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1、 DKBA华为技术企业技术规DKBA1268-2003.08代替DKBA3613-2001.11防护电路设计规2003-11-10发布 2003-11-10实施华为技术有限公司发布 / 目次前言61围和简介71.1围71.2简介71.3关键词72规性引用文件73术语和定义84防雷电路中的元器件84.1气体放电管84.2压敏电阻94.3电压钳位型瞬态抑制二极管TVS104.4电压开关型瞬态抑制二极管TSS114.5正温度系数热敏电阻(PTC114.6保险管、熔断器、空气开关124.7电感、电阻、导线134.8变压器、光耦、继电器145端口防护概述155.1电源防雷器的安装165.1.1串联式防雷
2、器165.1.2并联式防雷器165.2信号防雷器的接地185.3天馈防雷器的接地195.4防雷器正确安装的例子196电源口防雷电路设计206.1交流电源口防雷电路设计206.1.1交流电源口防雷电路206.1.2交流电源口防雷电路变型226.2直流电源口防雷电路设计236.2.1直流电源口防雷电路236.2.2直流电源口防雷电路变型247信号口防雷电路设计257.1E1口防雷电路267.1.1室外走线E1口防雷电路267.1.2室走线E1口防雷电路277.2网口防雷电路317.2.1室外走线网口防雷电路317.2.2室走线网口防雷电路327.3E3/T3口防雷电路367.4串行通信口防雷电路3
3、67.4.1RS232口防雷电路367.4.2RS422&RS485口防雷电路377.4.3V.35接口防雷电路397.5用户口防雷电路397.5.1模拟用户口Z口防雷电路407.5.2数字用户口U接口防雷电路417.5.3ADSL口防雷电路437.5.4VDSL口防雷电路447.5.5G.SHDSL口防雷电路457.6并柜口防雷电路467.7其他信号端口的防护478天馈口防雷电路设计478.1不带馈电的天馈口防雷电路设计478.2带馈电的天馈口防雷电路设计489PCB设计5010附录A：雷电参数简介5110.1雷暴日5110.2雷电流波形5110.3雷电流陡度5210.4雷电波频谱分析521
4、1附录B：常见测试波形允许容差5211.11.2/50us冲击电压波5211.28/20us冲击电流波5211.310/700us冲击电压波5311.41.2/50us(8/20us)混合波5312附录C：冲击电流实验方法5413附录D：低压配电系统简介5513.1TN配电系统5513.2TT配电系统5713.3IT配电系统5813.4与配电系统有关的接地故障5914参考文献60前言本规的其他系列规：无与对应的国际标准或其他文件的一致性程度：无规代替或作废的全部或局部其他文件：本规代替原规DKBA3613-2001.11防护电路设计规与其他规或文件的关系：本规是DKBA3613-2001.11
5、防护电路设计规的升级与规前一版本相比的升级更改的容：对前一版的容进展了优化，并全面增加了多种信号端口的防护电路。本规由EMC研究部提出。本规主要起草和解释部门：EMC研究部本规主要起草专家：EMC研究部：静(34763)本规主要评审专家：整机工程部：熊膺8712、罗新会9398、王庆海31211、孟繁涛15133，静松5073、唐栓礼9469本规批准部门：整机工程部本规所替代的历次修订情况和修订专家为：规号主要起草专家主要评审专家DKBA3613-2001.11熊膺(8712)徐贵今7764、春生2635、孟繁涛15133、唐栓礼9469、静松5073、敦利4678、防护电路设计规1 围和简介
6、1.1 围本规规定了防护电路的设计原那么。本规适用于公司通信产品各端口的防护电路设计。1.2 简介通信产品在应用的过程中，由于雷击等原因形成的过电压和过电流会对设备端口造成损害，因此应当设计相应的防护电路，各个端口根据其产品族类、网络地位、目标市场、应用环境、信号类型以与实现本钱等多种因素的不同所对应的防护电路也不同，本规在电源口、信号口和天馈口的防护电路设计上给出了指导。1.3 关键词防护、气体放电管、压敏电阻、TVS管、TSS管、退耦、接地2 规性引用文件以下文件中的条款通过本规的引用而成为本规的条款。但凡注日期的引用文件，其随后所有的修改单不包括勘误的容或修订版均不适用于本规，然而，鼓励
7、根据本规达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。但凡不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规。序号编号名称1IEC 61000-4-5Eletromagnetic compatibility(EMC)-Part 4:Testing and measurement techniques-Section 5:Surge immunity test2ETS 300 386Electromagnetic compatibility and Radio spectrum Matters(ERM); Telecommunication network equipment; ElectroMagne
8、tic Compatibility(EMC)requirements3ITU-T K.20Resistibility of telecommunication equipment installed in a telecommunications centre to overvoltages and overcurrents4YD/T 5098-2001通信局站雷电过电压保护工程设计规5ITU-T K.21Resistibility of telecommunication equipment installed in customer premises to overvoltages and
9、 overcurrents6ITU-T K.44Resistibility tests for telecommunication equipment exposed to overvoltages and overcurrents7ITU-T K.45Resistibility of access network equipment to overvoltages and overcurrents8DKBA1260-2003.0710/100BASE-TX以太网防护电路设计指导书9DKBA1139-2002.09硅瞬态抑制器件可靠应用指导书3 术语和定义防雷器：一些标准中又称为电涌保护器Su
10、rge Protective Devices，SPD，是可安装在设备端口用于对各种雷电电流、操作过电压等进展保护的器件。它至少含有一个非线性元件。防雷器的残压：雷电放电电流流过防雷器时，其端子间呈现的电压。被保护端口自身的抗过电压水平必须高于防雷器的输出残压并有一定的裕量，防雷器才能真正起到保护设备的作用。1.2/50us冲击电压：雷击时户走线线缆上产生的感应过电压的模拟波形，用于设备端口过电压耐受水平测试，主要测试围：通信设备的电源端口和建筑物走线的信号线测试。1.2/50us(8/20us)混合波：是浪涌发生器输出的一种具有特定开路/短路特性的波形。发生器输出开路时，输出波形是1.2/50
11、us的开路电压波；发生器输出短路时，输出波形是8/20us的短路电流波。具有这种特性的浪涌发生器主要用于设备端口过电压耐受水平测试，主要测试围：通信设备的电源端口和建筑物走线的信号线测试。10/700us冲击电压：雷击时户外走线线缆上产生的感应雷过电压的模拟波形。用于设备端口过电压耐受水平测试时用的波形，主要测试围：建筑物外走线的信号线如用户线类电缆的测试。8/20us冲击电流：雷击时线缆上产生的感应过电流模拟波形，设备的雷击过电流耐受水平测试用标准波形，主要用于通信设备的电源口、信号口、天馈口。10/350us冲击电流：直击雷电流模拟波形。目前通信设备端口的防雷测试较少使用。4 防雷电路中的
12、元器件4.1 气体放电管图4-1 气体放电管的原理图符号气体放电管是一种开关型保护器件，工作原理是气体放电。当两极间电压足够大时，极间间隙将放电击穿，由原来的绝缘状态转化为导电状态，类似短路。导电状态下两极间维持的电压很低，一般在2050V，因此可以起到保护后级电路的效果。气体放电管的主要指标有：响应时间、直流击穿电压、冲击击穿电压、通流容量、绝缘电阻、极间电容、续流遮断时间。气体放电管的响应时间可以达到数百ns以至数ms，在保护器件中是最慢的。当线缆上的雷击过电压使防雷器中的气体放电管击穿短路时，初始的击穿电压根本为气体放电管的冲击击穿电压，放电管击穿导通后两极间维持电压下降到2050V；另
13、一方面，气体放电管的通流量比压敏电阻和TVS管要大，气体放电管与TVS等保护器件合用时应使大局部的过电流通过气体放电管泄放，因此气体放电管一般用于防护电路的最前级，其后级的防护电路由压敏电阻或TVS管组成，这两种器件的响应时间很快，对后级电路的保护效果更好。气体放电管的绝缘电阻非常高，可以达到千兆欧姆的量级。极间电容的值非常小，一般在5pF以下，极间漏电流非常小，为nA级。因此气体放电管并接在线路上对线路根本不会构成什么影响。气体放电管的续流遮断是设计电路需要重点考虑的一个问题。如前所述，气体放电管在导电状态下续流维持电压一般在2050V，在直流电源电路中应用时，如果两线间电压超过15V，不可
14、以在两线间直接应用放电管。在50Hz交流电源电路中使用时，虽然交流电压有过零点，可以实现气体放电管的续流遮断，但气体放电管类的器件在经过屡次导电击穿后，其续流遮断能力将大大降低，长期使用后在交流电路的过零点也不能实现续流的遮断；还存在一种情况就是如果电流和电压相位不一致，也可能导致续流不能遮断。因此在交流电源电路的相线对保护地线、相线对零线以与相线之间单独使用气体放电管都不适宜，当用电设备采用单相供电且无法保证实际应用中相线和中线不存在接反的可能性时，中线对保护地线单独使用气体放电管也是不适宜的，此时使用气体放电管需要和压敏电阻串联。在交流电源电路的相线对中线的保护中根本不使用气体放电管。防雷
15、电路的设计中，应注重气体放电管的直流击穿电压、冲击击穿电压、通流容量等参数值的选取。设置在普通交流线路上的放电管，要求它在线路正常运行电压与其允许的波动围不能动作，那么它的直流放电电压应满足：min(ufdc)1.8UP。式中ufdc直流击穿电压，min(ufdc)表示直流击穿电压的最小值。UP为线路正常运行电压的峰值。气体放电管主要可应用在交流电源口相线、中线的对地保护；直流RTN和保护地之间的保护；信号口线对地的保护；天馈口馈线芯线对屏蔽层的保护。气体放电管的失效模式多数情况下为开路，因电路设计原因或其它因素导致放电管长期处于短路状态而烧坏时，也可引起短路的失效模式。气体放电管使用寿命相对较短，屡次冲击后性能会下降，同时其他放电管在长时间使用会有漏气失效这种自然失效的情况，因此由气体放电管构成的防雷器长时间使用
