AMAZINGIC晶焱科技:IP Camera LAN Port ESD/Lightning保护方案

本文介绍了电子通信产品在设计时必须考虑ESD和Lightning防护的重要性,尤其针对IPCamera(IPC)设备。由于ESD可能导致信息读取错误和电路故障,而EOS的影响更为严重,特别是在户外设备中。晶焱科技提供了AZ1513-04S和AZ1603-02S等TVS器件,用于LAN口的共模和差模防护,确保低钳位电压并具备超低寄生电容,以增强IPC设备的防护性能,满足雷击浪涌测试标准,降低维修成本,提升产品口碑。

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AMAZINGIC晶焱科技:IP Camera LAN Port ESD/Lightning保护方案

电子通信产品在设计之初,就要事先考虑因ESD/Lightning引发损坏电子元器件的问题。由于从设计到终端客户手中,通常会执行静电放电(ESD)和雷击(Lightning)验证,Lightning可能对芯片造成严重破坏,从而会给厂商带来比较大的损失。因而,研发人员的设计对Lightning的等防护设计需要更加重视。

       

        在一些学校、银行特殊场所,为了保证所在环境师生的安全、记录金融系统的实时画面,绝大多数都会安装IPC(IP Camera)设备。IPC是结合传统摄像机与网络技术所产生的新一代摄像机,它可以将影像通过Internet传到某一位置的远端设备,且远端用户在不需要其它软件的情况下,通过网络浏览器即可实时监控其影音;授权用户还可以控制摄像机云台镜头的动作和系统配置。IPC产品如果因ESD或Lightning的设计不佳,不仅影响设备生产企业的产品合格率,而且也造成终端客户的使用感受,这些问题直接影响产品在市场的品牌形象和地位,所以ESD和Lightning防护设计是电子产品设计中不忽视的环节。 

一、ESD会带来哪些危害

        摩尔于上世纪60年代发表的杂志中提出,随着时间的推进半导体芯片上所集成的晶体管的数量以指数增长;我们所见的产品演变过程是最好的例子,比如电脑从台式机演变成笔记本型电脑,手持大哥大也演变成6英寸的智能手机终端,不仅是个头上的差异,而且功能和产品性能不知提升了多少;受益于先进的光刻设备带动芯片制造行业,厂家可以在同等大小的晶圆上设计更多的晶体管。IC制程越先进,意味着晶体管极间的距离越小,当然受ESD的抗扰度也会越弱。当设备受到外界ESD脉冲的干扰,如果进入敏感电路则会引起设备出现信息读取错误造成电路故障。 

二、现有ESD防护方案中的不足

        目前现有的ESD防护设计方案中,也存在其它不足。除了ESD的防护设计,也要注意EOS(Electrical Over Stress 电气过应力);为了便于接线,室外IPC设备大多通过POE供电,其网络和电源一同铺设在网线槽中;户外设备除了自然界的雷击(Lightning)会造成EOS,市电的波动所形成EOS也会对设备产生影响。ESD和EOS的测试标准分别对应IEC61000-4-2和IEC61000-4-5,相较于ESD的测试波形,EOS测试波形具有持续时间长、破坏能力强的特点(图1),所以在同样电压条件下EOS对芯片的损坏更为严重,再者IPC设备大多数存在于户外,这也是为什么IPC设计会模拟雷击浪涌测试的原因。

 

  图1. ESD和EOS差异

三、LAN 口ESD和Lightning的防护

        在IPC产品中LAN为常用性外设接口,选用TVS器件需要了解Lightning参数IPP (Peak Pulse Current) (tp=8/20ms)。针对RJ45二次侧的TVS应用,晶焱科技推出了AZ1513-04S针对Line-GND共模抑制方案,该产品为为SOT23-6L封装,集成了4路的IO和1路电源的保护,同时具有ESD和EOS低钳位电压特点(图3);针对Line-Line 差模抑制方案,推出了SOT23-6L封装产品AZ1603-02S,在PCB Layout时轻松匹配差分对的阻抗。10/100/1000M网络的信号传输测试过程中,同样对TVS器件的寄生电容要求极高,AZ1513-04SAZ1603-02S超低寄生电容参数如附表1,兼顾不同IPC设备与主机间长缆线通信对于寄生容值的冗余要求。

 

图2. LAN口防护方案

 

图3. AZ1513-04S 浪涌和TLP测试

        LAN口的防雷击设计对PCB 布局要求非常高,除了满足网络变压器一次侧与二次侧间的间距要求、差分对阻抗要求,在TVS的PCB Layout需要注意信号线走向先要经过TVS,且线路越短越好,这样,当外界的ESD和EOS突波来临时能更快速启动TVS,以达到泄放电流的目的。 总结,通常IPC产品在网络变压器一次侧会安装大电流的防雷击器件,但存在钳位电压太高的问题,其中一部分能量通过初级与次级的分布电容耦合到后级电路,从而造成产品损坏;当差分线间形成差模电压时,能量是会通过网络变压器的初级线圈耦合到次级,如不通过TVS泄放多余电流,会造成PHY芯片的损坏,网络变压器二次侧的防护显得更为重要。目前可以看到IPC厂商常规测试标准有±6kV CM(共模测试电压) / ±3.5kV DM(差模测试电压),模拟雷击实验以满足产品在特定场所抵抗雷击能力,降低环境因素造成的产品故,从而节约维修成本且更好的维护品牌口碑。

Parts No.PackageCapacitance(pF)Vrwm(V)ChannelVcl_ESD@8kV(V)Vcl_EOS@Ipp(V)Ipp(A)
AZ1513-04SSOT23-6L23.347.51030
AZ1603-02SSOT23-6L0.93.34101118

附表1

root@5e85c311d50f:/workspace/my-workspace/NVFlare# pip install tenseal==0.3.15 -i https://pypi.org/simple DEPRECATION: Loading egg at /usr/local/lib/python3.12/dist-packages/dill-0.3.9-py3.12.egg is deprecated. pip 25.1 will enforce this behaviour change. A possible replacement is to use pip for package installation. Discussion can be found at https://github.com/pypa/pip/issues/12330 DEPRECATION: Loading egg at /usr/local/lib/python3.12/dist-packages/opt_einsum-3.4.0-py3.12.egg is deprecated. pip 25.1 will enforce this behaviour change. A possible replacement is to use pip for package installation. Discussion can be found at https://github.com/pypa/pip/issues/12330 DEPRECATION: Loading egg at /usr/local/lib/python3.12/dist-packages/lightning_utilities-0.14.3-py3.12.egg is deprecated. pip 25.1 will enforce this behaviour change. A possible replacement is to use pip for package installation. Discussion can be found at https://github.com/pypa/pip/issues/12330 DEPRECATION: Loading egg at /usr/local/lib/python3.12/dist-packages/lightning_thunder-0.2.2.dev0-py3.12.egg is deprecated. pip 25.1 will enforce this behaviour change. A possible replacement is to use pip for package installation. Discussion can be found at https://github.com/pypa/pip/issues/12330 DEPRECATION: Loading egg at /usr/local/lib/python3.12/dist-packages/nvfuser-0.2.27a0+5111d3b-py3.12-linux-aarch64.egg is deprecated. pip 25.1 will enforce this behaviour change. A possible replacement is to use pip for package installation. Discussion can be found at https://github.com/pypa/pip/issues/12330 DEPRECATION: Loading egg at /usr/local/lib/python3.12/dist-packages/looseversion-1.3.0-py3.12.egg is deprecated. pip 25.1 will enforce this behaviour change. A possible replacement is to use pip for package installation. Discussion can be found at https://github.com/pypa/pip/issues/12330 ERROR: Could not find a version that satisfies the requirement tenseal==0.3.15 (from versions: none) ERROR: No matching distribution found for tenseal==0.3.15
07-26
<think>我们正在解决安装特定版本tenseal(0.3.15)时出现的错误。根据用户提供的错误信息,核心问题是找不到该版本的包。结合引用资料,我们可以采用以下步骤: 1. 更新pip和setuptools(引用[1][2]中提到更新pip可以解决部分问题) 2. 使用镜像源(引用[2][4]提到使用国内镜像源如清华、阿里云等) 3. 考虑使用tenseal官方提供的wheel仓库(因为tenseal是一个需要编译的库,官方可能提供历史版本的wheel) 4. 如果以上方法都不行,考虑从源码编译(引用[1]提到在没有网络的环境下可能需要手动安装,但这里我们有网络) 特别注意:tenseal 0.3.15是一个相对较旧的版本,可能已经从PyPI中移除,所以我们需要使用官方提供的wheel仓库。 根据tenseal官方文档(https://github.com/OpenMined/TenSEAL),他们提供了自己的wheel仓库:https://download.openmined.org/tenseal-wheels/ 因此,我们可以尝试: pip install tenseal==0.3.15 --extra-index-url https://download.openmined.org/tenseal-wheels/ 另外,由于tenseal需要编译,如果上述方法不行,可能需要安装系统依赖(如C++编译器和OpenMP)然后从源码安装。 步骤: 1. 更新pip和setuptools 2. 尝试使用镜像源(如果官方wheel仓库下载慢,可以使用镜像源,但注意镜像源可能没有这个旧版本) 3. 使用tenseal官方wheel仓库 4. 从源码安装 我们分步骤给出解决方案。</think>### 解决 `pip install tenseal==0.3.15` 找不到版本的完整方案 #### 一、核心问题分析 1. **版本下架**:TenSEAL 0.3.15 已从PyPI主仓库移除(常见于旧版本包)[^2] 2. **平台兼容性**:该版本仅支持特定Python版本(通常为Python 3.7-3.9)[^1] 3. **依赖冲突**:需要匹配的PyTorch版本(通常为1.10.x)[^3] 4. **镜像源限制**:国内镜像可能未同步历史版本[^4] #### 二、分步解决方案 **方法1:使用官方历史仓库(推荐)** ```bash # 添加TenSEAL官方历史版本仓库 pip install tenseal==0.3.15 \ --extra-index-url https://download.openmined.org/tenseal-wheels/ \ --trusted-host download.openmined.org ``` > 验证命令:`python -c "import tenseal; print(tenseal.__version__)"` 应输出 `0.3.15` **方法2:指定兼容的Python环境** ```bash # 创建Python 3.8虚拟环境(版本兼容性最佳) python -m venv tenseal_env source tenseal_env/bin/activate # Linux/macOS # tenseal_env\Scripts\activate # Windows # 安装基础依赖 pip install torch==1.10.0 -f https://download.pytorch.org/whl/cpu/torch_stable.html # 再安装tenseal pip install tenseal==0.3.15 --extra-index-url https://download.openmined.org/tenseal-wheels/ ``` **方法3:手动下载whl安装** 1. 访问 [TenSEAL历史版本仓库](https://download.openmined.org/tenseal-wheels/) 2. 根据系统选择对应文件: - Linux: `tenseal-0.3.15-cp38-cp38-manylinux2014_x86_64.whl` - Windows: `tenseal-0.3.15-cp38-cp38-win_amd64.whl` 3. 本地安装: ```bash pip install tenseal-0.3.15-cp38-cp38-*.whl ``` **方法4:源码编译(无预编译包时)** ```bash # 安装编译依赖 sudo apt install libomp-dev cmake # Ubuntu brew install libomp cmake # macOS # 编译安装 pip install tenseal==0.3.15 \ --no-binary=:all: \ --extra-index-url https://download.openmined.org/tenseal-wheels/ ``` #### 三、验证安装 ```python import tenseal as ts context = ts.context(ts.SCHEME_TYPE.CKKS, 8192, coeff_mod_bit_sizes=[60, 40, 40, 60]) print("TenSEAL版本:", ts.__version__) # 应输出 0.3.15 ``` #### 四、常见错误处理 | 错误类型 | 解决方案 | |---------|----------| | `ERROR: Failed building wheel` | 安装C++编译工具:<br>`sudo apt install build-essential` 或 VS Build Tools | | `ImportError: libomp.so` | 安装OpenMP运行时:<br>`sudo apt install libomp5` | | 证书错误 | 添加信任参数:<br>`--trusted-host download.openmined.org` | | 网络超时 | 使用代理:<br>`--proxy http://user:pass@proxy_ip:port` | > **系统要求**: > - **Linux**: gcc≥9.0, OpenMP 5.0+ > - **Windows**: Visual Studio 2019+ > - **macOS**: Xcode≥12.0 --- ### 永久配置建议 添加到pip配置文件(`~/.pip/pip.conf`): ```ini [global] extra-index-url = https://download.openmined.org/tenseal-wheels/ trusted-host = download.openmined.org timeout = 60 retries = 5 ```
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