CN219739960U - 一种集成式信号端口强电磁脉冲防护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电路保护装置，具体涉及一种集成式信号端口强电磁脉冲防护装置，用于解决当前指挥信息通信系统中E1信号、电话信号、以太网信号端口等设备抗强电磁防护能力弱、防护手段欠缺的不足之处。该集成式信号端口强电磁脉冲防护装置在壳体上集成有E1信号端口、电话信号端口、以太网端口，并在壳体内设置通用信号防护模块和以太网防护模块用于防护。本实用新型能够有效解决指挥信息系统抗强电磁脉冲防护能力弱、防护手段欠缺的问题，保证E1信号、电话信号以及以太网信号在强电磁脉冲环境下高质量传输。
Description
技术领域
本实用新型涉及电路保护装置，具体涉及一种集成式信号端口强电磁脉冲防护装置。
背景技术
随着信息化进程加速发展，指挥信息系统加装的敏感电子设备越来越多。当强电磁脉冲通过端口进入指挥信息系统，会对电子设备造成严重威胁，损伤指挥信息系统的接口及内部电路/芯片，从而毁伤或干扰指挥信息系统装备，特别是具有E1信号、电话信号、以太网信号端口等设备抗强电磁防护能力弱、防护手段欠缺，如果不采取防护措施，将会危及到指挥信息系统的稳定、可靠运行。
实用新型内容
本实用新型的目的是解决当前指挥信息通信系统中E1信号、电话信号、以太网信号端口等设备抗强电磁防护能力弱、防护手段欠缺的不足之处，提供一种集成式信号端口强电磁脉冲防护装置。
为了解决上述现有技术所存在的不足之处，本实用新型提供了如下技术解决方案：
一种集成式信号端口强电磁脉冲防护装置，包括壳体、设置在壳体前端的多个信号输入端口、设置在壳体后端且与多个信号输入端口一一对应设置的多个信号输出端口，以及设置在壳体内部的防护模块；
其特殊之处在于：所述多个信号输入端口包括多个通用信号端口和多个以太网端口；所述通用信号端口包括E1信号端口、电话信号端口；
所述防护模块包括通用信号防护模块和以太网防护模块；
所述通用信号防护模块包括多个位于每个通用信号端口与对应信号输出端口之间的通用信号滤波电路，每个通用信号滤波电路的输入端与输出端之间依次设置有通用第一级防护、通用限流电路、通用第二级防护、通用第三级防护；
所述通用第一级防护包括连接在对应通用信号端口与保护地PE之间的气体放电管组合；所述通用第二级防护包括连接在对应通用信号端口与保护地PE之间的固体二极管组合；所述通用第三级防护包括连接在对应通用信号端口与对应信号输出端口之间的滤波电路；
所述以太网防护模块包括多个位于每个以太网端口与对应信号输出端口之间的以太网信号滤波电路，每个以太网信号滤波电路的输入端与输出端之间依次设置有以太网第一级防护、以太网第二级防护、以太网限流电路、以太网第三级防护；
所述以太网第一级防护包括分别设置在输入正极T+与保护地PE之间、输入负极T-与保护地PE之间的气体放电管G1、气体放电管G2；
所述以太网第二级防护包括多个快恢复二极管、多个半导体放电管构成的串联电路；
所述以太网第三级防护包括：网络变压器LX，以及设置在网络变压器的输出端与保护地PE之间的静电阻抗器ESD1、静电阻抗器ESD2。
进一步地，每个所述通用信号端口与对应信号输出端口均包括电源、信号+、信号-和电源地GND；
所述通用第一级防护包括：四个分别设置在信号+的输入端与保护地PE之间、信号-的输入端与保护地PE之间、电源的输入端与保护地PE之间、电源地GND的输入端与保护地PE之间的气体放电管G；
所述通用第二级防护包括：四个分别设置在信号+与保护地PE之间、信号-与保护地PE之间、电源与保护地PE之间、电源地GND与保护地PE之间的固体二极管D；
所述通用第三级防护包括：串联在电源输入端与输出端之间的电感L1、跨接在信号+与信号-之间的共模电感LX1，以及三个分别设置在电源、信号+、信号-的输出端与保护地PE之间的滤波电容C1。
进一步地，所述通用限流电路包括：两个分别串联在信号+的输入端与共模电感LX1之间、信号-的输入端与共模电感LX1之间的抗浪涌电阻R。
进一步地，所述串联电路包括快恢复二极管D1、快恢复二极管D2、半导体放电管TSS1、半导体放电管TSS2；所述快恢复二极管D1的负极连接输入正极T+，快恢复二极管D1的正极通过半导体放电管TSS1连接输入负极T-；快恢复二极管D2的负极连接输入负极T-，快恢复二极管D2的正极通过半导体放电管TSS1连接输入正极T+。
进一步地，所述以太网限流电路包括：分别串联在输入正极T+与网络变压器LX之间、输入负极T-与网络变压器LX之间的抗浪涌电阻R1、抗浪涌电阻R2。
进一步地，所述抗浪涌电阻R1、抗浪涌电阻R2的阻抗均为千兆级。
进一步地，所述气体放电管G、气体放电管G1、气体放电管G2的极间绝缘电阻≥1000MΩ，寄生电容≤0.5pF，耐压范围为75V～3500V。
进一步地，所述固体二极管D、快恢复二极管D1、快恢复二极管D2的响应时间为ns级。
进一步地，所述壳体底部两侧均设置有连接板。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
(1)本实用新型一种集成式信号端口强电磁脉冲防护装置，在壳体上集成有E1信号端口、电话信号端口、以太网端口，并在壳体内设置通用信号防护模块和以太网防护模块用于防护；本实用新型针对强电磁脉冲上升沿快、能量高的特点，采用逐级衰减逐级防护设计，首先降低脉冲传播速度，消除大部分能量，对残余峰值进行整流，保证输出低于损伤阈值；随后针对杂波干扰进行滤波处理；本实用新型能够有效解决指挥信息系统抗强电磁脉冲防护能力弱、防护手段欠缺的问题，保证E1信号、电话信号以及以太网信号在强电磁脉冲环境下高质量传输。
(2)本实用新型一种集成式信号端口强电磁脉冲防护装置中，通用信号防护模块包括多个通用信号滤波电路，用于防护E1信号和电话信号，每个通用信号滤波电路包括依次设置的通用第一级防护、通用限流电路、通用第二级防护、通用第三级防护，通用第一级防护、通用限流电路、通用第二级防护作为瞬态抑制电路，用于将电流限制在一定范围内，保证输出的残余电压和电流到最小；通用第三级防护作为稳态抑制电路，用于滤波。
(3)本实用新型一种集成式信号端口强电磁脉冲防护装置中，以太网防护模块包括多个以太网信号滤波电路，每个以太网信号滤波电路包括依次设置的以太网第一级防护、以太网第二级防护、以太网限流电路、以太网第三级防护，以太网第一级防护、以太网第二级防护、以太网限流电路作为瞬态抑制电路，用于消除高压大电流的浪涌电流、抑制差模干扰，以太网第三级防护作为稳态抑制电路，用于对雷电电流分量进行隔直流、滤除电流分量，以及进行再次的残压限制。
附图说明
图1为本实用新型一种集成式信号端口强电磁脉冲防护装置实施例的结构示意图；
图2为图1的左视图；
图3为图1的俯视图；
图4为本实用新型实施例中通用信号滤波电路的示意图；
图5为本实用新型实施例中以太网信号滤波电路的示意图。
附图标记说明如下：1-壳体；2-电话信号端口；3-E1信号端口；4-以太网端口；5-连接板。
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地说明。
如图1至图3所示，一种集成式信号端口强电磁脉冲防护装置，包括壳体1、设置在壳体1前端的22个信号输入端口、设置在壳体1后端的22个信号输出端口、设置在壳体1内部的防护模块，以及设置在壳体1底部两侧的连接板5。
22个信号输入端口包括20个通用信号端口和2个以太网端口4；20个通用信号端口分为8个水平等距排列的E1信号端口3、12个水平等距排列的电话信号端口2。
防护模块包括通用信号防护模块和以太网防护模块。
通用信号防护模块包括20个位于每个通用信号端口与对应信号输出端口之间的通用信号滤波电路。
参照图4，本实施例中2个通用信号滤波电路为一组进行滤波防护，P2、P4均输入E1信号，或均输入电话信号；每个通用信号端口与对应信号输出端口均包括电源、信号+、信号-和电源地GND，每个通用信号滤波电路中电源与电源地GND共用。
对于每个通用信号滤波电路，其输入端与输出端之间依次设置有通用第一级防护、通用限流电路、通用第二级防护、通用第三级防护，具体设置如下：
通用第一级防护包括：四个分别设置在信号+的输入端与保护地PE之间、信号-的输入端与保护地PE之间、电源的输入端与保护地PE之间、电源地GND的输入端与保护地PE之间的气体放电管G；
通用限流电路包括：两个分别串联在信号+的输入端与共模电感LX1之间、信号-的输入端与共模电感LX1之间的抗浪涌电阻R；
通用第二级防护包括：四个分别设置在信号+与保护地PE之间、信号-与保护地PE之间、电源与保护地PE之间、电源地GND与保护地PE之间的固体二极管D；
通用第三级防护包括：串联在电源输入端与输出端之间的电感L1、跨接在信号+与信号-之间的共模电感LX1，以及三个分别设置在电源、信号+、信号-的输出端与保护地PE之间的滤波电容C1，通用第三级防护用于抑制信号线和小功率电源线的高频噪声和尖峰干扰，进一步减小强电磁脉冲干扰，将残余能量控制到最低。
以太网防护模块包括2个位于每个以太网端口4与对应信号输出端口之间的以太网信号滤波电路。
对于每个以太网信号滤波电路，其输入端与输出端之间依次设置有以太网第一级防护、以太网第二级防护、以太网限流电路和以太网第三级防护，具体设置如下：
以太网第一级防护包括：分别设置在输入正极T+与保护地PE之间、输入负极T-与保护地PE之间的气体放电管G1、气体放电管G2，用于泄放大电流；
以太网第二级防护包括：快恢复二极管D1、快恢复二极管D2、半导体放电管TSS1、半导体放电管TSS2的串联组合，用于降低寄生电容，并起到有效的防护作用；其中快恢复二极管D1的负极连接输入正极T+，快恢复二极管D1的正极通过半导体放电管TSS1连接输入负极T-；快恢复二极管D2的负极连接输入负极T-，快恢复二极管D2的正极通过半导体放电管TSS1连接输入正极T+；
以太网限流电路包括：分别串联在在输入正极T+与网络变压器LX之间、输入负极T-与网络变压器LX之间的抗浪涌电阻R1、抗浪涌电阻R2，抗浪涌电阻R1、抗浪涌电阻R2的阻抗均为千兆级；
以太网第三级防护包括：网络变压器LX，以及设置在网络变压器的输出端与地之间的静电阻抗器ESD1、静电阻抗器ESD2；网络变压器LX，针对雷电电流分量进行隔直流，滤除电流分量，并结合静电阻抗器ESD1、静电阻抗器ESD2进行再次的残压限制，从而最终解决以太网防护问题。
气体放电管G、气体放电管G1、气体放电管G2的极间绝缘电阻≥1000MΩ，寄生电容≤0.5pF，对高频信号无影响、响应时间约2us，通流约10kA，耐压范围为75V～3500V。固体二极管D、快恢复二极管D1、快恢复二极管D2的响应时间为ns级，且具有浪涌吸收力强、双向对称、可靠性高的特点。
Claims (9)
1.一种集成式信号端口强电磁脉冲防护装置，包括壳体(1)、设置在壳体(1)前端的多个信号输入端口、设置在壳体(1)后端且与多个信号输入端口一一对应设置的多个信号输出端口，以及设置在壳体(1)内部的防护模块；
其特征在于：所述多个信号输入端口包括多个通用信号端口和多个以太网端口(4)；所述通用信号端口包括E1信号端口(3)、电话信号端口(2)；
所述防护模块包括通用信号防护模块和以太网防护模块；
所述通用信号防护模块包括多个位于每个通用信号端口与对应信号输出端口之间的通用信号滤波电路，每个通用信号滤波电路的输入端与输出端之间依次设置有通用第一级防护、通用限流电路、通用第二级防护、通用第三级防护；
所述通用第一级防护包括连接在对应通用信号端口与保护地PE之间的气体放电管组合；所述通用第二级防护包括连接在对应通用信号端口与保护地PE之间的固体二极管组合；所述通用第三级防护包括连接在对应通用信号端口与对应信号输出端口之间的滤波电路；
所述以太网防护模块包括多个位于每个以太网端口(4)与对应信号输出端口之间的以太网信号滤波电路，每个以太网信号滤波电路的输入端与输出端之间依次设置有以太网第一级防护、以太网第二级防护、以太网限流电路、以太网第三级防护；
所述以太网第一级防护包括分别设置在输入正极T+与保护地PE之间、输入负极T-与保护地PE之间的气体放电管G1、气体放电管G2；
所述以太网第二级防护包括多个快恢复二极管、多个半导体放电管构成的串联电路；
所述以太网第三级防护包括：网络变压器LX，以及设置在网络变压器的输出端与保护地PE之间的静电阻抗器ESD1、静电阻抗器ESD2。
2.根据权利要求1所述的一种集成式信号端口强电磁脉冲防护装置，其特征在于：每个所述通用信号端口与对应信号输出端口均包括电源、信号+、信号-和电源地GND；
所述通用第一级防护包括：四个分别设置在信号+的输入端与保护地PE之间、信号-的输入端与保护地PE之间、电源的输入端与保护地PE之间、电源地GND的输入端与保护地PE之间的气体放电管G；
所述通用第二级防护包括：四个分别设置在信号+与保护地PE之间、信号-与保护地PE之间、电源与保护地PE之间、电源地GND与保护地PE之间的固体二极管D；
所述通用第三级防护包括：串联在电源输入端与输出端之间的电感L1、跨接在信号+与信号-之间的共模电感LX1，以及三个分别设置在电源、信号+、信号-的输出端与保护地PE之间的滤波电容C1。
3.根据权利要求2所述的一种集成式信号端口强电磁脉冲防护装置，其特征在于：所述通用限流电路包括：两个分别串联在信号+的输入端与共模电感LX1之间、信号-的输入端与共模电感LX1之间的抗浪涌电阻R。
4.根据权利要求3所述的一种集成式信号端口强电磁脉冲防护装置，其特征在于：所述串联电路包括快恢复二极管D1、快恢复二极管D2、半导体放电管TSS1、半导体放电管TSS2；所述快恢复二极管D1的负极连接输入正极T+，快恢复二极管D1的正极通过半导体放电管TSS1连接输入负极T-；快恢复二极管D2的负极连接输入负极T-，快恢复二极管D2的正极通过半导体放电管TSS1连接输入正极T+。
5.根据权利要求4所述的一种集成式信号端口强电磁脉冲防护装置，其特征在于：所述以太网限流电路包括：分别串联在输入正极T+与网络变压器LX之间、输入负极T-与网络变压器LX之间的抗浪涌电阻R1、抗浪涌电阻R2。
6.根据权利要求5所述的一种集成式信号端口强电磁脉冲防护装置，其特征在于：所述抗浪涌电阻R1、抗浪涌电阻R2的阻抗均为千兆级。
7.根据权利要求2至6任一所述的一种集成式信号端口强电磁脉冲防护装置，其特征在于：所述气体放电管G、气体放电管G1、气体放电管G2的极间绝缘电阻≥1000MΩ，寄生电容≤0.5pF，耐压范围为75V～3500V。
8.根据权利要求4至6任一所述的一种集成式信号端口强电磁脉冲防护装置，其特征在于：所述固体二极管D、快恢复二极管D1、快恢复二极管D2的响应时间为ns级。
9.根据权利要求1至6任一所述的一种集成式信号端口强电磁脉冲防护装置，其特征在于：所述壳体(1)底部两侧均设置有连接板(5)。
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