保护PoE系统不受闪电浪涌和其它电气伤害

不兼容100和1000BaseT以太网系统，原因是它们的关断电阻与迟滞恢复特性。PTC在多次工作后，将不会保持完美的匹配。

闪电防护对闪电保护的选择取决于应用的预期暴露情况。对于室内不严苛的应用，可以在RJ-45接头与以太网PHY芯片组之间，在次级位置和三级位置使用TVS二极管阵列(图3)。闪电所致浪涌事件会在纳秒时间内激活TVS1，从而提供一个箝位功能，使有害浪涌远离敏感的以太线路驱动电路。TVS2用于箝位在变压器上耦合的残余浪涌。如果要用更强大的方案，可以为每个线对使用一个TVS二极管阵列；否则，用一个TVS阵列就可以保护两个线对，如TVS2那样。电源故障事件(包括长期的50Hz与60Hz波形)可以在TVS器件提供了一个电流路径后，激活1.25A熔丝F1~F4。

PD保护　

因为无法知晓在以太网装设时，某个PSE会使用Mode A还是Mode B，因此必须为PD端的所有线对提供57V~90V的保护，并且所有都加强到100V以上。浪涌保护器件的触发电压应高于电缆上可能出现的任何稳态电压。PoE电压可以达到57V，因此器件在低于此电压时不得触发。

这种方案还能防止在电源分类测试或阻性电源恢复测试期间，浪涌保护器的导通。此外，有些电源系统提供48V，而有些提供-48V，因此保护器件不得有极性问题。这种情况下，设计人员通常会采用双向可控硅的浪涌保护器件。只有当有效电流低于其维持电流参数时，固态短路器才会复位。这种结构不是问题，因为它会从PSE拉出超额电流，从而在过流负荷情况下将PSE临时关断，并且它能够使可控硅浪涌保护器复位。

图4给出了一个符合GR-1089的方案，用于室外环境的100和1000BaseT应用的过压与过流事件，无论是源于闪电浪涌还是电源故障。两个数据对引线中的熔丝提供了所需要的过流保护，它对闪电导致的第一级GR-1089事件过压浪涌不敏感。双向可控硅浪涌保护器(IC1~IC4)或SIDACtor(硅交流

二极管)器件提供了一个过压短路器保护方案，满足GR-1089、Issue 6、端口类型3和5的第一级与第二级闪电浪涌要求。

图4，一种针对室内外环境10、100和1000BaseT应用中过压与过流，并符合GR-1089的方案，同时解决了闪电浪涌和电源故障事件。对于10和100BaseT，只有两个数据线对需要这种保护。

两根用于IC1~IC4的偏置线连接到任何可用的电压轨，这些电压轨小于保护器件的导通阈值电压，用于稳定它们的关断态电容，有助于保持信号的完整性。对于一个48V的PoE，双向可控硅浪涌保护器件可以有58V的最小阈值电压。对于具有高于57V PoE电压，不满足IEEE 802.3的系统，就需要有更高的最小阈值保护器件。

第三种方案(或叫芯片端方案)是一个TVS二极管压轨箝位阵列TVS3，它为耦合变压器后面提供了额外的保护。可以采用Smith在一项美国专利中描述的Bob Smith终结法。Bob Smith终结是一种在多对导体系统上(各对之间以一种一致的方式相互关联)减小纵向或共模电流的方法。如果采用这种方法，则应对各个终结做容性隔离，这样它们就不会成为PoE电源的负载。这种金属/差分和纵

向/共模的联合保护方案要求在发射和接收线对的两端都有一个熔丝。对于较低数据速率的以太网(如10BaseT)的无纵向模式方案可能只需要每对一只熔丝。对于100和1000BaseT系统，慎重的方法是在一个线对的两端都置放一个完全相同的熔丝元件，以维持回路的平衡(图4)。

如果一个10BaseT以太网系统，保护用可控硅器件的第3和第6脚未接地，而是保持开路，则允许采用单熔丝方案。出于对电缆放电事件的保护因素，IEEE 802.3并未严格允许耦合变压器初级端的共模保护，所以可控硅浪涌保护器件通常不接地。因此，对于线路端的纵向/共模保护，大多数以太网方案取决于耦合变压器的隔离额定值，而耦合变压器次级端的三级位置可以连接到以太驱动器的基准地上。

TVS3是一个2.5V的TVS二极管阵列，它为耦合变压器芯片端提供三级保护。这种方案满足GR 1089-

Core，Issue 6对建筑内和建筑外PoE的浪涌与电源故障的要求。可以用一只0.3A的PTC器件代替熔丝，以满足ITU K.20/21增强版和基本版的要求，它包括对10BaseT以太网的调整条款。不过，对于100和1000BaseT，要采用一对适当尺寸的精密(1%)电阻，强制做次级与初级保护器之间的协调。

图5给出了数据对保护以及PD中心抽头电源连接保护，它符合对PD系统的Mode A和Mode B PoE电源要求。PD Mode A和Mode B PoE均由一个二极管桥和一个1000W TVS器件保护。对于更严酷的浪涌环境，现在也有更强大的1500W和3000W方案，如管理标准ITU K.20 Enhanced或GR-1089 Port Type 5所描述的。

图5，一个PoE系统保护实例同时包括了数据对保护与PD电源连接保护。对PD端电源部分的TVS保护同时满足Mode A和Mode B PoE