长距离POE供电模块静电浪涌防护方案

 

雷卯 EMC 小哥以海康威视摄像机内置 POE 供电模块（以下简称 “海康 POE 模块”）为研究对象，结合模块拆解图深入分析现有防护基础，针对性提出适配长距离场景的静电浪涌防护方案，聚焦户外安防监控、工业远程监控等场景的核心痛点，确保 POE 模块 “供电+数据传输” 双重功能稳定可靠。

 

一、长距离 POE 应用场景风险与防护标准

 

在户外道路沿线、园区周界及工业工厂车间、矿山井下等长距离 POE 应用中，网线易受三重威胁：一是雷雨天气引发的雷击电磁感应，浪涌能量沿网线叠加传输；二是工业设备启停产生的瞬态干扰，形成高频电压尖峰；三是超 100 米长距离网线的分布电容、电感进一步放大冲击。这些威胁轻则导致 POE 模块供电中断、数据丢包，重则击穿 DC-DC 转换器、PHY 芯片，损毁后端摄像机。
 

基于此，上海雷卯明确防护需满足两大国际标准：
 

IEC61000-4-2（静电放电抗扰度）：达等级 4 要求，输入端口接触放电、空气放电均达 30kV，输出端口接触放电 8kV、空气放电 15kV；
 

IEC61000-4-5（浪涌抗扰度）：应对 10/700μs、40Ω、6kV、±5 次浪涌冲击，适配长距离场景的能量叠加特性；1.2/50μs 波形（适用于 100-300 米场景）的标准阻抗为 2Ω（电源端口）或 12Ω（通信端口）、±6kV、±5 次。
 

二、海康 POE 模块接口分级防护方案（雷卯优化）

 

通过拆解海康POE 模块可见，其防护核心集中在输入、输出两大端口，雷卯 EMC 小哥在此基础上强化 “分级拦截” 逻辑，融入雷卯自研防护器件与策略：

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输入端口：雷卯三级防护拦截      前端浪涌

输入端口是浪涌侵入首要路径，采用“泄放-钳位-精准防护” 三级策略，核心器件与部署要求如下：
 

第一级：大电流泄放（变压器前端）
雷卯选用 GDT（气体放电管 3R090-5S）与 MOV（压敏电阻 14D821KJ）串联，快速泄放雷击等大能量浪涌（如 6kV 浪涌下可泄放 60% 以上能量）。
 

部署注意：户外场景需确保 GDT 接地端与设备接地极路径≤5cm，减少泄放损耗。
 

第二级：共模 / 差模钳位（变压器抽头处）
搭配 MB6S 整流桥实现 POE 供电极性转换，并联 3 颗 TVS 二极管（LM1K58CC、SMBJ58CA×2 雷卯选型），分别针对共模与差模浪涌进行钳位过电压；同时集成 Bob Smith 终端电路，兼顾浪涌防护与以太网差分信号完整性，降低信号反射损耗。
 

 

第三级：后端精准防护（变压器后端）
采用 4 颗雷卯GBLC03C 瞬态抑制二极管，针对 PHY 芯片等低压器件进行 3.3V 精准钳位，响应时间＜1ns，弥补前两级防护疏漏，避免低压电路击穿和数据丢包。
 

 

02

输出端口：稳定负载与尖峰吸收

 

 

输出端口直接连接 12V 摄像机，雷卯EMC 小哥重点优化 “防倒灌 + 尖峰抑制” 能力：
 

雷卯采用SS210LA 肖特基二极管（100V/2A）防倒灌，确保 12V 输出方向正确，减少长距离供电损耗，同时规避施工阶段的电路倒灌风险；
 

并联SMBJ15CA型TVS 二极管，可有效钳制因负载波动（如摄像机红外灯启停瞬间）引发的电压尖峰，保护后端设备。
 

 

 

雷卯针对POE供电模块静电浪涌防护推荐料号
类型	品牌	型号	描述	封装	应用
MOV	Leiditech	14D820KJ	82V,6KA	14D	网口浪涌防护
GDT	Leiditech	3R090-5S	90V，双向，1pF	3R5mm	网口浪涌防护
ESD	Leiditech	GBLC03C	3.3V,Bi,0.6PF,20A	SOD-323	千兆网静电防护
TVS	Leiditech	LM1K58CC	58V，Bi，2KV	SMC	48V直流电源浪涌防护
TVS	Leiditech	SMBJ58CA	58V，Bi，6.4A	SMB	48V直流电源浪涌防护
TVS	Leiditech	SMBJ15CA	15V,Bi，24.6A	SMB	12V电源浪涌防护
肖特基	Leiditech	SS210LA	100V,2A	SMA	12V电源防反

 

三、浪涌波形适配与 PCB 布局关键要求

 

 

01

浪涌波形与场景匹配

 

 

雷卯 EMC 小哥指出，长距离 POE 场景需根据网线长度选择对应浪涌测试波形，避免防护错配：
 

10/700μs 波形：适用于超 300 米户外对称线路，模拟长距离传输中雷击感应的叠加浪涌能量；
 

1.2/50μs 波形：适用于 100-300 米户外线或工业内线，是多数 POE 设备的主流测试波形。
 

 

02

PCB 布局：留足安全余量，避免防护失效

 

 

PCB 布局直接影响浪涌泄放与隔离效果，需严格遵循以下要求：
 

1.间距要求：外层铜迹间距≥6mm，内层≥3mm；垂直层间偏移 1mm，保留 3kV 隔离余量，防止层间击穿；
 

2.铜箔与迹线：雷卯推荐采用 1oz 铜箔，迹线宽度≥0.3mm（0.13mm 细迹线易在 GR-1089-CORE 测试中熔断）；GDT/MOV 接地迹线≥2mm，降低泄放阻抗；
 

3.接地与屏蔽：STP 网线屏蔽层两端接地（接地电阻≤4Ω）；GDT/MOV 用独立接地线（线径≥1.5mm²），避免多器件共用接地导致浪涌串扰；
 

Leiditech 雷卯电子致力于成为电磁兼容解决方案和元器件供应领导品牌，供应 ESD（如 GBLC03C）、TVS、TSS、GDT（如 3R090-5S）、MOV、MOSFET、Zener、电感等产品。雷卯拥有经验丰富的研发团队，可根据不同应用场景（户外 / 室内、PoE / 非 PoE）提供个性化防护方案，为千兆设备接口安全保驾护航。