CN207994622U - 防雷防静电保护电路、通讯电路、开关电源及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种防雷防静电保护电路、通讯电路、开关电源及电子设备，所述防雷防静电保护电路包括：邻近所述第一差分信号接口设置的一级保护电路，及邻近所述第二差分信号接口设置的二级保护电路。所述一级保护电路包括：至少一气体放电管，所述第一差分信号线、所述第二差分信号线通过所述至少一气体放电管接地；第一瞬态抑制二极管，电连接于所述第一差分信号线与地之间；及第二瞬态抑制二极管，电连接于所述第二差分信号线与地之间。其中，所述第一差分信号线和所述第二差分信号线之间的浪涌能量经过所述一级保护电路的释放后，残余浪涌能量通过所述二级保护电路进行再次释放，有利于提高所述防雷防静电保护电路的防护能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及防雷防静电技术领域，尤其涉及一种防雷防静电保护电路、通讯电路、开关电源及电子设备。
背景技术
本部分旨在为权利要求书中陈述的本实用新型的具体实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
现有技术中，电源的防雷装置多采用压敏电阻并联，及气体放电管接地的方式进行防雷、防静电保护。
然而，这种保护装置的响应速度较慢，限压及旁路泄流动作迟缓，使后级电子器件或电路容易受到影响。另外，单级的保护电路未能满足电源的防雷、防静电保障要求。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供一种防雷防静电更有保障的防雷防静电保护电路，本实用新型还提供一种包括所述防雷防静电保护电路的通讯电路、开关电源及电子设备。
一种防雷防静电保护电路，设置于第一差分信号接口及第二差分信号接口之间，所述第一差分信号接口通过第一差分信号线和第二差分信号线电连接所述第二差分信号接口，所述防雷防静电保护电路包括：
邻近所述第一差分信号接口设置的一级保护电路，包括：
至少一气体放电管，所述第一差分信号线、所述第二差分信号线通过所述至少一气体放电管接地；
第一瞬态抑制二极管，电连接于所述第一差分信号线与地之间；及
第二瞬态抑制二极管，电连接于所述第二差分信号线与地之间；及
邻近所述第二差分信号接口设置的二级保护电路；
其中，所述第一差分信号线和所述第二差分信号线之间的浪涌能量经过所述一级保护电路的释放后，残余浪涌能量通过所述二级保护电路进行再次释放。
进一步地，所述二级保护电路包括：
第三瞬态抑制二极管，并联于所述第一差分信号线及所述第二差分信号线之间；
第四瞬态抑制二极管，电连接于所述第一差分信号线与地之间；及
第五瞬态抑制二极管，电连接于所述第二差分信号线与地之间。
进一步地，所述防雷防静电保护电路包括一三级气体放电管，所述三级气体放电管中的两电极分别电连接所述第一差分信号线及所述第二差分信号线，所述三级气体放电管中的另外一电极接地。
进一步地，所述第一瞬态抑制二极管及所述第二瞬态抑制二极管均为单向瞬态抑制二极管。
进一步地，所述第三瞬态抑制二极管、所述第四瞬态抑制二极管及所述第五瞬态抑制二极管均为单向瞬态抑制二极管。
一种通讯电路，包括通讯控制电路、网络信号耦合电路、网络接口及如上任意一项所述的防雷防静电保护电路，其中，所述网络信号耦合电路包括所述第一差分信号接口，所述通讯控制电路包括所述第二差分信号接口，所述第一差分信号接口通过所述第一差分信号线和所述第二差分信号线电连接所述第二差分信号接口，所述网络信号耦合电路通过所述网络接口与外部设备传输网络信号。
进一步地，所述网络接口与所述网络信号耦合电路之间电连接有多对差分信号线，所述多对差分信号线中包括差分发送信号线及差分接收信号线，所述网络信号耦合电路包括：
用于滤波的共模电感，串联于每对差分信号线中；
用于耦合滤波的第一抽头电感，所述差分接收信号线分别电连接于所述第一抽头电感的两端，所述第一抽头电感的抽头端接电源端；
用于耦合滤波的第二抽头电感，所述差分发送信号线分别电连接于所述第二抽头电感的两端，所述第二抽头电感的抽头端接地；
用于隔离直流电平的多个电容，分别串联在所述共模电感与所述第一差分信号接口之间的多对差分信号线上。
一种开关电源，包括如上任意一项所述的防雷防静电保护电路。
一种开关电源，包括如上任意一项所述的通讯电路。
进一步地，所述开关电源还包括与所述网络信号耦合电路电连接的POE电路，所述POE电路通过所述网络接口为受电设备供电及传输网络信号。
一种电子设备，包括如上任意一项所述的开关电源。
本实用新型实施方式提供的防雷防静电保护电路包括所述一级保护电路及所述二级保护电路，其中所述第一差分信号线和所述第二差分信号线之间的浪涌能量经过所述一级保护电路的释放后，残余浪涌能量通过所述二级保护电路进行再次释放，有利于提高所述防雷防静电保护电路的防护能力，从而有利于降低由于雷电、静电或其他方式引起的浪涌信号对与其相连电路造成的损害。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例/方式技术方案，下面将对实施例/方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例/方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型提供的开关电源的电路方框图。
图2为图1所示的防雷防静电保护电路的电路图。
图3为图1所示的网络信号耦合电路及网络接口的电路图。
主要元件符号说明
| 开关电源 | 100 |
| 通讯控制电路 | 110 |
| 第二差分信号接口 | 112 |
| 防雷防静电保护电路 | 130 |
| 一级保护电路 | 132 |
| 二级保护电路 | 134 |
| POE电路 | 140 |
| 网络信号耦合电路 | 150 |
| 第一差分信号接口 | 152 |
| 网络接口 | 170 |
| 变压器 | T1 |
| 光耦器 | U1 |
| 第一差分信号线 | SIG+ |
| 第二差分信号线 | SIG- |
| 发送信号线 | TX+ |
| 发送信号线 | TX- |
| 接收信号线 | RX+ |
| 接收信号线 | RX- |
| 三级气体放电管 | GDT |
| 第一瞬态抑制二极管 | ZD1 |
| 第二瞬态抑制二极管 | ZD2 |
| 第三瞬态抑制二极管 | ZD3 |
| 第四瞬态抑制二极管 | ZD4 |
| 第五瞬态抑制二极管 | ZD5 |
| 共模电感 | LFA-LFD |
| 第一抽头电感 | LFE |
| 第二抽头电感 | LFF |
| 电容 | C1-C8 |
| 电源端 | V |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。
请参阅图1，为本实用新型提供的开关电源100的电路方框图。开关电源100包括防雷防静电保护电路130，可以理解的是，防雷防静电保护电路还可以应用于其他通讯电路、开关电源及电子设备中，以提高所述通讯电路、所述开关电源及所述电子设备的防雷防静电能力。可以理解的是，本实用新型提供的通讯电路及开关电源100可以应用于电子设备中。
如图1所示，开关电源100包括AC电压输入电路、EMI电路、输入整流滤波电路、功率控制开关、PWM控制电路、变压器T1、光耦器U1、反馈控制电路、输出整流滤波电路、通讯控制电路110、防雷防静电保护电路130、POE电路140、网络信号耦合电路150及网络接口170。其中，所述AC电压输入电路、所述EMI电路、所述输入整流滤波电路依次电连接。所述输入整流滤波电路电连接所述功率控制开关、所述PWM控制电路及变压器T1，所述功率控制开关电连接变压器T1，所述PWM控制电路电连接光耦器U1，光耦器U1的正极和负极电连接所述反馈控制电路，所述输出整流滤波电路输出电源信号。通讯控制电路110、防雷防静电保护电路130、网络信号耦合电路150及网络接口170依次电连接，POE电路140与网络信号耦合电路150电连接。
市电从所述AC电压输入电路输入，经过所述EMI电路滤除电磁干扰后，再经所述输入整流滤波电路进行整流滤波，通过变压器T1转换成需要的电压，最后经过所述输出整流滤波电路的整流滤波后得到输出的电源信号。防雷防静电保护电路130电连接于通讯控制电路110与网络信号耦合电路150之间的差分信号线上，有利于降低由于雷电、静电或其他方式引起的浪涌信号对通讯控制电路110的影响。POE电路140依次通过网络信号耦合电路150及网络接口170为受电设备供电及传输网络信号。
请参阅图2，为图1所示的防雷防静电保护电路130的电路图。网络信号耦合电路150包括第一差分信号接口152，通讯控制电路110包括第二差分信号接口112，第一差分信号接口152通过第一差分信号线SIG+和第二差分信号线SIG-电连接第二差分信号接口112。
防雷防静电保护电路130包括：邻近第一差分信号接口152设置的一级保护电路132，以及邻近第二差分信号接口112设置的二级保护电路134。其中，第一差分信号线SIG+和第二差分信号线SIG-之间的浪涌能量经过一级保护电路132的释放后，残余浪涌能量通过二级保护电路134进行再次释放，从而实现对通讯控制电路110的防雷防静电保护，进而降低浪涌信号对通讯控制电路110的损害。
进一步地，一级保护电路132包括：至少一气体放电管、第一瞬态抑制二极管(TVS管)ZD1及第二瞬态抑制二极管ZD2。第一差分信号线SIG+、第二差分信号线SIG-通过所述至少一气体放电管接地；第一瞬态抑制二极管ZD1电连接于第一差分信号线SIG+与地之间，即第一瞬态抑制二极管ZD1的负极电连接第一差分信号线SIG+，第一瞬态抑制二极管ZD1的正极接地；第二瞬态抑制二极管ZD2电连接于第二差分信号线SIG-与地之间，即第二瞬态抑制二极管ZD2的负极电连接第二差分信号线SIG-，第二瞬态抑制二极管ZD2的正极接地。
在本实施方式中，采用一三级气体放电管GDT，所述三级气体放电管中的两电极分别电连接第一差分信号线SIG+及第二差分信号线SIG-，三级气体放电管GDT中的另外一电极接地。三级气体放电管GDT用于泄放瞬时过流并限制瞬时过压。在一种实施方式中，一级保护电路132包括两个二级气体放电管，每个气体放电管包括两电极，其中一电极接地，另一电极电连接一差分信号线，比如第一差分信号线SIG+或第二差分信号线SIG-。
第一瞬态抑制二极管ZD1及第二瞬态抑制二极管ZD2用于在极短的时间内将第一差分信号线SIG+和第二差分信号线SIG-对地的电压钳位于理想电压数值范围内。第一瞬态抑制二极管ZD1及第二瞬态抑制二极管ZD2与所述气体放电管配合使用，能够将雷电、静电或其他方式引起的浪涌能量迅速释放，具体地，浪涌能量中的高电压主要通过第一瞬态抑制二极管ZD1及第二瞬态抑制二极管ZD2快速钳位在预设数值范围内，浪涌能量中的大电流主要通过三级气体放电管GDT对地泄放。
二级保护电路134包括：第三瞬态抑制二极管ZD3、第四瞬态抑制二极管ZD4及第五瞬态抑制二极管ZD5。其中，第三瞬态抑制二极管ZD3并联于第一差分信号线SIG+及第二差分信号线SIG-之间。在本实施方式中，第三瞬态抑制二极管ZD3的负极电连接第一差分信号线SIG+，第三瞬态抑制二极管ZD3的正极电连接第二差分信号线SIG-。可以理解的是，在一种实施方式中，第三瞬态抑制二极管ZD3的正极电连接第一差分信号线SIG+，第三瞬态抑制二极管ZD3的负极电连接第二差分信号线SIG-。第四瞬态抑制二极管ZD4负极电连接第一差分信号线SIG+，第三瞬态抑制二极管ZD3的正极接地。第五瞬态抑制二极管ZD5负极电连接第二差分信号线SIG-，第五瞬态抑制二极管ZD5的正极接地。
第一差分信号线SIG+与第二差分信号线SIG-之间的残余浪涌电压通过第三瞬态抑制二极管ZD3迅速钳位。另外，第一差分信号线SIG+与第二差分信号线SIG-上的残余浪涌能量分别通过第四瞬态抑制二极管ZD4及第五瞬态抑制二极管ZD5对地泄放。二级保护电路134邻近通讯控制电路110设置，对差分信号线中的残余浪涌电压进行再次释放，有利于提高防雷防静电保护电路130的防护能力，从而有利于降低由于雷电、静电或其他方式引起的浪涌信号对通讯控制电路110造成的损害。
在本实施方式中，第一瞬态抑制二极管ZD1、第二瞬态抑制二极管ZD2、第三瞬态抑制二极管ZD3、第四瞬态抑制二极管ZD4及第五瞬态抑制二极管ZD5均为单向瞬态抑制二极管，可以理解的是，在一种实施方式中，上述瞬态抑制二极管均为双向瞬态抑制二极管。
可以理解的是，在一种实施方式中，通讯控制电路110通过多对差分信号线与网络信号耦合电路150电连接，其中，每对差分信号线均包括第一差分信号线SIG+及第二差分信号线SIG-。每对第一差分信号线SIG+及第二差分信号线SIG-之间均设置有防雷防静电保护电路130，以实现对每对第一差分信号线SIG+及第二差分信号线SIG-的防雷防静电保护，从而有利于降低由于雷电、静电或其他方式引起的浪涌信号对通讯控制电路110造成的损害的几率。
本实用新型实施方式提供的防雷防静电保护电路130包括一级保护电路132及二级保护电路134，其中第一差分信号线SIG+和第二差分信号线SIG-之间的浪涌能量经过一级保护电路132的释放后，残余浪涌能量通过二级保护电路134进行再次释放，有利于提高防雷防静电保护电路130的防护能力，从而有利于降低由于雷电、静电或其他方式引起的浪涌信号对通讯控制电路110造成的损害。
请参阅图3，为图1所示的网络信号耦合电路150及网络接口170的电路图。网络接口170接收及发送的差分网络信号通过网络信号耦合电路150进行信号滤波及耦合，有利于增强信号，从而提高差分网络信号的传输速率。
具体地，网络接口170与网络信号耦合电路150之间电连接有多对差分信号线，所述多对差分信号线中包括差分发送信号线、差分接收信号线及其他差分信号线，所述差分发送信号线包括发送信号线TX+及发送信号线TX-，所述差分接收信号线包括接收信号线RX+及接收信号线RX-。
网络信号耦合电路150包括：共模电感LFA-LFD、第一抽头电感LFE、第二抽头电感LFF及电容C1-C8。
共模电感LFA-LFD分别串联于每对差分信号线中，在本实施方式中，共模电感LFA上第一电感线圈串联于接收信号线RX+上，共模电感LFA上第二电感线圈串联于接收信号线RX-上。可以理解的是，共模电感LFB以同样的方式串联于发送信号线TX+及发送信号线TX-上，共模电感LFC-LFD串联于其他差分信号线中。共模电感LFA-LFD用于对所述多对差分信号线中的信号进行滤波，阻碍差模信号的通过，对差分信号的传输影响极小。
接收信号线RX+与接收信号线RX-分别电连接于第一抽头电感LFE的两端，第一抽头电感LFE的抽头端接电源端V，接收信号线RX+与接收信号线RX-中的差分信号以差模耦合的方式进行滤波并耦合直流电平，接收信号线RX+与接收信号线RX-中的差分信号产生直流偏置，有利于增强信号从而提高所述差分接收信号中传输的差分接收信号的传输速率。
发送信号线TX+与发送信号线TX-分别电连接于第二抽头电感LFF的两端，第二抽头电感LFF的抽头端接地，发送信号线TX+与发送信号线TX-中传输的差分信号以差模耦合的方式进行滤波并耦合直流电平，发送信号线TX+与发送信号线TX-中的差分信号产生直流偏置，有利于增强信号从而提高所述差分发送信号中传输的差分发送信号的传输速率。
用于隔离直流电平的多个电容C1-C8，分别串联在共模电感LFA-LFD与第一差分信号接口152之间的所述多对差分信号线上，以隔离网线连接的不同网络设备间的不同电平。在本实施方式中，电容C1-C8用于隔离受电设备与通讯控制电路110之间的不同电平，从而避免因网络信号电平不兼容造成的设备损坏。
本实用新型实施方式提供的网络信号耦合电路150用于对网络接口170接收及发送的差分信号进行滤波及耦合，有利于增强信号从而提高差分信号的传输速率。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个装置也可以由同一个装置或***通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。
Claims (11)
1.一种防雷防静电保护电路，设置于第一差分信号接口及第二差分信号接口之间，所述第一差分信号接口通过第一差分信号线和第二差分信号线电连接所述第二差分信号接口，其特征在于，所述防雷防静电保护电路包括：
邻近所述第一差分信号接口设置的一级保护电路，包括：
至少一气体放电管，所述第一差分信号线、所述第二差分信号线通过所述至少一气体放电管接地；
第一瞬态抑制二极管，电连接于所述第一差分信号线与地之间；及
第二瞬态抑制二极管，电连接于所述第二差分信号线与地之间；及
邻近所述第二差分信号接口设置的二级保护电路；
其中，所述第一差分信号线和所述第二差分信号线之间的浪涌能量经过所述一级保护电路的释放后，残余浪涌能量通过所述二级保护电路进行再次释放。
2.如权利要求1所述的防雷防静电保护电路，其特征在于，所述二级保护电路包括：
第三瞬态抑制二极管，并联于所述第一差分信号线及所述第二差分信号线之间；
第四瞬态抑制二极管，电连接于所述第一差分信号线与地之间；及
第五瞬态抑制二极管，电连接于所述第二差分信号线与地之间。
3.如权利要求1所述的防雷防静电保护电路，其特征在于，所述防雷防静电保护电路包括一三级气体放电管，所述三级气体放电管中的两电极分别电连接所述第一差分信号线及所述第二差分信号线，所述三级气体放电管中的另外一电极接地。
4.如权利要求1所述的防雷防静电保护电路，其特征在于，所述第一瞬态抑制二极管及所述第二瞬态抑制二极管均为单向瞬态抑制二极管。
5.如权利要求2所述的防雷防静电保护电路，其特征在于，所述第三瞬态抑制二极管、所述第四瞬态抑制二极管及所述第五瞬态抑制二极管均为单向瞬态抑制二极管。
6.一种通讯电路，其特征在于，包括通讯控制电路、网络信号耦合电路、网络接口及如权利要求1-5任意一项所述的防雷防静电保护电路，其中，所述网络信号耦合电路包括所述第一差分信号接口，所述通讯控制电路包括所述第二差分信号接口，所述第一差分信号接口通过所述第一差分信号线和所述第二差分信号线电连接所述第二差分信号接口，所述网络信号耦合电路通过所述网络接口与外部设备传输网络信号。
7.如权利要求6所述的通讯电路，其特征在于，所述网络接口与所述网络信号耦合电路之间电连接有多对差分信号线，所述多对差分信号线中包括差分发送信号线及差分接收信号线，所述网络信号耦合电路包括：
用于滤波的共模电感，串联于每对差分信号线中；
用于耦合滤波的第一抽头电感，所述差分接收信号线分别电连接于所述第一抽头电感的两端，所述第一抽头电感的抽头端接电源端；
用于耦合滤波的第二抽头电感，所述差分发送信号线分别电连接于所述第二抽头电感的两端，所述第二抽头电感的抽头端接地；
用于隔离直流电平的多个电容，分别串联在所述共模电感与所述第一差分信号接口之间的多对差分信号线上。
8.一种开关电源，其特征在于，包括如权利要求1-5任意一项所述的防雷防静电保护电路。
9.一种开关电源，其特征在于，包括如权利要求6-7任意一项所述的通讯电路。
10.如权利要求9所述的开关电源，其特征在于，所述开关电源还包括与所述网络信号耦合电路电连接的POE电路，所述POE电路通过所述网络接口为受电设备供电及传输网络信号。
11.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求8-10任意一项所述的开关电源。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN112072628A (zh) * | 2020-09-22 | 2020-12-11 | 福建星网视易信息***有限公司 | 一种数据接口保护电路及数据接口 |
| CN113726626A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-11-30 | 天津津航计算技术研究所 | 一种基于can总线驱动芯片的滤波防护电路 |
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2018
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |