CN203352163U - 低成本的接口保护电路及可实现过压保护的接口电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种低成本的接口保护电路及可实现过压保护的接口电路，保护电路包括一串连于接收器与接口电路之间的退耦器件，退耦器件处于高阻抗状态且其两端承受第一电压值；在两端电压达到第二电压值后变为导通的初级保护器件，初级保护器件连接于退耦器件靠近接收器的一端和地之间；在两端电压达到第三电压值后实现两端电压钳位的次级保护器件，次级保护器件连接于靠近接口电路的一端与地之间；第一电压高于第二电压，第二电压高于第三电压，利用退耦电路具备频带宽、衰减小、防护性能可靠、器件成本低的特点，就能够对处于恶劣环境的接口电路的端口进行多重等级保护，又解决了具有高频信号端口的接口电路的防护、信号衰减及成本高的问题。
Description
技术领域
本实用新型属于紧急保护电路装置技术领域，尤其涉及一种低成本的接口保护电路及可实现过压保护的接口电路。
背景技术
现有技术中，例如数字串行接口（Serial Digital Interface，SDI）或高清数字串行接口（High Definition-Serial Digital Interface，HD-SDI）等高速接口电路，通常选用例如瞬变阻断单元（Transient Blocking-up Unit，TBU）、瞬态电压抑制二极管（Transient Voltage Suppressor，TVS）等压敏器件实现过压防护，以实现电影、广播电视数字化，将符合SMPTE（电影和电视工程师协会）标准的基带数字视音频信号通过一条电缆进行传输。
现有的针对SDI接口的保护电路方案很少，由于SDI信号速率很高，例如HD-SDI是SDI的升级版，符合SMPTE292M标准，HD-SDI的传输速率为1.485Gbp/s，3G-SDI的传输速率为2.97Gbp/s，因而普通的多级保护电路方案无法同时满足SDI接口对保护等级和信号特性的要求。
行业内现有的SDI接口的保护电路方案，大多数采用三级保护电路架构，如图1所示，以HD-SDI接口电路为例，其包括：SDI电路、SDI接口、一TBU（或滤波器（FIR））、一TVS和气体放电管（Gas Discharge Tube，GDT），所述TBU串联在SDI电路与SDI接口之间，将所述TBU靠近SDI电路的后段通过TVS接地，还将所述TBU靠近SDI接口的前端通过GDT接地。当来自SDI线缆的浪涌电压进入SDI接口而导致信号线电压升高时，首先由位于第一级的反应速度相对快的TBU或FIR先动作（即导通电压低于GDT），TBU或FIR的作用是阻止电压升高的初始阶段的浪涌电压进入后级电路，实现对SDI电路的第一级保护；而后当浪涌电压上升至所述GDT开启的电压时，所述GDT开始动作，将大部分浪涌能量通过GDT泄放至大地，实现对SDI电路的高等级保护，即第二级保护，剩余的浪涌能量经过第一级的TBU或FIR衰减后进入后级电路；通过TVS对进入后级的浪涌电压残留部分进一步进行电压钳位，使浪涌残留电压降低到SDI电路的安全电压等级以下，从而达到保护的目的，即第三级保护。
以上所述的HD-SDI接口保护电路能够满足SDI接口保护的要求，其缺点是：由于需要采用诸如TBU或FIR等成本比较高的器件作为保护电路的第一级，导致SDI接口保护电路方案的成本较高，这直接影响了SDI技术应用的综合性能优势。
有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题是，提供一种能同时满足SDI、HD-SDI接口等高速接口电路对雷击浪涌、静电放电、直流短路的多重保护要求的保护电路，这种保护电路需满足以下4个方面：1）保护方案不能影响系统性能，对SDI信号的影响应在可接受范围内；2）保护方案应具有很好的稳定性，能应对产品的实际安装环境会出现的任何变化；3）保护方案应尽量简化，降低成本和电路复杂度，避免引入过多的不确定因素；4）保护方案应尽可能满足系统的环境需求和保护等级要求。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种低成本的接口保护电路及可实现过压保护的接口电路，以利用退耦器件对处于恶劣环境的接口电路的端口进行多重等级保护，同时又解决了具有高频信号端口的接口电路的防护、信号衰减及成本高的问题。
为了解决上述问题，本实用新型提供一种低成本的接口保护电路，所述接口保护电路包括：
一退耦器件，所述退耦器件处于高阻抗状态且其两端承受第一电压值，所述退耦器件串连于接收器与接口电路之间；
在两端电压达到第二电压值后变为导通的初级保护器件，所述初级保护器件连接于退耦器件靠近接收器的一端和地之间；
在两端电压达到第三电压值后实现两端电压钳位的次级保护器件，所述次级保护器件连接于靠近接口电路的一端与地之间；
其中，所述第一电压高于第二电压，所述第二电压高于第三电压。
进一步的，所述退耦器件为具有隔离直流的高压陶瓷电容，所述初级保护器件为气体放电管，所述次级保护器件为瞬态电压抑制二极管。
进一步的，所述接口电路为SDI接口电路；且，所述退耦器件靠近接口电路并连接次级保护器件的一端通过限流器件串连至接口电路。
进一步的，所述限流器件为一电阻。
本实用新型为了达到另一目的，还提供一种可实现过压保护的接口电路，包括：接口电路、以及将信号送入接口电路的接收器，还包括：
一退耦器件，所述退耦器件处于高阻抗状态且其两端承受第一电压值，所述退耦器件串连于接收器与接口电路之间；
在两端电压达到第二电压值后变为导通的初级保护器件，所述初级保护器件连接于退耦器件靠近接收器的一端和地之间；
在两端电压达到第三电压值后实现两端电压钳位的次级保护器件，所述次级保护器件连接于靠近接口电路的一端与地之间；
其中，所述第一电压高于第二电压，所述第二电压高于第三电压。
进一步的，所述退耦器件为具有隔离直流的高压陶瓷电容，所述初级保护器件为气体放电管，所述次级保护器件为瞬态电压抑制二极管。
进一步的，所述接口电路为SDI接口电路；且，所述退耦器件靠近接口电路并连接次级保护器件的一端通过限流器件串连至接口电路。
进一步的，所述限流器件为一电阻。
由上述技术方案可见，本实用新型公共的一种低成本的接口保护电路，包括：一退耦器件，所述退耦器件处于高阻抗状态且其两端承受第一电压值，所述退耦器件串连于接收器与接口电路之间；在两端电压达到第二电压值后变为导通的初级保护器件，所述初级保护器件连接于退耦器件靠近接收器的一端和地之间；在两端电压达到第三电压值后实现两端电压钳位的次级保护器件，所述次级保护器件连接于靠近接口电路的一端与地之间；其中，所述第一电压高于第二电压，所述第二电压高于第三电压，当来自信号线缆的雷击浪涌电压进入接收器而达到退耦器件时，退耦器件处于高阻抗状态且其两端能承受第一电压值，所述退耦器件本身可利用阻抗频率特性，对雷击浪涌和静电进行一定阻断作用，而使SDI信号无衰减传递，因此，退耦器件两端电压不断增加的过程为初级保护器件的启动争取了时间，当来自信号线缆的雷击浪涌电压进入接收器而达到初级保护器件导通的第二电压值时，通过初级保护器件将大部分雷击浪涌能量通过自身泄放至大地，最后再通过次级保护器件将雷击浪涌残留电压进行电压钳位，与传统的接口保护电路相比，由于退耦电路具备频带宽、衰减小、防护性能可靠的特点以及具有比TBU或FIR器件成本低的特点，因此只需很低的电路成本，就能够对处于恶劣环境的接口电路的端口进行多重等级保护，同时又解决了具有高频信号端口的接口电路的防护、信号衰减及成本高的问题。
进一步的，所述退耦器件靠近接口电路并连接次级保护器件的一端通过限流器件串连至接口电路，因此，本实用新型不能通过瞬态电压抑制二极管使雷击浪涌残留电压降低到接口电路的安全电压等级以下，又能听过限流器件对瞬态电压抑制二极管的残留电压进一步进行抑制，提供限流作用。
附图说明
图1为现有技术中的HD-SDI接口保护电路的框架电路示意图；
图2为本实用新型实施例一中的低成本的接口保护电路及可实现过压保护的接口电路的示意图；
图3为本实用新型实施例二中的低成本的接口保护电路及可实现过压保护的接口电路的示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。
实施例一
本实用新型以图2所示的低成本的接口保护电路及可实现过压保护的接口电路的示意图为例进行说明。
本实施例在接收器与接口电路之间串连一退耦器件I，并将所述退耦器件I靠近接收器1的一端和地之间串连一初级保护器件II，还将所述退耦器件I靠近接口电路2的一端与地之间串连一次级保护器件，所述退耦器件处于高阻抗状态且其两端承受第一电压值，所述初级保护器件变为导通的两端电压为大于等于第二电压，所述次级保护器件实现电压钳位的两端电压为大于等于第三电压，且所述第一电压高于第二电压，所述第二电压高于第三电压。
进一步的，所述退耦器件可以为具有隔离直流的高压陶瓷电容，所述高压陶瓷电容由1nF/2KV的陶瓷电容组成，所述高压陶瓷电容的理论耐压值为2KV，能满足300V的GDT达到启动保护的退耦目的；所述初级保护器件由普通300V的GDT组成，所述GDT的理论动作电压为300V；所述次级保护器件由3V/300W的TVS组成，所述TVS能够有效抑制500V以下的雷击浪涌残留电压和静电。
当来自信号线缆的雷击浪涌电压进入接收器1而达到所述退耦器件时，所述退耦器件处于高阻抗状态且其两端能承受第一电压值，由于雷击浪涌始终处于低频区域而来自信号线缆的SDI信号处于高频区域，所以退耦器件可将处于低频的雷击浪涌拦截而SDI信号可无衰减通过，被拦截的雷击浪涌会导致退耦器件的两端电压逐步升高（不超过第一电压值），退耦器件两端电压不断增加的过程为协调初级保护器件的启动争取了时间，当初级保护器件最先启动保护动作时，使所述退耦器件所阻止的电压升高的初始阶段的雷击浪涌电压不会进入后级电路，从而保护后级电路。同时所述退耦器件具备隔离直流的特点，因此对接收器端口的直流短路具有保护作用；尤其退耦器件还具有比TBU或FIR器件成本低的特点。
然后，进入接收器1的雷击浪涌电压不断导致信号线电压升高，当雷击浪涌电压上升达到所述初级保护器件开启的第二电压值时，为了雷击浪涌能量的泄放和抑制，所述初级保护器件需具备高通流量、低电容以及器件低成本的特点，从而所述初级保护器件启动保护动作后，将50%以上的雷击浪涌能量通过自身泄放至大地，从而保护后级电路。之后，雷击浪涌电压下降而小于所述初级保护器件开启的第二电压值，剩余的雷击浪涌能量可经过退耦器件衰减后进入后级电路。
而后，通过所述退耦器件进入后级的残留部分的雷击浪涌电压如还大于等于所述次级保护器件开启的第三电压值时，为了使雷击浪涌残留电压降低到接口电路2的安全电压等级以下，需进行电压钳位，从而达到保护接口电路2的目的。
实施例二
在实施例一描述的内容基础上，以图3所示的低成本的接口保护电路及可实现过压保护的接口电路的示意图为例，仅对本实用新型的不同之处再进行描述：
所述退耦器件靠近接口电路并连接次级保护器件的一端通过限流器件IV串连至接口电路。所述限流器件是一电阻，优选的，所述电阻的阻值为4.7欧姆，所述电阻能够对瞬态电压抑制二极管的残留电压进一步进行抑制，提供限流作用。
进一步的，实施例一和实施例二中的所述接口电路均为SDI、HD-SDI接口电路等高速接口电路。
本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求所界定的范围为准。
Claims (8)
1.一种低成本的接口保护电路，其特征在于，所述接口保护电路包括：
一退耦器件，所述退耦器件处于高阻抗状态且其两端承受第一电压值，所述退耦器件串连于接收器与接口电路之间；
在两端电压达到第二电压值后变为导通的初级保护器件，所述初级保护器件连接于退耦器件靠近接收器的一端和地之间；
在两端电压达到第三电压值后实现两端电压钳位的次级保护器件，所述次级保护器件连接于靠近接口电路的一端与地之间；
其中，所述第一电压高于第二电压，所述第二电压高于第三电压。
2.如权利要求1所述的低成本的接口保护电路，其特征在于，所述退耦器件为具有隔离直流的高压陶瓷电容，所述初级保护器件为气体放电管，所述次级保护器件为瞬态电压抑制二极管。
3.如权利要求1或2所述的低成本的接口保护电路，其特征在于，所述接口电路为SDI接口电路；
且，所述退耦器件靠近接口电路并连接次级保护器件的一端通过限流器件串连至接口电路。
4.如权利要求3所述的低成本的接口保护电路，其特征在于，所述限流器件为一电阻。
5.一种可实现过压保护的接口电路，包括：接口电路、以及将信号送入接口电路的接收器，其特征在于，还包括：
一退耦器件，所述退耦器件处于高阻抗状态且其两端承受第一电压值，所述退耦器件串连于接收器与接口电路之间；
在两端电压达到第二电压值后变为导通的初级保护器件，所述初级保护器件连接于退耦器件靠近接收器的一端和地之间；
在两端电压达到第三电压值后实现两端电压钳位的次级保护器件，所述次级保护器件连接于靠近接口电路的一端与地之间；
其中，所述第一电压高于第二电压，所述第二电压高于第三电压。
6.如权利要求5所述的可实现过压保护的接口电路，其特征在于，所述退耦器件为具有隔离直流的高压陶瓷电容，所述初级保护器件为气体放电管，所述次级保护器件为瞬态电压抑制二极管。
7.如权利要求5或6所述的可实现过压保护的接口电路，其特征在于，所述接口电路为SDI接口电路；
且，所述退耦器件靠近接口电路并连接次级保护器件的一端通过限流器件串连至接口电路。
8.如权利要求7所述的可实现过压保护的接口电路，其特征在于，所述限流器件为一电阻。
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