[发明专利]一种网口防雷电路及其RJ45网络接口装置

说明书

技术领域

本发明涉及防雷技术，特别涉及一种用于网络数据传输的网口防雷电路及其RJ45网络接口装置。 

背景技术

工业控制设备、室外计费设备、监测设备、控制设备、军用设备等都需要通过网络传输数据来实现远程监测、控制、计费等，那就不可避免的需要使用网络模块电路，该电路可以设置在主机板上，也可以设置在可以插拔的网口上。但由于这些设备使用环境很复杂，特别是处在室外环境中的时候，就不可避免的碰到自然环境中的雷电现象，例如：高速公路收费站、电力、铁路等的监控、控制台经常面临雷击耦合的危险。 

为了保护网络传输数据需用到的网络模块电路，需要增加一些防雷电路来保护，现有的防雷方案的处理策略有： 

(1)，在网口外加信号防雷器，以提高设备的防雷性能。 

但是，目前市场上现有的外加防雷器有很多不利因素，例如：需要重新设计或改动设备和防雷线的地连接线，只能使用机壳体外的地线固定方式(锁螺丝等)，既不方便也不可靠，并且需要专业的人员安装才行，另外外接的防雷器会造成网络传输线路较大阻抗的突变，影响高速传输时的信号完整性，降低网络信号传输质量，甚至出现问题时，用户可能无法做任何的改善动作，只能将防雷器拆除。 

(2)，将防雷电路方案施加在印刷电路板(PCB)上。 

目前已经在普遍使用的网络防雷电路，基本上需要的器件非常多，并且为了保证防雷效果和网络传输性能，通常需要使用气体放电管、TVS管、二极 管、电阻等器件，而且使用的器件数量多、体积大，需要占用大比例的板卡空间，成本相当昂贵，更重要的是这种防雷电路由于使用的器件数量相当多，使用的防雷器件体积相当大，在很多场合根本无法设计在主板上或网卡上，这种防雷电路方案的代表例子具体可参考中国专利号为：200620015972.9(该实用新型名称：监控采集设备网口防雷电路)，具体电路如下： 

举例1：如图1所示，该防雷电路是一种典型的百兆网口防雷方案，接于网口插座和网络变压器之间，其使用了2个气体放电管、8个二极管、4个TVS管及8个限流电阻，一共使用了22个器件，如果是千兆网则需要使用两倍的器件，即44个器件。而且气体放电管体积是非常大的，需要占用板块较大的面积空间，如果板块有多个网络口，那该防雷电路需要占用的板块面积就更加无法满足，而且该方案对网络插入损耗非常高，在千兆网上使用这种电路，特别是TVS管、二极管这些器件直接施加在网络信号线上，会造成千兆网性能的极大衰减，影响网络传输性能。 

举例2：如图2所示，该防雷电路也是一种典型的百兆网口防雷方案，也是接于网口插座和网络变压器之间，其使用了4个气体放电管、8个二极管、2个双向TVS管及8个限流电阻，一共使用了22个器件，如果是千兆网则需要使用两倍的器件，即44个器件。同样，由于使用的气体放电管体积很大，需要占用板块较大的面积空间，如果板块有多个网络口，那该防雷电路需要占用的板块面积就更加无法满足，而且该方案对网络插入损耗非常高，在千兆网上使用这种电路，特别是TVS管、二极管这些器件直接施加在网络信号线上，每根网络信号线上串接的两个电阻会造成千兆网性能的极大衰减，影响网络传输性能。 

举例3：如图3所示，这种典型的百兆网口防雷方案，也是接于网口插座和网络变压器之间，其使用了4个气体放电管，8个限流电阻，一个专用防雷IC，一共使用了13个器件，如果是千兆网则需要使用两倍的器件，即23个器件。同样，由于使用的气体放电管体积很大，需要占用板块较大的面积空间，如果板块有多个网络口，那该防雷电路需要占用的板块面积就更加无法满足，而且该方案对网络插入损耗非常高，在千兆网上使用这种电路时，特别是瞬态稳压器件(TVS管)直接施加在网络信号传输线上，TVS管的节电容非常大，以及每根网络信号线上串接的两个电阻和专业防雷IC都会造成在千兆网时性能极大的衰减，影响网络传输性能，而且专业防雷IC价格昂贵，导致防雷方案成本过高。 

综上所述，现有的防雷方案，成本都相当的昂贵，而且由于防雷电路使用的器件数量较多，使用的防雷器件体积较大，在很多场合根本无法设计在主板上或网卡上，需要采用在机箱内部独立设计防雷电路，或者通过在机箱外部使用外加防雷其的方法，但是这种办法成本也很高昂，体积也很大，装配及使用不可靠也不方便，而且网络信号插入损耗过大会影响网络传输质量，现有的防雷方案因使用器件多，体积大，根本无法集成到市场上现有规格的网络连接头RJ45里面。 

发明内容