以太网端口保护需要智能化策略

以按照上文所述，通过理想的布局实践(器件爬电距离和走线间隙)来最大限度地防止CDE。TVS二极管阵列有助于将IC和其他敏感器件中的能量转移。变压器电路还有助于防止出现共模瞬变。

需要记住的是，IEEE 802.3标准主张，2.25kVdc和1.5kVac的隔离电压可以防止由CDE产生的高压导致的连接器故障。为了防止发生这些事件时形成电弧，这些隔离要求适用于RJ-45连接器和隔离变压器。根据此IEEE 802.3文档中对UL-60950-1的引用，任何接地保护都可以从隔离测试中去掉，不过任何浪涌测试都需要重新安装这类接地保护。

在耦合变压器和RJ-45连接器之间的TeleLink保险丝(见图2线路侧保险丝)，可以保护电路不出现过流浪涌。串火(power cross)事件和附近交流线路的浪涌耦合一般会导致出现这些浪涌。

保护器件的电路连接

TVS二极管阵列保护器件的大多数电路连接都在上文中雷击引起的浪涌部分有所介绍，这部分重点介绍了耗散瞬态能量的接地技巧。I/O连接如图2所示。

大多数TVS二极管阵列常见的剩余引脚一般都标注为VCC。该引脚应连接至以太网PHY电源轨(诸如5V、3.3V等)，如图2中的驱动器(PHY)侧器件(TVS2)所示。请务必确保保护器件的断态电压或VRWM高于供电电压，以防止保护的稳态激活。

TVS二极管阵列采用多种半导体技术，从而使其能够提供两种保护(图6)。第一，它们通过二极管吸收瞬态电压，使电流绕开受保护的电路或器件。第二，雪崩或齐纳二极管将电压箝制至安全电平。

图6：以太网驱动器(PHY)侧TVS二极管阵列的内部连接显示了瞬变通路，通过雪崩二极管或齐纳二极管将瞬态电压从敏感电路中转移，并箝制到安全电平。

TVS二极管阵列在特定的浪涌电流波形测试中具有一个箝位电压。该箝位电压必须足够低，以保护以太网PHY，但也不能过低，否则会干扰正常的稳态信令。

通过将这类器件的VCC引脚连接至电源，TVS二极管阵列将由于电源和旁路电容提供的额外电流通路实现较低的箝位电压(参见图6中的红线)。它可以看作是一个电阻分压器，在这种电阻分压器中，瞬态电压进入控向二极管，并产生两条通路：一条通过内部TVS接地，一条通过旁路电容和电源接地。

结果表明，将VCC引脚连接至电源会实现更好的箝位性能，从而根据旁路电容的正确布局，为以太网PHY提供更好的总体保护。如果没有正确选择和放置此旁路电容，那么连接至电源轨将会引起瞬变损坏。

还应注意的是，某些二极管阵列具有展现回跳特性的内部TVS二极管，因此如果电源连接至外部，就可能受到损坏。在这种情况下，TVS二极管阵列的VCC引脚不应连接。

为VCC引脚加偏压的另一个好处是，它能够降低从I/O到GND的电容，而不是让它浮置或是断开连接。这对于防止信号加载和互调失真来说至关重要，特别是在吉比特以太网电路中。设计人员应参考用来保护以太网PHY的具体器件的数据手册，以便了解该电容的值，该值部分取决于VCC偏压电平。

器件选型参数

除了低电容之外，选择以太网保护器件时要考虑的另一个特性是动态电阻(RDYN)或者TVS器件处于活动或导通状态时的有效硅电阻。RDYN应该足够低，以确保具有快速响应时间和低箝位电压，即低I×R和R×C因数。

需要评估的其他器件因素包括反向断态电压(VRWM)、峰值浪涌电压、峰值浪涌电流定额(IPP)、ESD额定值、反向漏电流(IR)、箝位电压(VC)和峰值脉冲功率定额(PPK)。下表列出了图2中的保护装置的典型参数值。

除了这些选择标准之外，保护器件还必须适合电路板空间，并且能够提供适合可用安装和焊接设备的封装配置。主要考虑因素是选择一个能够保护以太网电路板及其器件，并且能够不出现故障地频繁实现这种保护的TVS二极管阵列。保护器件厂商会提供各种应用支持，帮助您在选型时做出明智的决策。