LED驱动电源雷击浪涌防护
产品应用对照表-通信与网络
机顶盒保护方案
RS232 保护方案
信号端的浪涌防护方案(RS232、RS485 )
SDI 浪涌保护方案
信号线路与天溃防雷电路方案
CPE 系统的防护方案

LED驱动电源雷击浪涌防护

根据 USB2.0 标准,符合 USB 的电源应当在 4.75V 至 5.25V 之间并提供至少为 0.5A 的连续电流。
但是,仍可能发生一些故障,容易损坏未采取保护措施的下游电子线路。典型的故障包括:感应式尖峰电压、连接到高电压充电器上(用户操作失误)、连接到供电质量遭受污染的电源。虽然典型的计算器电源的电压控制在 5V +/- 5% ,但这并不意味着 USB 端口的电压不会超过 5.25V 。感应发生的电压尖峰值可以超过 8V ,并损坏未采取保护措施的外设。尖峰电压现象发生在电源总线上存在一定的电感且电流发生了快速变化的情况下。电流的快速改变可能来自于外设热插拔、内部系统关机、或其它内部供电波动现象。电
感可能是在设计上采用了磁性部件而产生,也有可能是由于电缆较长以及其它电源总线组成部件所引发。电源总线的电感值越大,在外设内产生的尖峰电压现象就越严重。简言之,USB 设备可能承受超过 5V 的电压,并应当针对这种情况采取保护措施。


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产品应用对照表-通信与网络

音特电子保护器件应用于网络与电信方面:
1、 ADSL调制解调器
 2、时钟管理与分配
 3、会议免提电话
 4、DSL线卡
 5、数字用户线路接入复用器
 6、程控用户交换机
 7、POTS线卡
 8、以太网供电(PoE)无线接入点
 9、交换机/路由器
 10、T1/E1路由器线卡
 11、VoIP电话

如下列表为音特电子保护器件应用于通信与网络部分产品:



欢迎与音特技术工程师探讨,以及申请免费样品!


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机顶盒保护方案

机顶盒(Set Top Box, 简称 STB),是一个连接电视机与外部信号源的设备。它可以将压缩的数字信号转成电视内容,并在电视机上显示出来。从最初只是接收数字电视信号的简单功能机顶盒到如今功能繁多的各种机顶盒高清播放器,随着机顶盒技术的发展,如今的机顶盒在数据支持上能完成诸多高清,交互,多模,多格式的解码。而在接口方面,为获得更多的数据来源,设备普遍也能够提供许多种类的选择,一般都能够支持 USB、HDMI、以太网接口、硬盘接口等。


      不同类型接口的支持,使得如今的高清播放器的娱乐功能日益强大,但是也带来了诸多对不同接口保护的要求。我们知道各种数据类型的接口在热插拔的过程中都容易受到过压过流静电等许多故障状态的影响,机顶盒和高清播放器的厂家必须在产品的设计过程中考虑到不同的意外因素,而在接口的输入端增加相对应的保护,这样才能减少产品的返修率,并给客户提供良好的使用体验。我们接下来将会针对于这些在机顶盒上常见的接口来看一下使用什么保护器件能够很好的保护设备。

 

      首先是 USB 的接口,无论是 USB2.0 还是目前逐渐普及的 USB3.0,USB 接口是我们最常见并且使用最广泛的数据接口。在便捷的使用过程中,我们也会经常遇到一些故障状态,其中比较常见的就是由于 USB 从设备短路故障而导致的 USB 主设备的损伤,使用 PPTC(自恢复保险丝)器件是一个高性价比的防护方案,在短路故障状态下,PPTC 器件能够快速的动作从低阻态转为高阻态,从而限制电流保护 USB 的设备。另一种 USB 常见的故障是由静电噪音带来的,在热插拔的过程中,静电的影响非常的明显,为减少静电给电路带来的影响,我们可以使用 ESD (硅基 ESD 保护器件),ESD 件电容低、钳位电压低、ESD 抵抗能量高、封装尺寸小,是 USB 接口静电防护的理想选择。下图 1 1.是在 USB 端口上使用 PPTC自恢复保险丝 ESD静电保护的典型应用。

是在 USB 端口上使用 PPTC自恢复保险丝与 ESD静电保护的典型应用

 HDMI 也是如今非常流行的一种多媒体信号接口,类似于 USB 的接口,HDMI 接口在使用过程中也容易受到短路过流,静电等各种故障状态,同样我们可以使用 PPTC自恢复保险丝 ESD 静电来保护接口免受故障的侵扰。如图 2,在 HDMI 端口的电源线上使用 PPTC自恢复保险丝进行过流保护,在其他的信号线上使用多通道的 ESD 防护静电。

 HDMI 端口的电源线上使用 PPTC自恢复保险丝进行过流保护



      许多机顶盒设备会有直流电源输入端需要使用 AC/DC 适配器供电而我们的生活中有太多的设备需要类似的适配器供电不同的适配器可能有不同的供电电压功率甚至于电源的正负极性适配器的错误使用会给设备带来严重的损坏另外在适配器插拔过程中形成的尖峰噪音也会给负载电路带来伤害对于类似电源口的保护,音特电路保护部的 PPTC自恢复保险丝 TVS 瞬态抑制二极管系列器件,作为一种表面贴装的独立器件,能够同时完成过压,过流, 电源误接电源逆接等多方位的保护小体积的设计使其十分适用于空间狭小的薄型紧凑型环境在故障状态时, 瞬态抑制二极管能快速有效的钳位电压并分流故障电流,而 PPTC 自恢复保险丝组件则可以继而快速的关断过大的电流从而帮助保护瞬态抑制二极管和下游电子组件。下图3描述了 直流输入端口保护的典型应用。


直流输入端口保护的典型应用

       对于机顶盒设备上的 RJ45 端口,同样考虑到因为频繁插拔时由于静电而导致的设备损害,在端口也可以增加上 ESD 器件来保护静电干扰。图4分别展示了在 10/100baseT 1G Ethernet 上使用 ESD 器件进行保护的应用。

ESD器件进行保护的应用


        对于机顶盒上的 xDSL 端口,可以考虑使用气体放电管 (GDT) 器件与 PPTC 器件组合的电路来保护设备。GDT 器件可以在电路的一级保护中使用,在雷击保护中可以起到暂态的过电流和限制过电压的作用,而PPTC 器件可以在电力线碰触保护中,对过流故障起到很好的保护作用。图5电路是使用 PPTC自恢复保险丝 GDT气体放点管器件进行雷击及电力线碰触保护的典型应用。

GDT器件进行雷击及电力线碰触保护的典型应用


   综上所诉,当今的机顶盒已经能够提供各种各样的多媒体娱乐功能,而在同时我们也关注到,设备需要支持多种数据接口来帮助获得各种多媒体的数据资源,怎样更好的提供这些接口的保护是设备是否能给客户提供良好使用体验的关键。


产品关键词:TVS瞬态抑制二极管、PPTC自恢复保险丝、GDT气体放电管、ESD静电保护二极管。

其他解决方案:选型指南解决方案


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音特电子解决方案:www.yint.com.cn



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RS232 保护方案


      RS232 美国电子工业协会(EIA)、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备(DTE)和数据通讯设备(DCE)之间串行二进制数据交换接口技术标准”。它在通信设备上作为调试口,板间通信接口和监控信号接口,传输距离比较短,调试使用比较频繁, 经常带电插拔,因此接口会收到过电压,过电流的冲击;做短距离传输连接使用,有时会感应到雷击强电磁电殒干扰,从而导致接口芯片损坏,上海音特针对 RS232 传输特点制定解决方案:

1.防雷保护器的总体要求

1.在正常运行时,雷电保护器的接入应不影响信号的正常传输,雷电保护器的对地阻抗应非常大,串连在电路中的阻抗应非常小。
2.在雷电袭击通信总线时,雷电保护器应发挥良好的电压钳位作用,其钳位电压应低于后端控制芯片或其它电器件的耐受电压水平。
3.在抑制雷电袭击过程中,雷电保护器自身应完好无损。
4.雷电保护器对雷电袭击应具有足够快的响应速度

2.RS232 防雷过压 + 带电拔插 + 静电保护

        综合防护:


    器件选择:GDT:INT3R090L 或 INT3R090M:

     TVS瞬态抑制二极管: 根据供电电源选择,一般±12V 的选择SMBJ12CA 或者 P6KE15CA。
    注意 TVS瞬态抑制二极管的选择,使用 TVS二极管SMBJ24CA,但是当波特率比较高时,由于 TVS 有较大的结电容, 会影响信号的发送与接收,当波特率大于 9600,不建议使用 TVS二极管,具体可见测试报告。
     PPTC自恢复保险丝:60V-010 或 SMD1206-010 满足: IEC61000-4-5 10/700US 6KV /150A 1.2/50US&8/20US 6KV /3KA/IEC61000-4-2 CONTACT DISCHARGE :8KV AIR DISCHARGE:15KV。
具体数据可下载文档观看。
关键词:RS232 保护方案、TVS瞬态抑制二极管、PPTC自恢复保险丝。
其他解决方案:接口通用方案
音特电子研发组:www.yint.com.cn
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信号端的浪涌防护方案(RS232、RS485 )

1.RS232 防护电路

1.1防雷等级很高,使用TVS二极管,寄生电容较高,对速率有一定影响。

RS232 防护电路


1.2防雷等级较高,使用半导体放电管,寄生电容低。

RS232 防护电路


1.3防静电设计

RS232 防护电路



2.RS485 防护电路 

2.1常用常规的485防护方案,防护等级很高,使用 TVS,对节点数和通讯速率有影响。

常规的485防护方案

2.2使用半导体放电管,结电容较低,对485通讯影响较小,防护等级较高

2.3静电防护方案

 静电防护方案

2.4带电力线误搭接功能的两种方案 


3.百兆网络浪涌防护方案 

百兆网络浪涌防护方案


器件推荐:

气体放电管

ESD

R1,2,3,4

3R090L

ESDLC3V3D3B

ESDSLVU2.8-4

可不加,2欧姆左右 



3.1成本较低的方案 

器件推荐:

前端大通流器件选择 

ESD

R1,2,3,4

气放管2R090L或者SMD1812-091
或者使用半导体放电管P2300SCL成本更低

 

ESDLC3V3D3B

或者ESDSLVU2.8-4

 

可不加,2 欧姆左右 


4.千兆网浪涌防护方案 


千兆网浪涌防护方案

  器件推荐 

气体放电管

ESD

R1~8

3R090L

ESDLC3V3D3B或者ESDSLVU2.8-4

可不加,2欧姆左右 


选型方案

关注公众号:音特电子,轻松了解电路方案。

关键词:ESD静电保护元件、GDT气体放电管、半导体放电管。

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SDI 浪涌保护方案

保护方案:


方案说明:

此方案使用在SDI信号线上,因为线路频率很高,对寄生电容要着重考虑。

方案采用二级防护,第一级使用气体放电管做粗保护,气体放电管具有吸收浪涌能力强,寄生电容很低的特点,一般1pf以下。第二级保护使用ESD器件ESDLC5V0D3B做细保护,它具有箝位电压精准,寄生电容低的特点2pf左右。中间耦合使用PPTC SMD1206-012,也可以起到防过流的作用。

GDT气体放电管SMD1812-091或者2R090L-5.5×6

PPTC自恢复保险丝SMD1206-012

ESD:ESDLC5V0D3B

R:限流电阻,可不选,加上保护效果更好,阻值几个欧姆即可。

符合标准:

IEC61000-4-5  10/700US 6KV /150A

IEC61000-4-2  CONTACT DISCHARGE :8KV AIR DISCHARGE:15KV



产品中心

公众号:yintdz,轻松了解。

关键词:SDI、浪涌保护、ESD、PPTC、GDT。

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信号线路与天溃防雷电路方案

1.信号线路防雷电路




      ①R1、R2 金属氧化膜电阻(2W-4.3~5.1Ω),也可以用冷态电阻相当的正温度系数热敏电阻(如:自恢复保险丝:LP60-010/030,LB180(U));
     ②陶瓷气体放电管、、半导体过压保护器(只适用于电路中没有连续直流电压的场合) 的直流击穿电压根据信号电压幅度选择;
     ③本电路适用于传输高频/高速信号(最高频率可达 20MHZ)。采用低电容 TVS二极管或半导体过压保护器。传输频率/速率≥10MHz,Cj≤60pF;传输频率/速率≥100MHz,Cj≤20pF;

4.天溃防雷

     ①保护效果很好,残压低,可以同时传送电源,适用于天线带放大器或不带放大器的场合。
     ②腔体和输入、输出接头是根据系统所用接头类型、传输信号频率范围专门设计加工的。在户外使用时,腔体、接头和盖板都必须设计成防水的。
     ③陶瓷气体放电管一般选用通流容量20kA、直流击穿电压90V的,压敏电阻一般选用20D100K型;
TVS管击穿电压根据传输直流电压或交流电压峰值选取(VBRmin≥1.2UDC或VBRmin≥1.2Up)。
     ④C是由紫铜片构成的平板电容器,平板间加聚四氟乙烯薄膜;L1、L4 是用漆包紫铜线绕成的空心电感,L2、L3可用100μH左右的铁心电感。
      ⑤将元件装入腔体后,用微波网络分析仪测试信号频率范围内的驻波系数、插入损耗应满足要求。





      陶瓷气体放电管是防雷(电涌)保护设备中应用最广泛的一种开关器件,无论是交直流电源的防雷还是各种信号电路的防雷,都可以用它来将雷电流泄放入地。其主要特点是:放电电流大,极间电容小(≤3pF),绝缘电阻高(≥10GΩ),击穿电压分散性较大,反应速度稍慢。按电极数分,有二极放电管和三极放电管(相当于两个二极放电管串联,公共接点接地)两种。其外形为圆柱形,有带引线和不带引线两种结构形式。
     ①直流击穿电压 VSdc:在放电管上施加 100V/s 的直流电压时的击穿电压值。这是放电管的标称电压,常用的有 75V、90V、150V、230V、350V、470V 和 600V、800V、1500、2500、3KV 等几种。其误差范围:一般的为±20%
      ②脉冲(冲击)击穿电压 VSP:在放电管上施加 1kV/μs 的脉冲电压时的击穿电压值。因反应速度较慢,脉冲击穿电压要比直流击穿电压高得多。


如有问题,可在官网联系技术人员(https://www.yint.com.cn/Contact/Index


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CPE 系统的防护方案

      1.CPE

      Customer Premise Equipment
      无线 CPE 就是一种接收 wifi 信号的无线终端接入设备,可取代无线网卡等无线客户端设备。可以接收无线路由器,无线 AP,无线基站等的无线信号,是一种新型的无线终端接入设备。
      同时,它也是一种将高速 4G 信号转换成 WiFi 信号的设备,不过需要外接电源,但可支持同时上网的移动终端数量也较多。CPE 可大量应用于农村,城镇,医院,单位,工厂,小区等无线网络接入,能节省铺设有线网络的费用。

由于 CPE 通常用于室外,所以要具备防雷击浪涌的功能。

     2.CPE的防护方案

CPE的防护方案


应用器件:压敏电阻14D561K、TVS管5.0SMDJ15CA、ESD器件、自恢复保险丝SMD1812-091.

如有疑问,可联系相关工作人员。(www.yint.com.cn

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