接口防护措施总结

选定的文档xx接口保护措施概述关键词：xx接口保护Xx是IDU系列产品的低端产品。它位于一些低端市场，而不是SDU，主要用于接入网、小模块办公室和微型站等市场。同时，xx考虑了一些室外基站市场的需求。XX包括许多接口，包括电源输入端口、串行端口、模拟输入端口、E1端口、传感器电源输出端口、网络端口、USB端口、I2C端口等。如果没有端口保护，外部危险信号将直接通过端口引入，对设备造成损坏，尤其是电源端口、网络端口和E1端口，还会引入雷电信号。Xx根据自己港口的特点采取了一些保护措施，现在将对每个港口的保护措施进行分析和说明。1.电源输入端口图1电源输入端口输入电源电压为DC 20V-60V。根据电源输入的特点，保护措施包括防雷、防浪涌、防过流和防反接。(1)防雷或防浪涌冲击措施采用通过放电管接地的变阻器进行雷击保护，变阻器类型为S20K60。其防雷电压为85V，可保护6.5kA的雷电。如图1所示，R152和R151连接到放电管G1以防止共模闪电，其中放电管G1可以缩短压敏放电通道。R149用于保护差模闪电。R152和R151没有串联以滤除差模闪电，因为串联的两个变阻器的防雷电压为170伏，因此85伏至170伏之间的差模闪电不能滤除。(2)过流保护措施电源保护电路在过电流保护的正输入端与保险丝F1串联。当电流过大时，保险丝熔断以保护单板。(3)防反接保护措施二极管D66串联到电源的负极，通过其单向导通实现电源的反向连接保护。当电源极性颠倒时，电路不工作，单板不会损坏。电源过滤在图1中，C139、C154、L26、C140、C141、C158构成一个功率滤波器，对滤除差模噪声和共模噪声有一定的作用。共模扼流圈L26在滤除差模噪声的同时，对共模噪声有显著影响。同时，C140和C141也用于滤除共模噪声。其0.022微法陶瓷介质电容器具有良好的高频特性。2.以太网输入端口以太网接口作为宽带网络的基本通信接口，已经广泛应用于产品中。它主要包括10M和100M以太网接口。本文将从网络端口过滤电路和网络端口保护电路两个方面讨论网络端口的保护措施。(1)网络过滤器IPLU使用一个具有电磁干扰抑制功能的接口变压器，eemagnetic products ltd .的型号820-M0141R，如图2所示。以下几点需要注意：1)物理芯片侧的变压器中心抽头应通过0.01-0.1uf的电容接地2)物理芯片侧的线对线电阻可以根据不同的芯片通过电容选择性地上拉或接地。电阻器靠近芯片引脚放置。3)芯片侧的变压器中心抽头通过0.01uf电容接地。中心抽头的接地电容也可以用磁珠拉起。网络变压器用于隔离共模信号和传递差模信号。普通网络变压器可以承受有效值为1500伏的交流电压，因此3000伏以下的瞬态共模浪涌电压理论上不会到达接口芯片，并通过变压器隔离损坏接口芯片。然而，在正常测试中，当共模浪涌电压为1kV时，芯片有时会损坏。这是因为在测试过程中，共模浪涌信号被分解并转换成差模信号，差模信号通过隔离变压器直接到达芯片而不衰减，并导致芯片损坏。二级保护电路网络变压器图2网络端口保护电路图3 RJ45引脚布线图如何将共模信号转换成差模信号？网络端口总共有8条线，4对差分线，10M和10M网络端口有4条1、2、3和6线，没有使用4、5、7和8线，但是4、5、7和8线也是连接到外部的电缆，并且也耦合到浪涌信号。浪涌信号通过这8根电线到达单板。因此，单板上这8条线的所有印刷电路板走线、连接的连接器引脚、电容引脚、电阻引脚和变压器引脚都称为高压区，而其他接地、电源、螺丝和照明线称为低压区。如果高压区和低压区之间的绝缘距离不够，就会发生绝缘击穿，因此共模转换为差模，差模信号通过隔离变压器直接到达芯片，从而造成芯片损坏。根据图3的方法处理未使用的RJ45引脚4、5、7和8。(2)网络保护电路为了防止上述共模浪涌信号被转换成差模信号而损坏芯片，有必要在接口电路和网络滤波器之间增加一个网络端口保护电路。如图2所示，IPLU的网络端口采用由分立元件设计的二次保护电路。第一级是空气放电管，通常选择三端放电管。它不仅能起到差模保护的作用，还能起到共模保护的作用。具体的保护能力取决于空气放电管的流量。由于网络端口的信号速率较高，应注意保护装置的结电容对信号的影响。这里空气放电管(编号19020105)的结电容低于2pF。第二级保护采用分立元件设计，可以防止差模浪涌电压。两级保护之间的去耦电阻为4.7欧姆。应注意保护电路的结电容，以满足信号要求，因为TVS管的结电容很大。在图2中，快速恢复二极管和TVS管串联，因此电路结电容的主要决定因素是二极管，二极管的结电容是10pF。整个保护电路的保护级别取决于空气放电管的保护级别，可以保护共模5kA和差模3kA。该电路成本较低，但占用空间较大。3.E1输入端口E1输入端口采用与网络输入端口相同的网络端口保护电路，具有相同的设备类型选择和参数。E1是由分立元件设计的二次保护电路，它不仅能起到差模保护的作用，还能起到共模保护的作用。它可以保护共模5kA和差模3kA。具体分析见上一节。4.RS232/485/422输入端口和RS232/485输入端口RS232/485/422输入端口和RS232/485输入端口采用相同的保护电路，对此进行了分析。图4 RS485/422输入接口保护电路RS485/422采用双端平衡传输方式，输入输出均为差动。当一行是逻辑1时，另一行是逻辑0。由于两个双绞线传输一对互补信号，抗干扰能力强，传输速率高。在实际应用中，由于对RS485/422通信电路的工作可靠性要求很高，电路设计中必须增加外围电路，以增强电路工程的适应性和抗各种干扰的能力。图4是一个RS485/422输入接口保护电路，也是一个二级保护电路。第一级是空气放电管，通常选择三端放电管。它不仅能起到差模保护的作用，还能起到共模保护的作用。具体的保护能力取决于空气放电管的流量。排气管数量为19020105，可保护共模5kA和差模3kA。第二级由分立元件组成，其中VTS管D17用于防止差模浪涌电压，VTS管D89和D24分别接地以滤除共模浪涌电压。两级保护之间的去耦电阻为7.5欧姆。在平衡通信线路A和B上，电感器L3和电感器L4串联连接以滤除电流纹波。A p如图5所示，第一级采用三端放电管，起到差模和共模保护的作用。第二级使用VTS管滤除共模浪涌电压，两级之间的去耦电阻为100欧姆。由于RS232不是差分输入信号，因此没有必要像RS232那样滤除差模浪涌电压。在同一电路中，L5和L6串联以滤除电流纹波。5.传感器电源输出端口IPLU为外部传感器提供24V和12V电源，电源输出端口也采取了一些保护措施，防止外部设备干扰IPLU。接口电路图如图6所示。图6传感器电源输出接口电路图如图6所示，XX的输出功率首先通过一个电感来滤除电流纹波。然后通过二极管，利用二极管的单向导通特性，保证电源对外供电，防止外部设备干扰电源本身；通过VTS管D44和D43接地可有效滤除共模浪涌电压。电感器L49、L50和L48是尺寸为10uH的贴片电感器，其可以有效地减少通电和断电期间电流的影响。0.001微法对地电容可以滤除电压纹波；最后，通过三端放电管，可以起到共模和差模保护的作用。传感器电源输出端口的保护措施包括防雷、防浪涌电压、降低浪涌电流、滤波电压和电流纹波、单向电流输出。6.模拟输入端口图7模拟输入端口保护电路XX有5路通用模拟输入。通过选择跳接引脚，它可以采样电压和电流。电压通道的最大耐受电压为60Vdc，电流通道的最大耐受电流为32mA，24V/12V电源在干节点模式之外提供。图7显示了输入/输出端口的保护电路。输入信号通过三端放电管，可以起到共模保护和差模保护的作用。电感器L31、L32、L33和L34为500uH10%。当开启和关闭采样信号时，它可以减少电流的影响。VTS管用于滤除共模浪涌电压。电感器L27、L28、L29、L30用于滤除电流纹波。输入输出端口的保护措施主要包括：防雷、防浪涌电压、降低浪涌电流和滤波电流纹波。通用串行总线接口图8 USB端口保护电路IPLU设计了两个USB端口，采用USB-HOST接口和2.0标准，可以识别标准u盘，并可以采集USB摄像头图像。每个USB端口有四条引线，其中一条引线和四条引线用于给u盘供电，两条引线和三条引线是传输数据线。对于1针和4针，5V电源电压主要由滤波电路和保护电路组成。首先，它被电容过滤。C97和C122形成并联电容器组，其中C97具有10微法的电容。其主要功能是滤除电源中的低频噪声，C122的电容为0.1微法。它的主要功能是滤除电源上的高频噪声。通过两个并联电感的作用，可以抑制电流的瞬时变化。两个电感的数量是10070008，单个电感可以承受的电流是500毫安，所以两个电感可以承受1A电流。输出端的电容主要用于滤除高频纹波。保护电路由VTS管组成，其功能是滤除共模浪涌电压。(2)对于支路2和3，由分立元件组成的保护电路用于保护差模浪涌电压。由于USB信号的高速性，应注意保护装置结电容对信号的影响。如图8所示，二极管是电路结电容的主要决定因素，二极管的结电容为10pF。电容器C128和C129的尺寸为39pF，可滤除高频电压纹波。电阻R143和R142是去耦电阻。传输的数据受到保护并被发送到中央处理器进行处理。8.I2C港图9 I2C电路的接口保护电路XX的I2C端口只能连接到自制的I2C温度和湿度传感器。VCC 5号和GND号被用来给温度和湿度传感器供电。SCL和SDA是信号线。当时钟线SCL处于高电平时，数据线SDA从高电平跳到低电平(2)