T3/E3/STS-1 LIU二次浪涌保护设计

应用笔记398是一份设计指南，其中包含设计人员使用达拉斯半导体T3、E3或STS-1线路接口单元（LIU）为电信设备构建网络接口电路所需的所有信息。网络接口是通过同轴电缆连接到其他电信设备的系统的一部分。主要关注需要过压/过流保护的建筑物间连接。电信电路中通常需要保护，以防止雷击或电源线交叉事件造成的损坏。应用笔记首先概述了受保护的网络接口，并列出了各种规范测试程序。接下来是金属保护示例电路以及元件选择指南。由于传输线的外导体接地，因此只需要为金属型浪涌提供解决方案。本设计指南将使设计人员能够满足设计电信设备网络接口时所需的严格规范。

保护电路简介

T3、E3 和 STS-1 线路主要用于建筑内应用，将一台设备连接到另一台设备。尽管与外部线路（如T1）相比，建筑物内线路的雷击和电力线交叉的潜在危险本质上要小，但各种电信标准组织已经为建筑物内的线路制定了电涌保护要求。为了使线路接口设计满足这些要求，必须使用保护网络将高电压和电流从敏感的低压CMOS器件引开。

电涌保护网络分为两类：初级和二级。主要保护通常由位于管线进入场所的气体放电管或碳块提供。由于主保护仅将电压浪涌限制在 1000V峰和电源线交叉至600V有效值，二次电压保护也是必要的。二级保护提供额外的电压和电流限制，以保护LIU免受损坏。

纵向（共模）浪涌类型是从尖端到地面或从环到地面，而金属（差模）浪涌类型介于尖端和环之间。通过进入电缆导电屏蔽层的雷电流在尖端和环形导体上形成纵向浪涌。由于 T3/E3/STS-1 电缆中的外导体已接地，因此只需要防止金属浪涌。

推荐保护电路

图1是达拉斯半导体推荐的金属浪涌抑制电路，用于建筑物内的T3/E3/STS-1应用。该电路的设计符合表1中列出的要求。

 

测试	电压	电流（安培）	期间
电信 GR-1089-核心
雷击浪涌测试	800V峰	100	2 × 10μs
交流电源测试	120V有效值60赫兹	25	15 分钟
UL 60950（原 UL 1950）
交流电源测试	600V有效值60赫兹	40	5 秒
交流电源测试	600V有效值60赫兹	7	5 秒
交流电源测试	600V有效值60赫兹	2.2	30 分钟
ITU-T K.20
雷击浪涌测试	1000V峰	25	10 × 700μs
交流电源测试	600V有效值	2	200毫秒
ITU-T K.21
雷击浪涌测试	1000V峰	25	10 x 700μs
交流电源测试	600V有效值	2	200毫秒
交流电源测试	230V有效值	23	15 分钟
交流电源测试	230V有效值	1.15	15 分钟
交流电源测试	230V有效值	0.38	15 分钟
TIA/EIA-IS-968（原 FCC 第 68 部分）
雷击浪涌测试	800V峰	100	10 × 560μs
雷击浪涌测试	1000V峰	25	9 × 720μs

 

图1.推荐用于 T3/E3/STS-1 的金属浪涌保护电路。

注1：

从变压器到网络接口的布局至关重要。走线应至少为 25mils 宽，与其他电路线路相隔至少 150mils。

注2：

从变压器到器件以及变压器到网络连接器的走线阻抗应与75Ω或300Ω的线路阻抗相匹配。

用于保护的三个主要部件是保险丝、晶闸管和二极管。保险丝可保护变压器免受大电流条件的影响，例如电源线交叉。对于不同的浪涌曲线，典型保险丝的额定浪涌电流高于 100A。表 2 中的保险丝通过 2 × 10μs、10 × 160μs、10 × 560μs 和 10 × 1000μs 浪涌而不开路。晶闸管是一种固态撬棍装置，当器件两端的电压超过开关电压时，晶闸管会从开路状态变为短路状态。晶闸管保持短路状态，直到流过器件的电流降至设定保持电流以下。在短路状态下，多余的电流被路由到地，从而阻止其损坏LIU器件。晶闸管不能直接连接尖端和环之间，因为它的电容大到足以使T3/E3/STS-1信号失真。二极管从尖端/环差分对中移除晶闸管电容，同时仍允许晶闸管执行其撬棍功能。

审核编辑：郭婷