智能电视千兆以太网的浪涌防护方案设计思路

    典型智能电视与传统电视的主要区别是通过以太网接入互联网的联网功能。千兆以太网已广泛应用于新型智能电视。它工作在125MHz频率，用四对双绞线进行收发(全双工)。它采用一种双向的五级编码机制，该机制需要一个复杂的PHY芯片组。最新的以太网PHY芯片组一般都采用65nm或45nm工艺制作。这些更小的技术节点可实现更高的性能，但也增加了对带电电缆、闪电或“人体”静电所引起致命破坏的敏感性。

　　过去，ESD和CDE一直是计算机或消费电子产品中以太网接口的最典型瞬变威胁。闪电或浪涌保护主要用于通信基础设施。近年来，由于技术的进步，计算机与消费电子产品越来越便宜。当全球大多数人都能拥有自己的计算机或电视机，这些电器产品被带入一个需考虑瞬变威胁的不利环境中。中国现已强制要求销往某些农村地区的电子产品应具备以太网浪涌保护功能。新标准可确保昂贵的产品具有合理的使用寿命，以及使用该产品的家庭的安全性。中国的浪涌测试采用金属性保护(线间)或纵向保护(线至地)波形。波形被定义为具有10μs的上升时间和700μs的衰减时间，客户定义的开路电压不低于1kV。正、负极性的浪涌都要进行测试。要达到合格标准，设备必须在浪涌测试后仍然能够继续工作。

　　以太网端口包括变压器以及共模扼流圈，用于将PHY连接至外部世界。变压器与扼流圈都可以是分立器件，但集成方案(包含RJ-45接口、电阻和电容)正变得日益普及。在任何情况下，变压器都将提供对外部电压的高水平共模隔离，但不提供线间浪涌保护。对于线间(线与线)浪涌，电流将流入一根导线，穿过变压器再返回至源头。电流流过时会给线端(RJ-45端)的变压器绕组充电。一旦浪涌消失，线端绕组将停止充电，并将其存储的能量传送给PHY芯片所在的芯片端。传送到PHY端的脉冲信号很可能会损坏PHY芯片。

　　实现以太网收发器的可靠保护需要采用一组外部保护器件，它可以吸收预期的瞬变能量，将进入的浪涌快速地降低到安全电平，但在正常工作情况下对系统没有影响。为保证差分线对的信号完整性，必须对电容性负载与封装进行优化。另外，每个最新以太网部署都会用到更高密度的电路板，因而要求保护方案占用更小的电路板空间。

一、应用背景： 

1.全球气候变暖，雷雨天气增多。 

2.网络设备雷击损坏后，危害大。 

3.网络设备雷击损害后，维修成本高。 

4.高浪涌防护设备成为行业趋势。 

二、防护电路图： 

使用硕凯器件： 

陶瓷气体放电管：

GDT【UN1206-200ASMD】直流标称电压200±30%V，冲击电流（8/20μs）0.5KA，电容值＜0.5pF，电阻＞100MΩ 

GDT【UN1812-90CSMD】直流标称电压90±20%V，冲击电流（8/20μs）2.0KA，电容值＜1.0pF，电阻＞1GΩ

瞬态抑制二极管：

TVS【SLVU2.5-8】Vrwm：2.5V，Vb：3.0V，防静电能力（接触/空气）：30KV/30KV，结电容（f=1MHz）：3.0pF，封装：SOP-08，超低漏电流 

三、方案应用： 

1.工业/家用电脑/笔记本 

2.交换机/路由器 

3.枪机设备 

4.网络打印机 

5.机顶盒 

6.智能交通系统 

7.其他含以太网端口设备 

四、方案说明及注意事项： 

1.此方案采用GDT在变压器前端做共模（八线）浪涌防护。 

2.网络变压器后级用体积小，结电容低的TVS吸收差模能量，该TVS反应时间快，兼顾防护静电功能。 

3.符合802.11电气标准。 

4.满足IEC61000-4-5、GBT17626.5等浪涌测试标准。 

5.满足IEC61000-4-2、GBT17626.2等静电测试标准。