CN101540683A - 一种接口电路以及一种通信设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种接口电路以及一种通信设备，所述接口电路包括：变压器单元，所述变压器单元的次级侧与芯片连接；防护单元，所述防护单元的第一端与所述变压器单元的初级侧的中心抽头电连接，第二端接地；接口单元，所述接口单元的第一接入端与所述变压器单元的初级侧的第一端口连接，所述接口单元的第二接入端与所述变压器单元的初级侧的第二端口连接，所述接口单元的第三接入端和第四接入端分别与所述防护单元的第一端电连接。实施本发明的一种接口电路及通信设备，可以解决由于以太网信号线间电位差导致共模过电压转化差模过电压的问题，提高以太网的可靠性。

Description

一种接口电路以及一种通信设备
技术领域
本发明涉及电子通信领域，尤其涉及一种接口电路和一种通信设备。
背景技术
随着企业数据通信业务、居民区宽带接入业务以及相关的融合业务的迅猛发展，以太网的应用越来越广泛，以太网设备在数量上获得极大的提高，其网络位置覆盖了高、中、低端。伴随以太网设备的广泛应用，用户对于设备的可靠性越来越重视，对以太网端口的防护提出了更高的要求。
在以太网端口，网线感应的过电压主要以共模为主，因此，目前常用的防护电路如图1所示，以太网接口电路包括与以太网芯片连接的变压器单元和网口(RJ45接口)，其中网口的1、2信号线与变压器单元的接收端电连接，3、6信号线与变压器单元的发送端连接，4、5、7、8信号线空闲；其中，网口(RJ45接口)1、2、3、6信号线的过电压通过变压器单元的中心抽头接气体放电管放电泻放，网口空闲的4、5、7、8信号线接Bob-smith电路靠绝缘耐压来承受过电压。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在如下问题：
当浪涌电压较高时，1、2、3、6信号线上的过电压通过与变压器中心抽头相连的气体放电管钳位变成低压，而靠绝缘耐压来承受过电压的4、5、7、8信号线仍然是高压，这时4、5、7、8信号线就会在RJ45连接器水晶头插头处对1、2、3、6信号线放电，如图2所示，5、7信号线对6信号线放电，导致大量级的共模过电压转化为差模过电压，从而把以太网芯片打坏。即：目前的以太网口防护电路存在由于1、2、3、6与4、5、7、8信号线间电位差导致共模过电压转化差模过电压，打坏以太网芯片的问题。
发明内容
本发明实施例在于提供一种接口电路及一种通信设备，可以解决由于信号线间电位差导致共模过电压转化差模过电压的问题，提高以太网的可靠性。
本发明实施例提供了一种接口电路，其包括：
变压器单元，所述变压器单元的次级侧与芯片连接；
防护单元，所述防护单元的第一端与所述变压器单元的初级侧的中心抽头连接，所述防护单元的第二端接地；
接口单元，所述接口单元的第一接入端与所述变压器单元的初级侧的第一端口连接，所述接口单元的第二接入端与所述变压器单元的初级侧的第二端口连接，所述接口单元的第三接入端和第四接入端与所述防护单元的第一端电连接。
相应地，本发明实施例还提供了一种接口电路，其包括：
至少两个变压器单元，所述至少两个变压器单元的次级侧与芯片连接；
防护单元，所述防护单元的第一端与所述至少两个变压器单元的初级侧的中心抽头连接，所述防护单元的第二端接地；
至少两个接口单元，所述接口单元的第一接入端与所述变压器单元的初级侧的第一端口连接，所述接口单元的第二接入端与所述变压器单元的初级侧的第二端口连接，所述接口单元的第三接入端和第四接入端与所述防护单元的第一端电连接。
相应地，本发明实施例还提供了一种通信设备，包括印刷电路板，所述印刷电路板包括芯片和接口电路，所述接口电路包括：
变压器单元，所述变压器单元的次级侧与所述芯片连接；
防护单元，所述防护单元的第一端与所述变压器单元的初级侧的中心抽头电连接，所述防护单元的第二端接地；
接口单元，所述接口单元的第一接入端与所述变压器单元的初级侧的第一端口连接，所述接口单元的第二接入端与所述变压器单元的初级侧的第二端口连接，所述接口单元的第三接入端和第四接入端与所述防护单元的第一端电连接。
根据本发明实施例提出的一种接口电路及通信设备，通过将以太网接口的第三接入端(即网口的4、5信号线)和第四接入端(即网口的7、8信号线)通过一防护单元接地，同时第一接入端(即网口的1、2信号线)和第二接入端(即网口的3、6信号线)与变压器单元初级侧的第一端口和第二端口的中心抽头连接，然后所述中心抽头与所述防护单元连接，当浪涌电压较高时，第一接入端、第二接入端以及第三接入端和第四接入端通过同一个防护单元钳位变成低电压，消除了第一、二接入端与第三、四接入端由于电位差导致共模过电压转化为差模过电压的问题，提高了***的防护性能，提高了可靠性。
附图说明
图1是现有技术的一种以太网口防护电路的示意图；
图2是图1所述防护电路在浪涌电压较高时产生电位差的示意图；
图3是本发明的一种接口电路的实施例一的结构示意图；
图4是本发明的一种接口电路的实施例二的结构示意图；
图5是本发明的一种接口电路的实施例三的结构示意图；
图6是本发明实施例的一种接口电路的结构示意图；
图7是本发明的一种接口电路的实施例四的结构示意图；
图8是本发明实施例的一种接口电路的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，详细阐述本发明实施例一种接口电路。
本发明一种接口电路实施例，包括变压器单元，所述变压器单元的次级侧与芯片连接；
防护单元，所述防护单元的第一端与所述变压器单元的初级侧的中心抽头连接，所述防护单元的第二端接地；
接口单元，所述接口单元的第一接入端与所述变压器单元的初级侧的第一端口连接，所述接口单元的第二接入端与所述变压器单元的初级侧的第二端口连接，所述接口单元的第三接入端和第四接入端与所述防护单元的第一端电连接。
其中，在上述实施例中，该接口电路可以为以太网接口电路，该芯片可以为以太网芯片，该接口单元可以为RJ45单元。
该防护单元可以为气体放电管或半导体放电管或放电间隙或压敏电阻或瞬态抑制二极管，或两两组合。
由上可以看出，该接口单元的第三接入端和第四接入端通过防护单元的第一端接地，该接口单元的第一接入端与该变压器单元的初级侧的第一端口连接，该接口单元的第二接入端与该变压器单元的初级侧的第二端口连接，当浪涌电压较高时，第一接入端、第二接入端以及第三接入端和第四接入端通过同一个防护单元钳位变成低电压，消除了第一、二接入端与第三、四接入端由于电位差导致共模过电压转化为差模过电压的问题。
下面以接口电路为以太网接口电路，芯片为以太网芯片，接口单元为RJ45单元，并参阅说明书附图对本发明实施例进行详细阐述。
在本发明实施例中，将RJ45单元的1、2信号线称为第一接入端，3、6信号线称为第二接入端，4、5信号线称为第三接入端，7、8信号线称为第四接入端。
请参阅图3，为本发明的一种接口电路的实施例一的结构示意图。
其中，以太网接口电路包括：
变压器单元100，所述变压器单元100的次级侧与以太网芯片连接，所述变压器的初级侧包括第一端口101和第二端口102；
防护单元200，所述防护单元200的第一端a与所述变压器单元100初级侧的第一端口101的中心抽头c和第二端口102的中心抽头d连接，防护单元200的第二端b接地；
RJ45单元300，所述RJ45单元300的第一接入端与所述变压器单元100的初级侧的第一端口101连接，所述RJ45单元300的第二接入端与所述变压器单元100的初级侧的第二端口102连接，所述RJ45单元300的第三接入端和第四接入端与所述防护单元200的第一端a电连接。
其中，该变压器单元100的次级侧为图3中箭头D0所指向的一侧，该变压器单元100的初级侧为图3中箭头D1所指的一侧。
上述变压器单元100的第一端口101可以为发送端，第二端口102可以为接收端。
需要说明的是，所述变压器单元100初级侧的第一端口101为接收端时，则第二端口102为发送端；或者所述变压器单元100初级侧的第一端口101为发送端时，则第二端口102为接收端。
续请参阅图3，上述防护单元200为一个防护器件。近一步，该防护单元200也可以为多个防护器件的并联或串联。
其中，所述防护器件可以是气体放电管、半导体放电管、放电间隙、压敏电阻、瞬态抑制二极管等。
在本例中，当浪涌电压较高时，RJ45单元300的1、2信号线和3、6信号线上的电压分别通过与变压器单元100的中心抽头c和中心抽头d连接的防护单元200钳位变成低压，RJ45单元300的4、5信号线和7、8信号线上的电压也通过防护单元200钳位变成低压，有效地避免了1、2、3、6信号线与4、5、7、8信号线之间产生电位差，解决了高量级过电压情况下共模过电压转差模过电压的问题。
如图4所示，为本发明的一种接口电路实施例二。该实施例二与实施例一的区别在于：该以太网接口电路进一步包括一电容C，该电容C与防护单元200并联，组成并联电路，所述并联电路的节点e与所述变压器单元100初级侧的中心抽头c和中心抽头d以及所述RJ45单元300的第三接入端和第四接入端连接，该电容C另一端f接地。其中，该电容C起滤波的作用，其额定电压至少1500伏特，电容值可以为0.001uF，有利于抑制以太网端口的工作频点及其谐波造成的EMI干扰，当然所述电容的容值也可以为0.1uF或者0.01uF，其差别在于EMI抑制效果不同。
如图5所示，为本发明一种接口电路实施例三，该实施例三与实施例二的区别在于：在该以太网接口电路中，所述RJ45单元300第三接入端(4、5信号线)和第四接入端(RJ45的7、8信号线)通过一磁珠M电连接所述防护单元200与电容C组成的并联电路的节点e。所述磁珠用于隔离共模噪声，保证共模噪声不会通过4、5、7、8信号线造成EMI超标。其中磁珠的直流阻抗为0.1欧姆或不超过0.1欧姆，直流通流能力为2安培或大于2安培，并且磁珠在100MHz的高频阻抗为100欧姆或大于100欧姆。
需要说明的是，对于本实施例三，在滤波要求不高时，图5所示的以太网接口电路可以去掉电容C，即：RJ45单元300第三接入端(4、5信号线)和第四接入端(RJ45的7、8信号线)通过一磁珠M电连接所述防护单元200的第一端。
进一步，在具体的电磁环境下，磁珠的个数不限于图5所示的一个，可以有多个，如图6所示，在所述以太网接口电路中，所述RJ45单元300的第三接入端(RJ45的4、5信号线)和第四接入端(RJ45的7、8信号线)分别通过一磁珠M电连接所述防护单元200与所述电容C组成并联电路的e端，当然在具体实施时，对滤波要求不高时，可以去掉电容C。
如图7所示，为本发明一种接口电路实施例四，该实施例四与实施例三的区别在于：为了保证RJ45单元的1、2、3、6信号线的线路阻抗，所述以太网接口电路还可以包括一电阻R，所述电阻R与电容C串联，然后与防护单元200并联，并联后的一端与磁珠M连接，另一端接地。其中，电阻的阻值可以为50欧姆～120欧姆，当为75欧姆时，通常有利于匹配以太网信号线的阻抗，当然也可以为50欧姆或者120欧姆，根据以太网信号线的阻抗要求决定。
需要说明的是，在具体实施时，多路以太网口可以用共用一个防护单元，如图8所示，一种接口电路，包括：
至少两个变压器单元100，所述至少两个变压器单元100的次级侧与芯片(如以太网芯片)连接；
防护单元200，所述防护单元200的第一端与所述至少两个变压器单元100的初级侧的中心抽头连接，所述防护单元200的第二端接地；
至少两个接口单元300(如RJ45单元)，所述接口单元的第一接入端(1、2信号线)与所述变压器单元100的初级侧的第一端口101连接，所述接口单元300的第二接入端(3、6信号线)与所述变压器单元的初级侧的第二端口102连接，所述接口单元300的第三接入端(4、5信号线)和第四接入端(7、8信号线)与所述防护单元200的第一端电连接。
需要说明的是，所述变压器单元100初级侧的第一端口101为接收端时，则第二端口102为发送端；或者所述变压器单元100初级侧的第一端口101为发送端时，则第二端口102为接收端。
在具体实施时，所述接口电路包括一电容C，与所述防护单元200并联，组成并联电路，所述并联电路的节点e与所述变压器单元的初级侧的中心抽头连接，以及所述接口单元300的第三接入端和第四接入端通过磁珠M电连接于所述节点e，所述并联电路的另一端f接地，或者，该防护单元200与电容C组成的并联电路的另一端f接机壳地。
在具体实施时，当设备的机壳地为“净地”时(所谓“净地”是指地平面没有电磁噪声，地电位为零)，可以去掉磁珠M；当需要保证RJ45单元的1、2、3、6信号线的线路阻抗，在电容C串联一个电阻；当对滤波要求不高时，防护单元可以只包括一个防护器件。
通过多路以太网口电路共用一个防护单元，极大地节约了防护成本以及所占PCB空间，提高了设备集成度。
本发明实施例提供了一种通信设备，该通信设备包括印刷电路板，该印刷电路板包括芯片和接口电路。该接口电路包括：
变压器单元，所述变压器单元的次级侧与所述芯片连接；
防护单元，所述防护单元的第一端与所述变压器单元的初级侧的中心抽头电连接，所述防护单元的第二端接地；
接口单元，所述接口单元的第一接入端与所述变压器单元的初级侧的第一端口连接，所述接口单元的第二接入端与所述变压器单元的初级侧的第二端口连接，所述接口单元的第三接入端和第四接入端与所述防护单元的第一端电连接。
其中，上述接口电路可以为以太网接口电路，该芯片为以太网芯片，该接口单元为RJ45单元。
该通信设备可以为以太网设备，如交换机或路由器或防火墙设备。
下面以以太网设备进行阐述，如图3所示，该以太网设备的以太网接口电路包括：
变压器单元100，所述变压器单元100的次级侧与以太网芯片连接，所述变压器的初级侧包括第一端口101和第二端口102；
防护单元200，所述防护单元200的第一端a与所述变压器单元100初级侧的第一端口101的中心抽头c和第二端口102的中心抽头d电连接，防护单元200的第二端b接地；
RJ45单元300，所述RJ45单元300的第一接入端与所述变压器单元100的初级侧的第一端口101连接，所述RJ45单元300的第二接入端与所述变压器单元100的初级侧的第二端口102连接，所述RJ45单元300的第三接入端和第四接入端分别与所述防护单元200的第一端a电连接。
其中，上述将RJ45单元的1、2信号线称为第一接入端，3、6信号线称为第二接入端，4、5信号线称为第三接入端，7、8信号线称为第四接入端。
进一步，如图5所示，该以太网接口电路进一步包括一电容C，该电容C与防护单元200并联，组成并联电路，所述并联电路的节点e与所述变压器单元100初级侧的中心抽头c和中心抽头d以及所述RJ45单元300的第三接入端和第四接入端连接，该电容C另一端f接地。
更进一步，如图6所示，在该以太网接口电路中，所述RJ45单元300第三接入端(4、5信号线)和第四接入端(RJ45的7、8信号线)先连接后，然后通过一磁珠M电连接所述防护单元200与电容C组成的并联电路的节点e端。
更进一步，如图7所示，为了保证RJ45单元的1、2、3、6信号线的线路阻抗，所述以太网接口电路还可以包括一电阻R，所述电阻R与电容C串联，然后与防护单元200并联，并联后的一端与磁珠M连接，另一端接地。
需要说明的是，本发明实施例的以太网设备可以为交换机，或路由器，或调制解调器，或防火墙设备等。
综上所述，相对于传统的以太网接口电路，本发明实施例提供的一种接口电路及通信设备，通过选择0.001uF～0.1uF的电容，直流阻抗不超过10欧姆，直流通流能力不小于2安培的磁珠，与防护器件构成的防护电路，可以满足IEC61000-4-5标准要求的1.2/50us组合波，共模6kV防护规格，通过将以太网接口的第三接入端(即网口的4、5信号线)和第四接入端(即网口的7、8信号线)通过防护单元接地，同时第一接入端(即网口的1、2信号线)和第二接入端(即网口的3、6信号线)与变压器单元初级侧的第一端口和第二端口的中心抽头连接，然后所述中心抽头与所述防护单元连接，当浪涌电压较高时，第一接入端、第二接入端以及第三接入端和第四接入端通过同一个防护单元钳位变成低电压，消除了第一、二接入端与第三、四接入端由于电位差导致共模过电压转化为差模过电压的问题，提高了***的防护性能，提高了可靠性。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (17)

1、一种接口电路，其特征在于，所述接口电路包括：
变压器单元，所述变压器单元的次级侧与芯片连接；
防护单元，所述防护单元的第一端与所述变压器单元的初级侧的中心抽头连接，所述防护单元的第二端接地；
接口单元，所述接口单元的第一接入端与所述变压器单元的初级侧的第一端口连接，所述接口单元的第二接入端与所述变压器单元的初级侧的第二端口连接，所述接口单元的第三接入端和第四接入端与所述防护单元的第一端电连接。
2、如权利要求1所述的接口电路，其特征在于，所述接口电路包括一电容，与所述防护单元并联，所述电容的一端与所述变压器单元的初级侧的中心抽头以及所述接口单元的第三接入端和第四接入端连接，另一端接地。
3、如权利要求2所述的接口电路，其特征在于，所述接口电路还包括一电阻，该电阻与所述电容串联组成串联电路，所述串联电路与所述防护单元并联。
4、如权利要求1或2或3所述的接口电路，其特征在于，所述接口单元的第三接入端和第四接入端通过磁珠电连接所述防护单元的第一端。
5、如权利要求1或2或3所述的接口电路，其特征在于，所述防护单元为：气体放电管或半导体放电管或放电间隙或压敏电阻或瞬态抑制二极管。
6、如权利要求1所述的接口电路，其特征在于，所述芯片为以太网芯片，所述接口单元为RJ45单元。
7、如权利要求2或3所述的接口电路，其特征在于，所述电容的电容值为0.001uF～0.1uF。
8、如权利要求3所述的接口电路，其特征在于，所述电阻的阻值为50欧姆～120欧姆。
9、一种接口电路，其特征在于，所述接口电路包括：
至少两个变压器单元，所述至少两个变压器单元的次级侧与芯片连接；
防护单元，所述防护单元的第一端与所述至少两个变压器单元的初级侧的中心抽头连接，所述防护单元的第二端接地；
至少两个接口单元，所述接口单元的第一接入端与所述变压器单元的初级侧的第一端口连接，所述接口单元的第二接入端与所述变压器单元的初级侧的第二端口连接，所述接口单元的第三接入端和第四接入端与所述防护单元的第一端电连接。
10、如权利要求9所述的接口电路，其特征在于，所述接口电路包括一电容，与所述防护单元并联，所述电容的一端与所述变压器单元的初级侧的中心抽头以及所述接口单元的第三接入端和第四接入端连接，另一端接地。
11、如权利要求10所述的接口电路，其特征在于，所述接口电路还包括一电阻，该电阻与所述电容串联组成串联电路，所述串联电路与所述防护单元并联。
12、如权利要求9至11任意一项所述的接口电路，其特征在于，所述接口单元的第三接入端和第四接入端通过磁珠电连接所述防护单元的第一端。
13、一种通信设备，其特征在于，所述通信设备包括印刷电路板，所述印刷电路板包括芯片和接口电路，所述接口电路包括：
变压器单元，所述变压器单元的次级侧与所述芯片连接；
防护单元，所述防护单元的第一端与所述变压器单元的初级侧的中心抽头电连接，所述防护单元的第二端接地；
接口单元，所述接口单元的第一接入端与所述变压器单元的初级侧的第一端口连接，所述接口单元的第二接入端与所述变压器单元的初级侧的第二端口连接，所述接口单元的第三接入端和第四接入端与所述防护单元的第一端电连接。
14、如权利要求13所述的通信设备，其特征在于，所述接口电路还包括一个电容，与所述防护单元并联，所述电容的一端与所述变压器单元的初级侧的中心抽头以及所述接口单元的第三接入端和第四接入端连接，另一端接地。
15、如权利要求14所述的通信设备，其特征在于，所述接口电路还包括一个电阻，与所述电容串联组成串联电路，所述串联电路与所述防护单元并联。
16、如权利要求13所述的通信设备，其特征在于，所述接口单元的第三接入端和第四接入端通过磁珠电连接所述防护单元的第一端。
17、如权利要求13所述的通信设备，其特征在于，所述芯片为以太网芯片，所述接口单元为RJ45单元。
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