【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 00倍)沖擊電流作用下線(xiàn)纜兩端的壓降可以通過(guò)理論計(jì)算大致估算出來(lái)：一根導(dǎo)線(xiàn)可等效為一個(gè)電感，在一個(gè)變化的電流流過(guò)導(dǎo)線(xiàn)時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)兩端的壓降為：DU＝L?di/dt，其中L為導(dǎo)線(xiàn)上的電感量，一般1米長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)的電感量在1uH～（計(jì)算可取1uH）；di/dt是導(dǎo)線(xiàn)上電流的變化率。通過(guò)這個(gè)公式可以看出，DU與L成正比，L 又與線(xiàn)長(zhǎng)成正比。因此，減小電源防雷器并接導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度就是減小Uab和Ucd，也就是減小Uad。所以，電源防雷器并接到機(jī)柜電源接線(xiàn)端子的導(dǎo)線(xiàn)（或并接到饋電線(xiàn)上的導(dǎo)線(xiàn)）一定要短，特別是對(duì)于防護(hù)等級(jí)在20kA或者40kA這樣大量級(jí)的情況，防雷模塊的安裝需要尤為注意。這一設(shè)計(jì)原則應(yīng)用到單板內(nèi)的防護(hù)電路設(shè)計(jì)也是一樣的道理：做線(xiàn)間保護(hù)的防雷電路的引線(xiàn)一定要短。 信號(hào)防雷器的接地圖54示出一種不正確的信號(hào)防雷器安裝方式：防雷器安裝在設(shè)備以外的其它設(shè)備內(nèi)（例如：DDF架內(nèi)），并且通過(guò)其它裝置的接地線(xiàn)接地，由于機(jī)房?jī)?nèi)獨(dú)立設(shè)備的保護(hù)接地線(xiàn)通常都不會(huì)太短（3～20米），使信號(hào)防雷器的共模防護(hù)作用大大減低。圖54 不正確的信號(hào)防雷器安裝方式根據(jù)被保護(hù)設(shè)備內(nèi)部接口電路的不同，信號(hào)防雷器實(shí)現(xiàn)共模保護(hù)的原理略有區(qū)別： 內(nèi)部接口具有對(duì)地的防護(hù)電路，或外部線(xiàn)纜中有信號(hào)回線(xiàn)與內(nèi)部單板地連接。這種情況下，外加信號(hào)防雷器應(yīng)達(dá)到如下效果：由信號(hào)線(xiàn)引入的共模過(guò)電流，絕大部分通過(guò)信號(hào)防雷器的接地線(xiàn)泄放到大地，只有非常小的一部分過(guò)電流流入設(shè)備內(nèi)部，這一小部分過(guò)電流是設(shè)備內(nèi)部的單板防護(hù)電路本身能耐受得住而不發(fā)生損壞的。在信號(hào)防雷器和單板級(jí)防護(hù)電路都存在的情況下，線(xiàn)纜上的感應(yīng)過(guò)電流可以同時(shí)通過(guò)圖54中2兩條泄放途徑泄放到大地。但是圖中泄放途徑1因?yàn)楸Ｗo(hù)接地線(xiàn)太長(zhǎng)而具有較大的線(xiàn)間感抗，使路徑1不能成為比路徑2阻抗小得多的雷電流低阻泄放路徑，因此信號(hào)防雷器的共模保護(hù)效果大大減低。解決方法是：將信號(hào)防雷器靠近被保護(hù)設(shè)備安裝或安裝在被保護(hù)設(shè)備內(nèi)部，信號(hào)防雷器通過(guò)很短的接地線(xiàn)接到設(shè)備的保護(hù)地上去，如圖55所示。 內(nèi)部信號(hào)接口沒(méi)有防護(hù)電路，且外部信號(hào)電纜對(duì)內(nèi)部單板地隔離外部信號(hào)電纜對(duì)內(nèi)部單板地隔離的情況下，只要接口部分出現(xiàn)的過(guò)電壓沒(méi)有超過(guò)接口電路自身的絕緣耐壓值時(shí)，接口電路一般不會(huì)發(fā)生共模損壞。因此信號(hào)防雷器的共模保護(hù)作用體現(xiàn)在：外部線(xiàn)纜引入感應(yīng)雷擊過(guò)電流時(shí)，信號(hào)防雷器本身的共模殘壓加上信號(hào)防雷器接地線(xiàn)兩端的壓降，必須小于接口電路自身的絕緣耐壓。我們知道5kA的8/20us沖擊電流作用下1米長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)兩端的壓降可達(dá)到900V左右，而導(dǎo)線(xiàn)兩端的壓降為：DU＝L?di/dt，因此減小信號(hào)防雷器輸出共模殘壓的最有效辦法是減小信號(hào)防雷器接地線(xiàn)的長(zhǎng)度（信號(hào)防雷器自身的共模殘壓可以做到很?。?。正確的信號(hào)防雷器安裝方式也是： 將信號(hào)防雷器靠近被保護(hù)設(shè)備安裝或安裝在被保護(hù)設(shè)備內(nèi)部，信號(hào)防雷器通過(guò)很短的接地線(xiàn)接到設(shè)備的保護(hù)地上去。這個(gè)原則也適用于單板內(nèi)部防護(hù)電路的設(shè)計(jì)：?jiǎn)伟鍍?nèi)部防護(hù)電路的泄流地應(yīng)盡可能短的在單板框母板上與單板工作地匯接在一起。 天饋防雷器的接地天饋防雷器的安裝和接地設(shè)計(jì)中，一個(gè)很重要的問(wèn)題是應(yīng)符合國(guó)家的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)天饋防雷器安裝及接地的要求。YD 506898《移動(dòng)通信基站防雷與接地設(shè)計(jì)規(guī)范》：“同軸電纜饋線(xiàn)進(jìn)入機(jī)房后與通信設(shè)備連接處應(yīng)安裝饋線(xiàn)防雷器，以防來(lái)自天饋線(xiàn)的感應(yīng)雷。饋線(xiàn)防雷器接地端子應(yīng)就近引接到室外饋線(xiàn)入口處接地線(xiàn)上。”因此，應(yīng)該明確的是：當(dāng)設(shè)備位于室內(nèi)并在饋線(xiàn)上配置天饋防雷器時(shí)，應(yīng)該安裝接地線(xiàn)，且接地線(xiàn)應(yīng)接室外接地排（當(dāng)天饋防雷器位于機(jī)柜頂部或者內(nèi)部時(shí)可以不遵照本要求）。 防雷器正確安裝的例子圖55 防雷器正確安裝的例子圖55示出防雷器正確安裝的例子。其中，直流電源防雷器是并聯(lián)式防雷器，通過(guò)很短的（10cm左右）并接線(xiàn)接到設(shè)備的電源接線(xiàn)端子上(安裝位置1)，或采用凱文接線(xiàn)的方式接到饋電線(xiàn)上（安裝位置2）；信號(hào)防雷器應(yīng)安裝在設(shè)備機(jī)柜上，宜通過(guò)金屬固定件實(shí)現(xiàn)與機(jī)殼保護(hù)地的直接連接，如果采用接地線(xiàn)則應(yīng)盡量短，至少應(yīng)短于5cm；多個(gè)天饋防雷器的接地引線(xiàn)先在一個(gè)天饋防雷器接地排上匯接，再由天饋防雷器引一根接地線(xiàn)接到室外接地排上。6 電源口防雷電路設(shè)計(jì)電源口防雷電路的設(shè)計(jì)需要注意的因素較多，有如下幾方面： 防雷電路的設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足規(guī)定的防護(hù)等級(jí)要求，且防雷電路的殘壓水平應(yīng)能夠保護(hù)后級(jí)電路免受損壞。 在遇到雷電暫態(tài)過(guò)電壓作用時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)具有足夠快的動(dòng)作響應(yīng)速度，即能盡早的動(dòng)作限壓和旁路泄流。 防雷電路加在饋電線(xiàn)路上，不應(yīng)影響設(shè)備的正常饋電。例如，采用串聯(lián)式電源防雷電路時(shí)，防雷電路應(yīng)可通過(guò)設(shè)備滿(mǎn)負(fù)荷工作時(shí)的電流并有一定的裕量。 防護(hù)電路在系統(tǒng)的最高工作電壓時(shí)不應(yīng)動(dòng)作。通常在交流回路中，～，在直流回路中，～2倍。 防雷電路加在饋電線(xiàn)路上，不應(yīng)給設(shè)備的安全運(yùn)行帶來(lái)隱患。例如，應(yīng)避免由于電路設(shè)計(jì)不當(dāng)而使防雷電路存在著火等安全隱患。 在整個(gè)饋電通路上存在多級(jí)防雷電路時(shí)，應(yīng)注意各級(jí)防雷電路間有良好的配合關(guān)系，不應(yīng)出現(xiàn)后級(jí)防雷電路遭到雷擊損壞而前級(jí)防雷電路完好的情況。 防雷電路應(yīng)具有損壞告警、遙信、熱容和過(guò)流保護(hù)功能，并具有可替換性。下面分別給出交流電源口和直流電源口的防雷電路設(shè)計(jì)指導(dǎo)。 交流電源口防雷電路設(shè)計(jì) 交流電源口防雷電路圖61 交流電源口防雷電路上圖是一個(gè)兩級(jí)的交流電源口防護(hù)電路，G1和G2為氣體放電管，Rvz1～Rvz6為壓敏電阻，F(xiàn)1和F2為空氣開(kāi)關(guān)，F(xiàn)3和F4為保險(xiǎn)，L1和L2是退耦電感。電路原理簡(jiǎn)述如下：第1級(jí)防雷電路為具有共模和差模保護(hù)的電路，差模保護(hù)采用的壓敏電阻。共模保護(hù)采用壓敏電阻和氣體放電管串聯(lián)。第1級(jí)防雷電路的通流能力較高，通常在幾十kA（8/20us）。第1級(jí)防雷電路宜選用空氣開(kāi)關(guān)做短路過(guò)流故障的保護(hù)器件。第2級(jí)防雷電路的形式與第1級(jí)相同，合理設(shè)計(jì)第1級(jí)電路和第2級(jí)電路間的電感值，可以使大部分的雷電流通過(guò)第1級(jí)防雷電路泄放，第2級(jí)電路只泄放少部分雷電流，這樣就可以通過(guò)第2級(jí)電路將防雷器的輸出殘壓進(jìn)一步降低以達(dá)到保護(hù)后級(jí)設(shè)備的目的。第2級(jí)防雷電路應(yīng)選用保險(xiǎn)做保護(hù)器件。防護(hù)電路中各保護(hù)器件的通流量的選擇應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求并有一定裕量；差模壓敏電阻的壓敏電壓取值可按壓敏電阻章節(jié)給出的方法選擇；壓敏電阻和氣體放電管串聯(lián)的共模防護(hù)電路中，壓敏電阻、空氣放電管的取值仍可按壓敏、放電管單獨(dú)并接在線(xiàn)路中時(shí)的相關(guān)章節(jié)給出的計(jì)算方法來(lái)選取。 交流電源口防雷電路變型 變型電路1圖62 交流電源口變型電路1變型電路1將原電路中的電感換成了一定長(zhǎng)度的饋電線(xiàn)。規(guī)定長(zhǎng)度的饋電線(xiàn)所具有的電感量與原電路中電感的感值是基本相同的。將電感換成饋電線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)是：在設(shè)備的工作電流很大的情況下，合理的選擇饋電線(xiàn)線(xiàn)徑就可以滿(mǎn)足給設(shè)備供電的需求，克服了在設(shè)備供電電流很大時(shí)，空心電感的體積過(guò)大而無(wú)法在電路上實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題。第1級(jí)的防護(hù)電路和第2級(jí)的防護(hù)電路可以分別放置在兩個(gè)不同的設(shè)備中實(shí)現(xiàn)，例如：將第1級(jí)防護(hù)電路設(shè)計(jì)為一個(gè)獨(dú)立的防雷箱，將第2級(jí)防雷電路內(nèi)置于通信設(shè)備中。由于去掉了電感，變型電路1可以看做為兩個(gè)并聯(lián)式的防雷電路。當(dāng)這兩級(jí)防雷電路做成兩個(gè)單獨(dú)的防雷器時(shí)，需要注意防雷器的安裝問(wèn)題。 變型電路2圖63 交流電源口變型電路2變型電路2是圖61交流防雷電路的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)：只保留防雷電路中的第1級(jí)防雷電路或者第2級(jí)防雷電路，其它設(shè)計(jì)要點(diǎn)同交流電源口防雷電路。電路63a在后級(jí)電路抗浪涌過(guò)電壓能力較強(qiáng)時(shí)采用，電路63b在外部具有一級(jí)保護(hù)措施時(shí)采用，一般設(shè)計(jì)在電源模塊內(nèi)部。變形電路2降低了電路的復(fù)雜性，并且由于去掉了電感，不需要考慮滿(mǎn)足通過(guò)設(shè)備正常工作電流的需要，方案更容易實(shí)現(xiàn)。由于該電路去掉了電感，它由一個(gè)串聯(lián)式防雷電路變成了一個(gè)并聯(lián)式防雷電路。當(dāng)這個(gè)電路做成一個(gè)獨(dú)立的防雷器時(shí)，需要注意防雷器的安裝問(wèn)題。 直流電源口防雷電路設(shè)計(jì) 直流電源口防雷電路圖64 直流電源口防雷電路上圖是一個(gè)具有串聯(lián)式2級(jí)差模防護(hù)的電路，可以做到標(biāo)稱(chēng)放電電流5kA，電路原理簡(jiǎn)述如下：第1級(jí)采用兩個(gè)壓敏電阻并聯(lián)的差模保護(hù)，兩個(gè)氣體放電管并聯(lián)進(jìn)行共模保護(hù)（注：這里選用兩個(gè)器件并聯(lián)的目的是降低殘壓和增大通流能力，在使用單個(gè)器件滿(mǎn)足要求的情況下可以只使用一個(gè)器件），可以達(dá)到標(biāo)稱(chēng)放電電流5kA的設(shè)計(jì)指標(biāo)，第2級(jí)采用壓敏電阻和TVS管保護(hù)，將殘壓降低到后級(jí)電路能夠承受的水平，其中TVS管T1推薦采用雙向TVS管，可以防反接，也可以采用單向的TVS管，但具有不防反接的缺點(diǎn)。共模保護(hù)采用兩個(gè)氣體放電管并聯(lián)構(gòu)成的1級(jí)防護(hù)電路。該電路的優(yōu)點(diǎn)是具有較低的輸出殘壓，適用于后級(jí)電路抗過(guò)電壓水平很低的情況。防雷電路中各保護(hù)元件通流量、壓敏電壓、反向擊穿電壓的選擇、電感的取值可參照相關(guān)章節(jié)給出的方法進(jìn)行。兩級(jí)防雷電路都應(yīng)選用保險(xiǎn)做保護(hù)器件。該防護(hù)電路的應(yīng)用場(chǎng)合是后級(jí)電路的抗浪涌過(guò)電壓的能力較弱，一級(jí)防雷電路不足以保護(hù)后級(jí)的設(shè)備，需要通過(guò)第2級(jí)的防雷電路將殘壓進(jìn)一步降低。 直流電源口防雷電路變型 變型電路1圖65 直流電源口變型電路1變型電路1將圖64直流電源口防雷電路中的電感換成了一定長(zhǎng)度的饋電線(xiàn)。規(guī)定長(zhǎng)度的饋電線(xiàn)所具有的電感量與原電路中電感的感值是基本相同的。將電感換成饋電線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)是：在設(shè)備的工作電流很大的情況下，合理的選擇饋電線(xiàn)線(xiàn)徑就可以滿(mǎn)足給設(shè)備供電需求，克服了在設(shè)備供電電流很大時(shí)，空心電感的體積過(guò)大而無(wú)法在電路上實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題。第1級(jí)的防護(hù)電路和第2級(jí)的防護(hù)電路可以分別放置在兩個(gè)不同的設(shè)備中實(shí)現(xiàn)，例如：將第1級(jí)防護(hù)電路設(shè)計(jì)到直流高阻柜中，將第2級(jí)防雷電路內(nèi)置于通信設(shè)備中。由于去掉了電感，變型電路1可以看作為兩個(gè)并聯(lián)式的防雷電路。當(dāng)這兩級(jí)防雷電路做成兩個(gè)單獨(dú)的防雷器時(shí)，需要注意防雷器的安裝問(wèn)題。 變型電路2圖66 直流電源口變型電路2變型電路2是直流電源口防雷電路的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)：保留防雷電路中的第1級(jí)防雷電路（注：這里選用兩個(gè)器件并聯(lián)的目的是降低殘壓和增大通流能力，在使用單個(gè)器件滿(mǎn)足要求的情況下可以只使用一個(gè)器件），去掉電感及第2級(jí)防雷電路。其它設(shè)計(jì)要點(diǎn)同直流電源口防雷電路。變型電路2的應(yīng)用場(chǎng)合是在后級(jí)電路抗浪涌過(guò)電壓能力較強(qiáng)時(shí)采用，這個(gè)方案可以降低電路的復(fù)雜性。同時(shí)由于去掉了電感，不需要考慮滿(mǎn)足通過(guò)設(shè)備正常工作電流的需要，方案更容易實(shí)現(xiàn)。由于變型電路2去掉了電感，它由一個(gè)串聯(lián)式防雷電路變成了一個(gè)并聯(lián)式防雷電路。當(dāng)這個(gè)電路做成一個(gè)獨(dú)立的防雷器時(shí)，需要注意防雷器的安裝問(wèn)題。7 信號(hào)口防雷電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)信號(hào)口防雷電路應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 防雷電路的輸出殘壓值必須比被防護(hù)電路自身能夠耐受的過(guò)電壓峰值低，并有一定裕量。 防雷電路應(yīng)有足夠的沖擊通流能力和響應(yīng)速度。 信號(hào)防雷電路應(yīng)滿(mǎn)足相應(yīng)接口信號(hào)傳輸速率及帶寬的需求，且接口與被保護(hù)設(shè)備兼容。 信號(hào)防雷電路要考慮阻抗匹配的問(wèn)題。 信號(hào)防雷電路的插損應(yīng)滿(mǎn)足通信系統(tǒng)的要求。 對(duì)于信號(hào)回路的峰值電壓防護(hù)電路不應(yīng)動(dòng)作，通常在信號(hào)回路中，～。 E1口防雷電路 室外走線(xiàn)E1口防雷電路當(dāng)E1電纜戶(hù)外走線(xiàn)時(shí)，對(duì)端口的防護(hù)等級(jí)要求較高，根據(jù)被保護(hù)設(shè)備的不同特點(diǎn)，此時(shí)E1口的防護(hù)電路我司主要采用以下幾種方式的電路進(jìn)行防護(hù)。圖71 室外走線(xiàn)E1口防雷電路圖71中給出的是三種比較典型的E1口防護(hù)電路，對(duì)于非平衡E1端口，建議采用圖71的電路a和b，對(duì)于平衡E1端口建議采用圖71的電路c。其中電路a和c采用氣體放電管、電阻、快恢復(fù)二極管、TVS管組成，其中氣體放電管將線(xiàn)纜引入的大部分雷擊過(guò)電流泄放。電阻的作用是用于兩級(jí)電路間的配合，由TVS管和快恢復(fù)二極管組成的橋式電路是第2級(jí)防雷電路，進(jìn)一步降低防雷器輸出的殘壓，從而有效的保護(hù)后級(jí)設(shè)備。因?yàn)镋1口信號(hào)電平較低，且設(shè)備在正常運(yùn)行狀態(tài)下工作地與保護(hù)地之間的電位差基本為零，電路中的氣體放電管可以選用低動(dòng)作電壓的管子。由快恢復(fù)二極管和TVS形成和組合電路可以降低單個(gè)分立式TVS管的結(jié)電容，由于快恢復(fù)二極管的結(jié)電容比TVS管小很多，組合電路的結(jié)電容主要決定于快恢復(fù)二極管。圖71a和圖71b電路區(qū)別在于圖71a電路共模有兩級(jí)防護(hù)，而圖71b電路共模只有一級(jí)防護(hù)，因此圖71b電路主要用于被防護(hù)電路耐受共模過(guò)電壓能力較高的情況。 室內(nèi)走線(xiàn)E1口防雷電路對(duì)于E1線(xiàn)室內(nèi)走線(xiàn)，并且走線(xiàn)距離不超過(guò)30m的情況，不必采用圖71中的二級(jí)防護(hù)電路，此時(shí)E1口按照公司的規(guī)范電路設(shè)計(jì)即可。E1規(guī)范電路中后級(jí)芯片采用PSOT05C（15040152，400pF），其結(jié)電容值偏大；相同功能參數(shù)器件POST05LC（15040162，5pF）可進(jìn)行PSOT05C的替代，但其為單向器件，需四片組合才能完成PSOT05C的保護(hù)功能。防護(hù)電路設(shè)計(jì)時(shí)建議結(jié)合線(xiàn)路傳輸距離和電路防護(hù)能力兩方面因素綜合考慮，具體電路參考如下。 DS21554接口電路DALLAS推薦電路：圖72 DS21554廠家推薦防護(hù)電路公司規(guī)范電路：圖73 DS21554公司規(guī)范防護(hù)電路其中： R1R4為1歐姆熔斷電阻，UU2為ST的TPN3021（編碼：39140164），D1D4為PROTEK公司的PSOT05C（從CP值考慮用PSOT05LC），R（1/8W）表貼電阻，RR8為37/60歐電阻分別對(duì)應(yīng)75/120歐線(xiàn)路阻抗， E1接口收發(fā)信號(hào)線(xiàn)屏蔽層需接地。 PEB22554接口電路INFINEON推薦電路：圖74 PEB22554廠家推薦防護(hù)電路公司規(guī)范電路：圖75 PEB22554公司推薦電路 T7688接口電路公司規(guī)范電路：圖76 T7688公司規(guī)范防護(hù)電路其中：SH731為厚膜電路，起阻抗匹配作用。T7688芯片不用加防護(hù)電路可以通過(guò)測(cè)試（厚膜有保護(hù)功能）。E1接口收發(fā)信號(hào)線(xiàn)屏蔽層接地。 LXT385接口電路公司規(guī)范電路：圖77 LXT385公司規(guī)范防護(hù)電