压防过流接口保护电路可以避免出现图1所示保护电路中传输信号畸变，信号失真，线路丢包等问题。但是，GDT的反应速度较慢，通常为微秒(μs)级，当线路端口出现过电压，电路侧电路中(流经电容C1)将会出现大电流。如进行雷击浪涌测试(差模)时，其测试电压达到1kV或者更高。在浪涌测试过程中，+电路侧电路中将出现数十安培以上的大电流，该电流将对VDSL线路驱动器造成重大损伤，甚至造成驱动器损坏。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供了一种过电压过电流接口保护电路，其结电容小，且不会在电路侧(流经电容C1)形成大电流，尤其适用于VDSL接口的防过压防过流保护。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种防过压防过流接口保护电路，由隔离变压器分成线路侧和电路侧，所述电路侧与甚高速数字用户环路线路驱动器相连，所述电路侧与甚高速数字用户环路线路驱动器的传输线上串接有瞬态阻断单元。
进一步地，所述瞬态阻断单元包括至少两个瞬态阻断模块，每个模块分别串接在电路侧与甚高速数字用户环路线路驱动器连接的每对传输线的其中一根上。
进一步地，所述线路侧的传输线路分别通过气体放电管接地。
进一步地，所述线路侧的传输线路分别通过气体放电管接至保护地GNDP。
进一步地，所述电路侧的每对传输线路之间连接有瞬态电压抑制二极管阵列。
进一步地，所述瞬态电压抑制二极管阵列为由箝位二极管组成的箝位二极管阵列。
进一步地，所述箝位二极管阵列由四个箝位二极管组成，该四个箝位二极管两两串接后再并接，其中，并接后的正极接地，负极接电源；两对串接箝位二极管之间的连线分别接电路侧的传输线路。
进一步地，所述瞬态电压抑制二极管阵列连接在所述瞬态阻断单元与隔离变压器之间的传输线上。
采用本实用新型所述的防过压过流VDSL接口保护电路，与现有技术相比，既可以减小线路中的结电容，满足高速信号传输的要求，又可以阻断电路侧中出现的大电流，对VDSL Line Driver电路起到过电流保护，提高了接口电路抗干扰能力和电磁兼容性能。
附图说明
图1为现有技术中采用TVS管做第一级保护的VDSL接口保护电路图；
图2为现有技术中采用GDT管做第一级保护的VDSL接口保护电路图；
图3为本实用新型的VDSL接口保护电路的一实施例的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
如图3所示的本实用新型的一实施例，在该实施例中，防过压防过流VDSL接口保护电路主要分成两部分，一部分是VDSL隔离变压器T的右侧部分，属于线路侧，提供接口电路的第一级保护，即粗保护。线路输出端Vout1、Vout2分别通过一个例如Bencent BC401M+的GDT(气体放电管)与保护地GNDP相连。VDSL接口电路隔离变压器T的电路侧采用TVS(瞬态电压抑制二极管)阵列和TBU(瞬态阻断单元)做第二级保护，即细保护。TVS可采用例如Semtech SR70的箝位二极管阵列，TBU可采用例如Fultec P40-G240的瞬态阻断单元。在该实施例中，TVS阵列由四个箝位二极管组成，四个箝位二极管两两串接后再并接，其中，两对串接的箝位二极管之间的连接线分别为TVS阵列的第2、3脚，并接后的正极为，TVS阵列的第1脚，负极为，TVS阵列的第4脚。TVS阵列的第2、3脚分别连接在电路侧与VDSL LineDriver(甚高速数字用户环路线路驱动器)的传输线路Vin1、Vin2上，TVS阵列的第1脚连接电路的工作地，或者数字地GNDD上，TVS阵列的第4脚连接VDSL驱动电路的电源Vcc上，Vcc常为VDSL驱动电路的电源电压，例如DC12V。在VDSL Line Driver的每一对信号线即传输线路Vin1、Vin2上串入一个TBU，每一根信号线上串入一个TBU小模块，即VDSL Line Driver的Line1与TBU的a脚相连，TBU的b脚与Vin1相连，VDSL Line Driver的Line2与TBU的c脚相连，TBU的d脚与Vin2相连。此外，VDSL Line Driver可采用例如Intersil ISL 1557的VDSL线路驱动器，隔离变压器T可采用例如COILCRAFT DA2373-AL的VDSL2隔离变压器。C1、C2可分别选用常见0.1μF和0.027μF的陶瓷电容。
气体放电管GDT1、GDT2构成电路的第一级防护，当外界出现过电压过电流稳态和/或脉冲共模干扰时，即Vout1与GNDP之间，或者Vout2与GNDP之间出现干扰时，干扰将通过气体放电管GDT1或者GDT2泻放至保护地GNDP，对隔离变压器T的电路侧不构成损伤。当外界出现过电压过电流稳态和/或脉冲差模干扰，即Vout1与Vout2之间出现干扰时，在GDT未完全导通泄放之前，隔离变压器T的电路侧首先将会出现一个过电压，由于电路中有一箝位二极管TVS阵列，其可以保证电路侧每根线路上的电压被箝位在一个较低的电压范围内，对TVS后级电路起到过压保护作用。另一方面，外界差模干扰产生期间，隔离变压器T的电路侧也将会产生较大的感应耦合电流，一部分电流将通过TVS泻放到工作地GNDD或者电源Vcc，另一部分电流将沿着VDSL Line Driver方向前进，由于TBU是一种过电压过电流集成在一体的保护器件，当大电流流经TBU时，将对大电流进行阻断，TBU阻断之后的电流可以限定在300mA以下(以Fultec P40-G240为例)，对VDSL LineDriver起到很好的过流保护，避免VDSL Line Driver损坏。当气体放电管放电导通之后，隔离变压器T电路侧中的电压、电流都会变小，在TVS和TBU器件的作用下，后级VDSL Line Driver电路同样能得到有效保护。
在本实用新型具体实施时，VDSL接口第一级保护电路中，GDT最好接到保护地GNDP，而不要直接接在工作地GNDD上，这样可以保证大量能直接泻放至GNDP(通常与设备金属外壳、大地相连)，而不会对单板内部电路造成损坏。如果直接在单板中与GNDD相连，隔离变压器T的隔离效果将降低，外界干扰信号将通过共地进入电路内部，电路内部的干扰也将通过共地对外形成骚扰。因此在单板中保证GNDD与GNDP的相对独立是必要的，但是允许GNDD与GNDP在设备的远端接地汇集点处一点汇接。
在GDT选型时，应保证在VDSL正常工作情况下，GDT不会动作，只有在干扰信号超过一定的限值时(如最大正常工作电压1.5倍)，GDT才能动作。
在TBU选型时，由于其阻抗的变化对信号质量的传输影响明显，因此应保证串联在电路中的TBU单元在一定频率和温湿度环境条件下其阻抗保持稳定。
在线路布局和布线时，应使GDT尽量靠近对外连接器端口，且连接至端口和GNDP的布线尽量短而粗；隔离变压器T下方印制板各层不应有任何信号和工作地(或数字地)信号线，应全部挖空，即信号或工作地层布线时，最多应布设到隔离变压器电路侧焊盘引脚为止，GNDP布线时，最多应布设到隔离变压器线路侧焊盘引脚为止，保证隔离变压器的隔离效果；TVS各引脚到相应的连线应该尽量短而粗。
以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (8)

1、一种防过压防过流接口保护电路，由隔离变压器分成线路侧和电路侧，所述电路侧与甚高速数字用户环路线路驱动器相连，其特征在于，所述电路侧与甚高速数字用户环路线路驱动器的传输线上串接有瞬态阻断单元。
2、如权利要求1所述的防过压防过流接口保护电路，其特征在于，所述瞬态阻断单元包括至少两个瞬态阻断模块，每个模块分别串接在电路侧与甚高速数字用户环路线路驱动器连接的每对传输线的其中一根上。
3、如权利要求1所述的防过压防过流接口保护电路，其特征在于，所述线路侧的传输线路分别通过气体放电管接地。
4、如权利要求3所述的防过压防过流接口保护电路，其特征在于，所述线路侧的传输线路分别通过气体放电管接至保护地(GNDP)。
5、如权利要求1所述的防过压防过流接口保护电路，其特征在于，所述电路侧的每对传输线路之间连接有瞬态电压抑制二极管阵列。
6、如权利要求5所述的防过压防过流接口保护电路，其特征在于，所述瞬态电压抑制二极管阵列为由箝位二极管组成的箝位二极管阵列。
7、如权利要求6所述的防过压防过流接口保护电路，其特征在于，所述箝位二极管阵列由四个箝位二极管组成，该四个箝位二极管两两串接后再并接，其中，并接后的正极接地，负极接电源；两对串接箝位二极管之间的连线分别接电路侧的传输线路。
8、如权利要求5、6或7所述的防过压防过流接口保护电路，其特征在于，所述瞬态电压抑制二极管阵列连接在所述瞬态阻断单元与隔离变压器之间的传输线上。
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