Ethernet 防雷及ESD二极管保护设计

1.以太网
Ethernet 防雷及 ESD 保护设计
以太网是现有局域网中最通用的通讯协议标准，由 Xerox 公司创建并由 Xerox、Intel 和 DEC 公司联合开发的基带局域网规范。它包括标准的以太网（10Mbit/s)、快速以太网（100Mbit/s）和 10G（10Gbit/s）以太网。它们都符合 IEEE802.3。



2.以太网防护方案的应用背景
由于电信业、工业控制业的竞争日益增加，电信服务、通讯产品供应商对电信设备供应商提供的高可靠性网络设备的需要也相对提高。过压和各种静电的危害通常是由：雷击、临近电线引起的感应和直接与电源线碰接或用户设备故障所导致。这些危害可能危及电信网络设备用户和维护人员。因此电信设备供应商以增加设备的抗过压和过流的能力来降低电信系统维护成本和提高电信系统可靠性。
3.100M 以太网口
100Mbps 快速以太网标准又分为：100BASE－TX 、100BASE－FX、100BASE－T4 三个子类。以 100BASE－TX 为例，它是一种使用 5 类数据级无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的快速以太网技术。它使用两对双绞线，一对用于发送，一对用于接收数据。在传输中使用 4B/5B 编码方式，信号频率为 125MHz。符合 EIA586 的 5 类布线标准和 IBM 的 SPT 1 类布线标准。使用同 10BASE－T 相同的 RJ－45 连接器。它的最大网段长度为 100 米。它支持全双工的数据传输。
PMA(Physical Media Attachment)采用MLT-3电平，编码遵循NRZ形式。100Base-TX接口信号逢“1”产生电平跳变，而逢“0”时信号电平保持不变。因此100Base-TX接口信号有三个电平，眼图中一个UI会出现2个“眼睛”。


保护方案一：
特点：方案选择第一级使用**GDT气体放电管**,将泿涌电流通过开关式气体放电管泄放到大地,或放电管电极之关的惰性气体电光弧以热量形式消除,
中间充分利用网络变压器的电感特性,起到去藕和隔离作用.
第二级使用ESD二极管器件,它能够将残留的频率成分浪涌吸收,并且在IPP下钳位电压降到8V左右,这样以太网芯片就处于安全保护状态!
如果防雷等级需要打空接（4,5,7,8）PIN,可采用和1,2,3,6PIN同样的设计。
符合的标准：
符合IEC61000-4-2 (ESD): Air - 15kV, Contact - 8kV 低结间电容 : 3pF Typical
TU-T K.21 (10/700 μ S) 阻抗(40Ω ) 差糢:1.0KV 共模:6.0KV器件选择
气体放电管：GDT/SMD1812-091 1812 2KA
ESD二极管器件：ESDSLVU2.8-4 SOP-8
保护方案二：

特点：
与方案一相比防浪涌等级更高，气放管共模差模全保护，适用于充分暴露的直接雷区。
符合标准：
IEC61000-4-5 1.2/50 & 8/20μ S 阻抗(2Ω ) 差糢:6KV 共糢:6KV IEC61000-4-2 (ESD): Air - 15kV, Contact - 8kV
器件选择：
气放管：YINT 3R090-8L ESD: ESDSRVLC05-4
1.1000M 以太网口：
千兆以太网技术作为最新的高速以太网技术，给用户带来了提高核心网络的有效解决方案，这种解决方案的最大优点是继承了传统以太技术价格便宜的优点。
千兆以太网技术有两个标准：IEEE802.3z 和 IEEE802.3ab。IEEE802.3z 制定了光纤和短程铜线连接方案的标准。IEEE802.3ab 制定了五类双绞线上较长距离连接方案的标准。
以1000Base-T接口为例，它采用4D-PAM5编码方式。在垂直轴上使用5电平PAM编码,每个传送码元表示5符号
-2,-1,0,1,2中的一个符合,故每个码元代表2比特信息(4电平中每个电平代表2位,还有一个前向纠错码FEC) 这比二电平编码提高了带宽利用率,并能把波特率和所需信号带宽减为原来的一半.但多电平编码需要用多位A/D,D/A转换,采用更高的传输信噪比和更好的接收均衡性能收均衡性能。

眼图：

气体放电管与esd二极管应用保护方案：

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