一种简单的工业交换机网口保护方案介绍

一、交换机防雷的定义要求

根据国际电工委员会IEC1312-1《雷电电磁脉冲的防护》有关规定，把建筑物划分为4个区:LPZOA区，在本区内的物体都可能遭到直接雷击，区内电磁场没有衰减；LPZOB区,在本区内的物体不可能遭到直接雷击，区内电磁场也没有衰减;LPZ1区，在本区内的物体不可能遭到直接雷击，区内的电磁场有可能衰减;LPZ2区为后续防雷区。根据以上分区原则,应尽可能把工业级交换机放在LPZ2区，以减少雷电电磁脉冲对工业级交换机的影响。

以下方案对百兆网和千兆网都可以设计。

二、交换机防雷的板级要求

该以太网端口保护方案浪涌能力：DM 2KV CM 6KV Per ITU K.21 10/700μs 40Ω。

由于工业交换机接口众多，空间有限，所以多选择多路集成的网口变压器和PHY，但目前防护这块也在推选至简方案，上图就是目前应用中较为简单，使用的保护方案。该方案保护分为共模保护 和差模保护，千兆网一般选用 2颗leiditech P3100SC 的TSS和4 颗LC3311CCW作为差模保护，注意TSS一般要并联高压电容和电阻。

特别注意的是该器件芯片是有专利保护，可以满足高温，长距离不丢包的测试按要求。如果空间还要省就采用二合一的TSS放电管，P3100SC-2，同样体积，保证2路通道。

三、工业级交换机的接地系统

工业级交换机的接地包括：直流电源接地；电信设备机壳或机架屏蔽接地；入站通信电缆的金属护套或屏蔽接地；明线或电缆入站避雷器接地和信号电缆空线对的接地等。为做好工业级交换机的接地，有的单位单独为工业级交换机做一副人工地极，地极的接地电阻也符合规范的要求，但人工地极和大楼的防雷接地由于受场地的限制相距不足20m。为解决上述问题，通常的做法是把工业级交换机的所有接地与全站共用的通信接地装置相连，然后再把共用接地装置与大楼的防雷接地相连，做成合设地极。采用合设地极后，通信设备的接地装置需采用专用的接地干线，干线的截面积不小于25mm2的多股铜导线。

四、结论

电子产品的接口防护需用过压保护器件，很多工程师意识到要用保护器件，但由于选型不当或没按照 ESD 电路 PCB 设计原则，造成产品静电测试或 EMC 测试不通过，产品多次验证测试，浪费人力财力，造成产品延迟上市的事情总有发生，或过度设计，造成成本压力。

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