CN215817524U - 一种网口保护电路 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种网口保护电路，包括过电压保护模块、隔离模块与第一瞬态抑制模块，过电压保护模块的第一端与网口连接，过电压保护模块的第二端接地，过电压保护模块用于消除共模信号，以实现对网口的过电压保护，隔离模块的第一端与网口连接，隔离模块的第二端用于作为信号输出端，隔离模块用于对网口与信号输出端之间进行电气隔离，第一瞬态抑制模块与隔离模块的第二端连接，第一瞬态抑制模块用于将信号输出端的电压进行钳位，以抑制浪涌脉冲。通过上述方式，能够实现对网口的有效保护的同时，降低保护电路的成本。

Description

一种网口保护电路

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种网口保护电路。

背景技术

以太网是目前使用最广泛的局域网技术。由于其简单、成本低、可扩展性强、与IP(Internet Protoco1，国际互联网协议)网络能够很好地结合等特点，以太网技术的应用正从企业内部网络向公用电信网领域迈进，而在以太网中，网口端口的有效防护能够提高以太网中通信的可靠性。

在现有技术的网口电路中，通常采用几种常用的防护器件对接口电路进行保护。例如采用自恢复保险丝等对电路中的电流进行限制，在大电流冲击时，自恢复保险丝进行过流保护，从而对变压器进行保护，防止其被击穿。

然而，由于需要抗住雷击的感应大电流，则保险丝限流值较大，会导致成本的增加。同时，网络变压器的耐流值又较小，所以在进入过流保护状态前，实际上已经有了较多的电流进入网络变压器中，还可能导致网络变压器损坏。

发明内容

本申请实施例旨在提供一种网口保护电路，能够实现对网口的有效保护的同时，降低保护电路的成本。

为实现上述目的，第一方面，本申请提供一种网口保护电路，包括：

过电压保护模块、隔离模块与第一瞬态抑制模块；

所述过电压保护模块的第一端与所述网口连接，所述过电压保护模块的第二端接地，所述过电压保护模块用于消除共模信号，以实现对网口的过电压保护；

所述隔离模块的第一端与所述网口连接，所述隔离模块的第二端用于作为信号输出端，所述隔离模块用于对所述网口与信号输出端之间进行电气隔离；

所述第一瞬态抑制模块与所述隔离模块的第二端连接，所述第一瞬态抑制模块用于将所述信号输出端的电压进行钳位，以抑制浪涌脉冲。

在一种可选的方式中，所述过电压保护模块包括第一气体放电管与第二气体放电管；

所述第一气体放电管的第一极与所述网口的第一接收端口连接，第二极与所述网口的第二接收端口连接，第三极接地；

所述第二气体放电管的第一极与所述网口的第一发射端口连接，第二极与所述网口的第二发射端口连接，第三极接地。

在一种可选的方式中，所述隔离模块包括网络变压器；

所述网络变压器的第一初级端分别与所述网口的第一接收端口、所述网口的第二接收端口连接，所述网络变压器的第二初级端分别与所述网口的第一发射端口以及所述网口的第二发射端口连接，所述网络变压器的次级端用于作为所述信号输出端。

在一种可选的方式中，所述第一瞬态抑制模块包括第一瞬态电压抑制二极管与第二瞬态电压抑制二极管；

所述第一瞬态电压抑制二极管的两极分别与所述信号输出端中的接收正信号端以及所述信号输出端中的接收负信号端连接；

所述第二瞬态电压抑制二极管的两极分别与所述信号输出端的发射正信号端以及所述信号输出端中的发射负信号端连接。

在一种可选的方式中，所述网口保护电路还包括退耦模块；

所述退耦模块的两端分别与所述网口以及所述隔离模块连接，所述退耦模块用于消除所述网口与所述隔离模块之间的寄生耦合。

在一种可选的方式中，所述退耦模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻与第四电阻；

所述第一电阻的两端分别与所述网口的第一发射端口以及所述过电压保护模块的第一端连接，所述第二电阻的两端分别与所述网口的第二发射端口以及所述过电压保护模块的第一端连接，所述第三电阻的两端分别与所述网口的第一发射端口以及所述过电压保护模块的第一端连接，所述第四电阻的两端分别与所述网口的第二发射端口以及所述过电压保护模块的第一端连接。

在一种可选的方式中，所述网口保护电路还包括第二瞬态抑制模块；

所述第二瞬态抑制模块与所述网口以及所述隔离模块连接，所述第二瞬态抑制模块用于将所述网口的电压进行钳位，以抑制浪涌电流。

在一种可选的方式中，所述第二瞬态抑制模块包括第三瞬态电压抑制二极管与第四瞬态电压抑制二极管；

所述第三瞬态电压抑制二极管的两极分别与所述网口的第一接收端口以及所述网口的第二接收端口连接；

所述第四瞬态电压抑制二极管的两极分别与所述网口的第一发送端口以及所述网口的第二发射端口连接。

在一种可选的方式中，所述网口保护电路还包括滤波模块；

所述滤波模块分别与所述隔离模块以及地连接，所述滤波模块用于滤波共模噪音。

在一种可选的方式中，所述滤波模块包括第五瞬态电压抑制二极管与第一电容；

所述第一电容的两端分别与所述第五瞬态电压抑制二极管的两端连接，所述第一电容的第一端与所述隔离模块连接，所述第一电容的第二端接地。

本申请实施例的有益效果是：本申请提供的网口保护电路包括过电压保护模块、隔离模块与第一瞬态抑制模块，过电压保护模块的第一端与网口连接，过电压保护模块的第二端接地，过电压保护模块用于消除共模信号，以实现对网口的过电压保护，隔离模块的第一端与网口连接，隔离模块的第二端用于作为信号输出端，隔离模块用于对网口与信号输出端之间进行电气隔离，第一瞬态抑制模块与隔离模块的第二端连接，第一瞬态抑制模块用于将信号输出端的电压进行钳位，以抑制浪涌脉冲，可见，网口保护电路能够同时实现过电压保护、电气隔离保护与抑制浪涌脉冲的保护等多种保护措施，以实现对网口的有效保护，同时，在该过程中并不需要用到大限流值的保险丝等大功率元件，则能够降低保护电路的成本。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本申请实施例提供的网口保护电路的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的过电压保护模块与退耦模块的电路结构示意图；

图3为本申请实施例提供的隔离模块与滤波模块的电路结构示意图；

图4为本申请实施例提供的第一瞬态抑制模块与第二瞬态抑制模块的电路结构示意图；

图5为本申请另一实施例提供的网口保护电路的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参照图1，如图1所示，该网口保护电路100包括过电压保护模块10、隔离模块20与第一瞬态抑制模块30。其中，过电压保护模块10的两端分别与网口200以及地PE连接，隔离模块20的第一端与网口200连接，隔离模块20的第二端用于作为信号输出端S1，第一瞬态抑制模块30与隔离模块20的第二端连接。应理解，地PE指的是大地。

具体地，过电压保护模块用于消除感应的雷击或浪涌等共模信号，以实现对网口的过电压保护。

请结合图1参照图2，以图2所示的过电压保护模块10的电路结构为例进行说明。在一实施例中，过电压保护模块10包括第一气体放气管DG1与第二气体放气管DG2，其中，第一气体放电管DG1的第一极(即第1引脚)与网口200的第一接收端口RX+连接，第一气体放电管DG1的第二极(即第2引脚)与网口200的第二接收端口RX-连接，第一气体放电管DG1的第三极(即第3引脚)接地PE，第二气体放电管DG2的第一极(即第1引脚)与网口200的第一发射端口TX+连接，第二气体放电管DG2的第二极(即第2引脚)与网口200的第二发射端口TX-连接，第二气体放电管DG2的第三极(即第3引脚)接地PE。

其中，第一气体放电管DG1或第二气体放电管DG2主要用于泄放网络线上感应过来的过电流和过电压。当第一气体放电管DG1或第二气体放电管DG2的两极(第一极与第二极)之间施加一定电压时，在极间会产生不均匀电场，从而在此电场作用下，管内气体开始游离，当外加电压增大到使极间场强超过气体的绝缘强度时，两极之间的间隙将放电击穿，由原来的绝缘状态转化为导电状态，导通后放电管两极之间的电压维持在放电弧道所决定的残压水平，这种残压一般很低，从而有效的保护后级的元器件(例如网络变压器及PHY芯片)不因过电压而损坏。

隔离模块20则用于对网口200与信号输出端S1之间进行电气隔离。

请结合图1参照图3，以图3所示的隔离模块20的电路结构示意图为例进行说明。在一实施例中，隔离模块20包括网络变压器T1，网络变压器T1包括第一初级端、第二初级端与次级端，次级端也包括第一子次级端与第二子次级端。其中，第一初级端包括网络变压器T1的原边信号第一接收端、原边信号第二接收端、原边信号第一发射端以及原边信号第二发射端。次级端包括网络变压器T1的副边信号第一接收端、副边信号第二接收端、副边信号第一发射端以及副边信号第二发射端。

需要说明的是，在本实施例中，网络变压器T1的原边信号第一接收端与原边信号第二接收端分别对应网络变压器T1的第11引脚与第9引脚，网络变压器T1的原边信号第一发射端与原边信号第二发射端分别对应网络变压器T1的第16引脚与第14引脚，网络变压器T1的副边信号第一发射端与副边信号第二发射端分别对应网络变压器T1的第1引脚与第3引脚，网络变压器T1的副边信号第一接收端与副边信号第二接收端分别对应网络变压器T1的第6引脚与第8引脚。而在其他的实施例中，由于网络变压器有不同的类型，因此，当使用其他类型的网络变压器时，具体的引脚定义可能有所不同，但所具有的功能以及信号的定义是相同的。则若采用其他类型的网络变压器，可采用与上述实施例类似的方式进行设置即可，其在本领域技术人员容易理解的范围内，这里不再赘述。

具体地，网络变压器T1的第11引脚与第9引脚分别与网口200的第一接收端口RX+以及第二接收端口RX-连接，网络变压器T1的第16引脚与第14引脚分别与网口200的第一发射端口TX+以及第二发射端口TX-连接，网络变压器T1的第1引脚、第3引脚、第6引脚与第8引脚分别作为信号输出端S1上的发射正信号端TD+、发射负信号端TD-接收正信号端RD+、以及接收负信号端RD-。

网络变压器T1把差分信号用差模耦合的线圈耦合滤波以增强信号，并且通过电磁场的转换耦合到连接网线的另外一端。不但使网线和后级的元器件(例如PHY芯片)之间没有物理上的连接而换传递了信号，隔断了信号中的直流分量，还可以在不同0V电平的设备中传送数据。从而在实现数据传输的同时，也对后级的元器件起到了保护作用。

第一瞬态抑制模块30用于将信号输出端S1的电压进行钳位，以抑制浪涌脉冲。

请结合图1参照图4，以图4所示的第一瞬态抑制模块30的电路结构为例进行说明。在一实施方式中，第一瞬态抑制模块30包括第一瞬态电压抑制二极管TVS1与第二瞬态电压抑制二极管TVS2。其中，第一瞬态电压抑制二极管TVS1的两极分别与信号输出端S1中的接收正信号端RD+以及所述信号输出端S1中的接收负信号端RD-连接,第二瞬态电压抑制二极管TVS2的两极分别与信号输出端S1的发射正信号端TD+以及信号输出端S1中的发射负信号端TD-连接。

具体地，第一瞬态电压抑制二极管TVS1与第二瞬态电压抑制二极管TVS2可用于防止网络变压器T1的初级收发差分对信号(其中，接收正信号端RD+与接收负信号端RD-为一对差分对信号，发射正信号端TD+与发射负信号端TD-为一对差分对信号)之间未泄放的过高差模残压耦合到网络变压器T1的次级线圈上，使后级信号两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护后级电子线路中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏

需要说明的是，如图1所示的网口保护电路100的硬件结构仅是一个示例，并且，网口保护电路100可以具有比图中所示出的更多的或者更少的部件，可以组合两个或更多的部件，或者可以具有不同的部件配置，图中所示出的各种部件可以在包括一个或多个信号处理和/或专用集成电路在内的硬件、软件、或硬件和软件的组合中实现。

例如，如图5所示，在另一实施方式中，网口保护电路100还包括退耦模块40，其中，退耦模块40的两端分别与网口200以及隔离模块20连接，退耦模块40用于消除网口200与隔离模块20之间的寄生耦合。

请结合图5参照图2，以图2所示的退耦模块40的电路结构示意图为例进行说明。可选地，退耦模块40包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3与第四电阻R4。其中，第一电阻R1的两端分别与网口200的第一发射端口TX+以及过电压保护模块10的第一端连接，第二电阻R2的两端分别与网口200的第二发射端口TX-以及过电压保护模块10的第一端连接，第三电阻R3的两端分别与网口200的第一发射端口RX+以及过电压保护模块200的第一端连接，第四电阻R4的两端分别与网口200的第二发射端口以及过电压保护模块10的第一端连接。

具体地，第一电阻R1的两端分别与网口200的第一发射端口TX+以及过第一气体放电管DG1的第1引脚连接，第二电阻R2的两端分别与网口200的第二发射端口TX-以及第一气体放电管DG1的第2引脚连接，第三电阻R3的两端分别与网口200的第一发射端口RX+以及第二气体放电管DG2的第2引脚连接，第四电阻R4的两端分别与网口200的第二发射端口以及第二气体放电管DG2的第1引脚连接。

可选地，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3与第四电阻R4均可选用功率泄放电阻，其阻值一般选取在2-20Ω之间。第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3与第四电阻R4用于防止前后电路网络电流大小变化时，在供电电路中所形成的电流冲击对后级网络的正常工作产生影响。

请再次参阅图5，网口保护电路100还包括第二瞬态抑制模块50，其中，第二瞬态抑制模块50与网口200以及隔离模块20连接，第二瞬态抑制模块50用于对网口200的电压进行钳位，以抑制浪涌电流。

请结合图5参照图4，第二瞬态抑制模块50包括第三瞬态电压抑制二极管TVS3与第四瞬态电压抑制二极管TVS4，其中，第三瞬态电压抑制二极管TVS3的两极分别与网口200的第一接收端口RX+以及网口200的第二接收端口RX-连接，第四瞬态电压抑制二极管TVS4的两极分别与网口200的第一发送端口TX+以及网口200的第二发射端口TX-连接。

具体地，第三瞬态电压抑制二极管TVS3与第四瞬态电压抑制二极管TVS4可用于防止收发差分对信号(其中，第一接收端口RX+与第二接收端口RX-为一对差分对信号，第一发送端口TX+与第二发射端口TX-为一对差分对信号)之间由于感应电势而引起的过高的差模电压。当第三瞬态电压抑制二极管TVS3与第四瞬态电压抑制二极管TVS4的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以10的负12次方秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，从而使两极间的电压箝位于一个预定值。因此，有效地保护后级电子线路中的精密元器件免受各种浪涌脉冲的损坏。

请再次参阅图5，网口保护电路100还包括滤波模块60，滤波模块60分别与隔离模块20以及地PE连接，滤波模块60用于滤波共模噪音。

请结合图5参照图3，以图3中所示的滤波模块60为例进行说明。可选地，滤波模块60包括第五瞬态电压抑制二极管TVS5与第一电容C1，其中，第一电容C1的两端分别与第五瞬态电压抑制二极管TVS5的两端连接，第一电容C1的第一端与隔离模块20连接，即第一电容C1的第一端分别通过第五电阻R5连接至网络变压器T1的第15引脚，以及通过第六电阻R6连接至网络变压器T1的第10引脚，第一电容C1的第二端接地PE。

实际应用中，是将网络变压器T1的中间抽头通过第五电阻R5与第六电阻R6后连接在一起，其中，第五电阻R5与第六电阻R6也用于退耦。继而，再通过第一电容C1与第五瞬态电压抑制二极管TVS5的并联电路后跨接到地PE。从而能够实现为差分信号上共模噪声提供一个低阻抗回流路径，有效的降低差分信号线上的共模电流和共模电压。

本申请提供的网口保护电路100包括过电压保护模块10、隔离模块20与第一瞬态抑制模块30，过电压保护模块10用于消除共模信号，以实现对网口的过电压保护，隔离模块20用于对网口与信号输出端之间进行电气隔离，第一瞬态抑制模块30用于将信号输出端的电压进行钳位，以抑制浪涌脉冲，可见，网口保护电路能够同时实现过电压保护、电气隔离保护与抑制浪涌脉冲的保护等多种保护措施，以实现对网口的有效保护，同时，在该过程中并不需要用到大限流值的保险丝等大功率元件，则能够降低保护电路的成本。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种网口保护电路，其特征在于，包括：

过电压保护模块、隔离模块与第一瞬态抑制模块；

所述过电压保护模块的第一端与所述网口连接，所述过电压保护模块的第二端接地，所述过电压保护模块用于消除共模信号，以实现对网口的过电压保护；

所述隔离模块的第一端与所述网口连接，所述隔离模块的第二端用于作为信号输出端，所述隔离模块用于对所述网口与信号输出端之间进行电气隔离；

所述第一瞬态抑制模块与所述隔离模块的第二端连接，所述第一瞬态抑制模块用于将所述信号输出端的电压进行钳位，以抑制浪涌脉冲。

2.根据权利要求1所述的网口保护电路，其特征在于，

所述过电压保护模块包括第一气体放电管与第二气体放电管；

所述第一气体放电管的第一极与所述网口的第一接收端口连接，第二极与所述网口的第二接收端口连接，第三极接地；

所述第二气体放电管的第一极与所述网口的第一发射端口连接，第二极与所述网口的第二发射端口连接，第三极接地。

3.根据权利要求1所述的网口保护电路，其特征在于，

所述隔离模块包括网络变压器；

所述网络变压器的第一初级端分别与所述网口的第一接收端口、所述网口的第二接收端口连接，所述网络变压器的第二初级端分别与所述网口的第一发射端口以及所述网口的第二发射端口连接，所述网络变压器的次级端用于作为所述信号输出端。

4.根据权利要求1所述的网口保护电路，其特征在于，

所述第一瞬态抑制模块包括第一瞬态电压抑制二极管与第二瞬态电压抑制二极管；

所述第一瞬态电压抑制二极管的两极分别与所述信号输出端中的接收正信号端以及所述信号输出端中的接收负信号端连接；

所述第二瞬态电压抑制二极管的两极分别与所述信号输出端的发射正信号端以及所述信号输出端中的发射负信号端连接。

5.根据权利要求1所述的网口保护电路，其特征在于，

所述网口保护电路还包括退耦模块；

所述退耦模块的两端分别与所述网口以及所述隔离模块连接，所述退耦模块用于消除所述网口与所述隔离模块之间的寄生耦合。

6.根据权利要求5所述的网口保护电路，其特征在于，

所述退耦模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻与第四电阻；

所述第一电阻的两端分别与所述网口的第一发射端口以及所述过电压保护模块的第一端连接，所述第二电阻的两端分别与所述网口的第二发射端口以及所述过电压保护模块的第一端连接，所述第三电阻的两端分别与所述网口的第一发射端口以及所述过电压保护模块的第一端连接，所述第四电阻的两端分别与所述网口的第二发射端口以及所述过电压保护模块的第一端连接。

7.根据权利要求1所述的网口保护电路，其特征在于，

所述网口保护电路还包括第二瞬态抑制模块；

所述第二瞬态抑制模块与所述网口以及所述隔离模块连接，所述第二瞬态抑制模块用于将所述网口的电压进行钳位，以抑制浪涌电流。

8.根据权利要求7所述的网口保护电路，其特征在于，

所述第二瞬态抑制模块包括第三瞬态电压抑制二极管与第四瞬态电压抑制二极管；

所述第三瞬态电压抑制二极管的两极分别与所述网口的第一接收端口以及所述网口的第二接收端口连接；

所述第四瞬态电压抑制二极管的两极分别与所述网口的第一发送端口以及所述网口的第二发射端口连接。

9.根据权利要求1所述的网口保护电路，其特征在于，

所述网口保护电路还包括滤波模块；

所述滤波模块分别与所述隔离模块以及地连接，所述滤波模块用于滤波共模噪音。

10.根据权利要求9所述的网口保护电路，其特征在于，

所述滤波模块包括第五瞬态电压抑制二极管与第一电容；

所述第一电容的两端分别与所述第五瞬态电压抑制二极管的两端连接，所述第一电容的第一端与所述隔离模块连接，所述第一电容的第二端接地。

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