JP2013247700A

JP2013247700A - サージ防護装置

Info

Publication number: JP2013247700A
Application number: JP2012117487A
Authority: JP
Inventors: Naomichi Nakamura; 尚倫中村; Fumihiro Honma; 文洋本間; Yoshiharu Akiyama; 佳春秋山
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2012-05-23
Filing date: 2012-05-23
Publication date: 2013-12-09

Abstract

【課題】本発明は、ＩＰ機器のＬＡＮポートの雷防護対策を行い、ＩＰ機器の通信に影響を及ぼさないサージ防護装置を提供する。
【解決手段】本発明は、ネットワーク側とＩＰ機器側との間に挿入されたサージ防護装置であって、前記ネットワーク側のＬＡＮケーブルが接続された第１のRJ-45コネクタと、前記ＩＰ機器側のＬＡＮケーブルが接続された第２のRJ-45コネクタと、前記第１のRJ-45コネクタに一次側が接続され、前記第２のRJ-45コネクタに二次側が接続された第１乃至第４のETHERNET（登録商標）用パルストランスと、前記第１乃至第４のETHERNET（登録商標）用パルストランスの一次側の各々の中点と接地端子との間に接続された第１乃至第４の抵抗素子とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、サージ防護装置に関し、より詳細には、落雷による雷サージや、高圧線による誘導サージから、ＩＰ機器を保護するための雷防護対策として用いられるサージ防護装置に関する。

従来、ＩＰ機器の雷防護対策として、ＬＡＮケーブルのペア線間に３極避雷管を入れるという技術があった。ここで、ＩＰ機器とはＬＡＮポートを有し、ＬＡＮポートに接続されたＬＡＮケーブルを介してETHERNET（登録商標）で通信を行う機器をいう。ＬＡＮポートはＬＡＮケーブルが接続されるRJ-45コネクタで構成され、RJ-45コネクタは４対８心のＬＡＮケーブルの接続に対応している。

信号伝送方式の１つとして、単一のケーブルを用いて信号を伝送する不平衡伝送が考えられるが、グランドに対する電圧が平衡とならない。そこで１対２本の線を用いて互いに同位相、または互いに逆位相の信号を伝送してペア線間の電圧を平衡に保持する、平衡伝送が採用されている。

しかし平衡伝送であってもペア線には、互いに同位相の信号を伝送する場合に生ずるノーマルモードノイズ、または互いに逆位相の信号（差動信号）を伝送する場合に生ずるコモンモードノイズが依然として存在する。

そこで、良好な平衡を維持するため、ツイストペアケーブルが用いられ、また差動信号の平衡伝送におけるコモンモードノイズを軽減するため、必要に応じてネットワークにおける送信端や受信端にパルストランスを挿入することが知られている。

ＬＡＮケーブルには、ツイストペアケーブルの一種であるＵＴＰケーブルが一般的に用いられる。ＵＴＰケーブルは４対８心で構成され、２対は信号伝送に用いられ、残り２対は予備に用いられる。

パルストランスについては、４対８心のＬＡＮケーブルが接続されるRJ-45コネクタに対応し、ＬＡＮケーブル１本にRJ-45コネクタを介してパルストランス４台が接続される。

図１は、従来のＬＡＮ用雷防護対策装置の構成を表す。従来のＬＡＮ用雷防護装置１００は、ＩＰ機器１１０のＬＡＮポートに接続されたＬＡＮケーブルに挿入されている。第１のRJ-45コネクタ１０１は、ネットワーク側のＬＡＮケーブルが接続され、第２のRJ-45コネクタ１０２は、ＩＰ機器１１０側の第３のRJ-45コネクタ１１１とＬＡＮケーブルで接続されている。第１のRJ-45コネクタ１０１と第２のRJ-45コネクタ１０２との間もＬＡＮケーブルで接続され、各ＬＡＮケーブルのペア線間に３極避雷管１０３がそれぞれ接続されている。また、各３極避雷管１０３は接地端子１０４を介してそれぞれアースに接続されている。そして、ＩＰ機器１１０の第３のRJ-45コネクタ１１１は、ＩＰ機器側のETHERNET（登録商標）用パルストランス１１２の一次側に接続され、ＩＰ機器側のETHERNET（登録商標）用パルストランス１１２の二次側は、ＩＰ機器１１０のＩＣ１１３に接続されている。

これにより、ＬＡＮケーブルからのサージ電流をアース側へ逃がすことが可能となった。

しかし、ＬＡＮケーブルのペア線間に３極避雷管を入れた場合、ＬＡＮケーブルにサージ電流が流れた瞬間の３極避雷管の動作にタイミングのずれ、あるいは片側動作によってペア線間に電位差が発生し、ＩＰ機器が故障してしまうという問題があった。

これを回避する方法として、ペア線間にも避雷回路を設置することが特許文献１に記載されている。

特開２０００−９２６９６号公報

しかしながら、高速伝送を行う通信方式、つまり高周波信号を用いた通信方式の通信線のペア線間に避雷回路を設置することは、線間の平衡度低下による漏話特性の劣化や、信号の伝送損失増加の要因となる場合があった。

上記課題を解決して本発明の目的を達成するため、本発明によるサージ防護装置は、以下の特徴を備える。

請求項１に記載の発明は、ネットワーク側とＩＰ機器側との間に挿入されたサージ防護装置であって、前記ネットワーク側のＬＡＮケーブルが接続された第１のRJ-45コネクタと、前記ＩＰ機器側のＬＡＮケーブルが接続された第２のRJ-45コネクタと、前記第１のRJ-45コネクタに一次側が接続され、前記第２のRJ-45コネクタに二次側が接続された第１乃至第４のETHERNET（登録商標）用パルストランスと、前記第１乃至第４のETHERNET（登録商標）用パルストランスの一次側の各々の中点と接地端子との間に接続された第１乃至第４の抵抗素子とを備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のサージ防護装置であって、前記第１乃至第４の抵抗素子が共通接続された点と前記接地端子との間にバリスタが挿入されたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のサージ防護装置であって、前記第１乃至第４の抵抗素子が共通接続された点と前記接地端子との間に２極避雷管が挿入されたことを特徴とする。

上記の問題を解決するため、ETHERNET（登録商標）用パルストランスの１次側と２次側にRJ-45コネクタ（受け側）を接続し、かつ、 ETHERNET（登録商標）用パルストランスの１次側の中点をアースに接続するという構成の装置をＩＰ機器のLANポートの前段に挿入することで、ＩＰ機器のＬＡＮポートの雷防護対策を行う。ここで、ETHERNET（登録商標）用パルストランスの１次側の中点は、抵抗素子や避雷素子（バリスタや２極避雷管など）を介してアースに接続することで、ＩＰ機器の通信に影響を及ぼさないようにする。また、アースへの接続は、本発明の接地端子が直接アースに接続される場合と、電源や他の機器を介して間接的にアースに接続される場合を含む。

本発明を用いることで、ＬＡＮケーブルから流入するサージ電流をETHERNET（登録商標）用パルストランスの中点を介して、アースに逃がすことができる。これにより、ＬＡＮケーブルのペア線に直接２極避雷管、あるいは３極避雷管を接続することなく、つまり、ペア線間に電位差を生じさせずにＩＰ装置をサージ電流から防護することができるという効果がある。

従来のＬＡＮ用雷防護対策装置の構成図である。抵抗素子を介しアースへ接続する、本発明の第１の実施形態を示す図である。抵抗素子とバリスタを介しアースへ接続する、本発明の第２の実施形態を示す図である。抵抗素子と２極避雷管を介しアースへ接続する、本発明の第３の実施形態を示す図である。本発明の使用の一態様を示す図例である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図２は、抵抗素子２０５を介してアースへ接続する、本発明の第１の実施形態を示す図である。本発明の第１の実施形態において、サージ防護装置２００は、ＩＰ機器２１０のＬＡＮポートに接続されたＬＡＮケーブルに挿入されている。第１のRJ-45コネクタ２０１は、ネットワーク側のＬＡＮケーブルが接続され、第２のRJ-45コネクタ２０２は、ＩＰ機器２１０側の第３のRJ-45コネクタ２１１とＬＡＮケーブルで接続されている。第１のRJ-45コネクタ２０１は、サージ防護装置側のETHERNET（登録商標）用パルストランス２０３の一次側にそれぞれ接続され、サージ防護装置側のETHERNET（登録商標）用パルストランス２０３の一次側のそれぞれの中点に、各抵抗素子２０５がそれぞれ接続されている。各抵抗素子２０５は、接地端子２０４を介してアースにそれぞれ接続され、第２のRJ-45コネクタ２０２は、サージ防護装置側のETHERNET（登録商標）用パルストランス２０３の二次側にそれぞれ接続されている。そして、ＩＰ機器２１０の第３のRJ-45コネクタ２１１は、ＩＰ機器側のETHERNET（登録商標）用パルストランス２１２の一次側にそれぞれ接続され、ＩＰ機器側のETHERNET（登録商標）用パルストランス２１２の二次側は、ＩＰ機器２１０のＩＣ２１３にそれぞれ接続されている。

これにより、ＬＡＮケーブルから流入するサージ電流をサージ防護装置側のETHERNET（登録商標）用パルストランス２０３の中点を介して、アースに逃がすことができる。

サージ防護装置側のETHERNET（登録商標）用パルストランス２０３の一次側中点とアースとの間に接続された抵抗素子２０５の抵抗値は、例えば７５Ωが考えられる。これは、ＩＰ機器に用いられるETHERNET（登録商標）用パルストランスは、中点を７５Ωの抵抗素子と１０００pFのコンデンサを介して基板グランド（装置内の電子基板のグランド）に接続することが推奨されているからである。そこで、本発明のサージ防護装置２００は、サージ防護装置側のETHERNET（登録商標）用パルストランス２０３の中点に接続された抵抗素子２０５を介してサージ電流を流すことが可能な、地面に接地したアース等に接続する。また、７５Ω程度の抵抗素子を介してアースに接続すれば、伝送信号にロスはない。

（第２の実施形態）
図３は、抵抗素子３０５とバリスタ３０６を介したアースへ接続する、本発明の第２の実施形態を示す図である。図３の構成図は、図２の抵抗素子２０５とアースとの間に、避雷素子であるバリスタ３０６を接続した構成図である。サージ防護装置３００の各部分とＩＰ機器３１０については説明済みのため詳細は省略する。

アースに避雷素子を挿入しない図２の第１の実施形態では、避雷素子を用いていないため、アースからサージを含めた何らかの電流が流入する可能性がある。アースに避雷素子を挿入する第２の実施形態では、アースに避雷素子として、バリスタ３０６を挿入することで、アース側からの電流の流入を防止できる。

（第３の実施形態）
図４は、抵抗素子４０５と２極避雷管４０６を介したアースへ接続する、本発明の第３の実施形態を示す図である。図４の構成図は、図２の抵抗素子２０５とアースとの間に、避雷素子である２極避雷管４０６を接続した構成図である。サージ防護装置４００の各部分とＩＰ機器４１０については説明済みのため詳細は省略する。

図４の第３の実施形態では、アースに避雷素子として、２極避雷管４０６を挿入することで、図３の第２の実施形態と同様、アース側からの電流の流入を防止できる。

図５は、本発明の使用の一態様を示す図例であり、第１乃至第３の実施形態を概略した斜視図で表す。図５のように、第１のＬＡＮケーブル５２１から流れてきたサージ電流を、サージ防護装置５００を通り接地端子５０４を介してアース端子５３０へ逃がすことが可能となる。これによりサージ防護装置５００に第２のＬＡＮケーブル５２２で接続されたＩＰ機器５１０をサージから防護することができる。

１００従来のＬＡＮ用雷防護装置
１０１，２０１，３０１，４０１第１のRJ-45コネクタ
１０２，２０２，３０２，４０２第２のRJ-45コネクタ
１０３３極避雷管
１０４，２０４，３０４，４０４，５０４接地端子
１１０，２１０，３１０，４１０，５１０ＩＰ機器
１１１，２１１，３１１，４１１第３のRJ-45コネクタ
１１３，２１３，３１３，４１３ＩＣ
２００，３００，４００，５００サージ防護装置
２０３，３０３，４０３サージ防護装置側のETHERNET（登録商標）用パルストランス
２０５，３０５，４０５抵抗素子
１１２，２１２，３１２，４１２ＩＰ機器側のETHERNET（登録商標）用パルストランス
３０６バリスタ
４０６２極避雷管
５２１第１のＬＡＮケーブル
５２２第２のＬＡＮケーブル
５３０アース端子

Claims

ネットワーク側とＩＰ機器側との間に挿入されたサージ防護装置であって、
前記ネットワーク側のＬＡＮケーブルが接続された第１のRJ-45コネクタと、
前記ＩＰ機器側のＬＡＮケーブルが接続された第２のRJ-45コネクタと、
前記第１のRJ-45コネクタに一次側が接続され、前記第２のRJ-45コネクタに二次側が接続された第１乃至第４のETHERNET（登録商標）用パルストランスと、
前記第１乃至第４のETHERNET（登録商標）用パルストランスの一次側の各々の中点と接地端子との間に接続された第１乃至第４の抵抗素子と
を備えたことを特徴とするサージ防護装置。
前記第１乃至第４の抵抗素子が共通接続された点と前記接地端子との間にバリスタが挿入されたことを特徴とする請求項１に記載のサージ防護装置。
前記第１乃至第４の抵抗素子が共通接続された点と前記接地端子との間に２極避雷管が挿入されたことを特徴とする請求項１に記載のサージ防護装置。