新一代以太网标准获批 如何对以太网进行电路保护设计 

分享 收藏 已有 35 次阅读  2017-11-10 11:38

据悉IEEE(国际电气和电子工程师学会)刚刚批准了名为802.3bz的新一代以太网标准,新标准网速可以提升到2.5Gbps5Gbps,比当前标准提升至多5倍。以太网802.3bz新标准成功获批,网速将提升5倍,网速提升该如何确保数据传输完整性,硕凯电子FAE工程师考虑对以太网口重新进行电路保护设计。值得指出的是,数据传输速率达到10Gbps的网络并非新技术,但设备成本仍然远超大多数普通消费者的预算。速度提升并非是新标准的唯一亮点,它还可以保留现有的网线。虽然其他网络设备需要升级,原来在房间或办公室中部署的网线仍然可以支持新标准,支持5Gbps的网速。在实际工作中,设备的以太网口连接电缆可能出户走线,同时电缆上会感应很大的雷电磁脉冲,以太网连接电缆出到户外,必须在设备接口设计防雷保护电路进行保护。

面对新出台的以太网标准,在许多情况下,设计人员为了保持设备的可靠性,主要针对四种主要的威胁而采取保护:雷电感应浪涌、ESD(即静电放电)EFT(即电气快速瞬变)CDE(即电缆放电事件)。了解这些事件的性质和“方向性”,将有助于指导设计人员如何最好地对以太网端口进行保护、更重要的是,器件的引脚连接将如何影响系统的性能。

随着以太网速率的不断提高,各种寄生参数特性对电气性能存在不容忽视的影响,因此,以太网的电磁兼容(EMC)和防护设计成为设备功能能否实现的关键。EMC和防护设计介入产品设计的时间越早,成本也就越低。

雷电感应浪涌

根据所遵循的标准或规则,雷击浪涌可以是差模或是具有不同波形的共模。

静电放电(ESD)

评估设备的ESD抗扰性(按照IEC 61000-4-2标准)可以通过接触或空气放电进行。注入ESD有多种方法,但是在所有情况下,由于释放的能量关系到GNDESD脉冲在电路上是以共模事件出现的。

电气快速瞬变(EFT

检查设备的EFT抗扰性(按照IEC 61000-4-4标准)与对共模雷击浪涌所做的测试非常相似。在比较典型的配置中,所有导体(或引脚)均是电容性耦合至测试发生器的正极端,且对于GND显示“激增”。如果数据线均衡良好,在组对之间将不会有差分能量,但是变压器的耦合电容会再次将共模能量转移到驱动端,即使是以较低的水平。

电缆放电事件(CDE)

CDE是一种应该与静电放电(ESD)加以区分、并作单独考虑的现象。双绞电缆的特点和其环境的知识在了解CDE上起着重要的作用。频繁变化的电缆环境还增加了在防止CDE损害上的挑战。系统设计人员通过良好的布局做法和精心的元件选择可以最大限度地进行CDE保护。

以太网口雷击浪涌防护方案的设计思路:

以太网防护方案的设计需要考虑到雷击浪涌以及陶瓷放电管一级防护之后的残压,因此一般会采用GDT在变压器前端做共模 (八线)浪涌防护;并选择结电容低、反应时间快,兼顾防护静电功能的TVS吸收差模能量。

设计把握重点: 

由于接口速率高,因此端口的滤波设计, PCB 设计是此产品的设计重点,另外加强关键器件的选型控制,确保器件满足整机的 EMC 安规要求。

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