專利名稱：浪涌防護電路及交換機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及浪涌防護電路，具體而言，涉及一種浪涌防護電路和交換機。
背景技術(shù)：
對于一般的以太網(wǎng)交換機而言，信號一般經(jīng)由RJ45連接器，隔離變壓器進而傳輸 到物理層芯片，如圖1所示。一般的以太網(wǎng)端口都是采用差分技術(shù)傳輸端口信號，也就是用兩根阻抗為100歐 姆的信號線傳輸相位相反的信號。圖2示出了在以太網(wǎng)交換機中差分信號線與物理層芯片 之間的連接關(guān)系。圖2中虛線框中的電路實際上是在芯片內(nèi)部，為了方便理解，這里將它示 出在芯片的外部。在打雷的時候，如果雷電發(fā)生的地方距離交換機比較近，即使沒有直接擊中交換 機，由于雷電的能量很強，也會在外部網(wǎng)線中感應(yīng)到很大的能量，能量會沿著網(wǎng)線經(jīng)過連接 器和隔離變壓器傳輸?shù)轿锢韺有酒?。這樣，可能造成物理層芯片的損壞。目前，一般芯片的I/0 口都有一個電壓鉗位電路。圖3示出了這種電壓鉗位電路， 其由二極管構(gòu)成。其中，VCC是芯片IO 口的供電電壓，虛線框中的輸出線A為通過隔離變 壓器和RJ45連接器輸出到交換機外部的信號線。對于如圖3所示的防護電路，當(dāng)浪涌的能量傳輸?shù)叫盘柧€上的時候，只要浪涌電 壓稍微比VCC高一點(一般是0. 7V)，或者比GND低一點(0. 7V)，二極管就會導(dǎo)通。通常 情況下，雷擊在網(wǎng)線上感應(yīng)到的電壓可高達(dá)幾千V，哪怕只有千分之幾的能量通過隔離變壓 器，也有10幾V的電壓。二極管導(dǎo)通以后電阻很小，幾乎等于0。因此雷擊瞬間的電流很 大，會導(dǎo)致二極管燒毀，不可恢復(fù)。這個端口的信號也就不能正常收發(fā)了。

實用新型內(nèi)容本實用新型旨在提供一種浪涌防護電路和交換機，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中防護浪涌 的能力不高等問題。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種浪涌防護電路，其包 括與芯片連接的一對差分線；第一限流部件，設(shè)置在上述一對差分線中的一個上；第二限 流部件，設(shè)置在上述一對差分線中的另一個上；上述第一限流部件、第二限流部件以及上述 芯片串聯(lián)連接，其中，上述第一限流部件與第二限流部件用于限制流經(jīng)上述芯片的電流。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實用新型的另一個方面，提供了一種交換機，其包括 浪涌防護電路，其中，該浪涌防護電路與芯片連接的一對差分線；第一限流部件，設(shè)置在 上述一對差分線中的一個上；第二限流部件，設(shè)置在上述一對差分線中的另一個上；上述 第一限流部件、第二限流部件以及上述芯片串聯(lián)連接，其中，上述第一限流部件與第二限流 部件用于限制流經(jīng)上述芯片的電流。本實用新型采用了由電阻構(gòu)成的防護電路，能夠有效的防護浪涌對芯片的損害。 此外，由于上述防護電路實現(xiàn)了阻抗匹配，使得不會增加信號傳輸?shù)幕夭〒p耗，保證了傳輸
3效率。進一步，由于本實用新型采用的防護電路具有簡單的結(jié)構(gòu)，從而便于實現(xiàn)和安裝。
此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分， 本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng) 限定。在附圖中圖1是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的交換機的示意圖；圖2是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的交換機中差分信號線與芯片之間的連接關(guān)系的示意圖；圖3是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的電壓鉗位電路的示意圖；圖4是根據(jù)本實用新型實施例1的浪涌防護電路的示意圖；圖5是根據(jù)本實用新型實施例2的浪涌防護電路的示意圖；圖6是根據(jù)本實用新型實施例3的浪涌防護電路的示意圖；圖7是根據(jù)本實用新型實施例4的浪涌防護電路的示意圖；圖8是根據(jù)本實用新型實施例的在沒有任何電阻時端口差分信號線的回波損耗 的曲線圖；圖9是根據(jù)本實用新型實施例的在具有Rl和R2時端口差分信號線的回波損耗的 曲線圖；圖10是根據(jù)本實用新型實施例的在具有R1、R2、R5和R6時端口差分信號線的回 波損耗的曲線圖；圖11是根據(jù)本實用新型實施例的具有浪涌防護電路的交換機的示意圖。
具體實施方式
下面將參考附圖并結(jié)合實施例，來詳細(xì)說明本實用新型。為了限制雷擊的時候通過保護二極管的電流，本實用新型給差分信號線上添加以 下的一個防護電路，其中保護二極管部分的電路不再畫出，實際都集成在芯片內(nèi)部。實施例1圖4是根據(jù)本實用新型實施例1的浪涌防護電路的示意圖。如圖4所示，該浪涌 防護電路包括與所述芯片連接的一對差分線；用作第一限流部件的電阻R1，設(shè)置在所述 一對差分線中的一個上；用作第二限流部件的電阻R2，設(shè)置在所述一對差分線中的另一個 上，其中，所述第一限流部件、所述第二限流部件以及所述芯片串聯(lián)，所述第一限流部件與 所述第二限流部件用于限制流經(jīng)所述芯片的電流。在本實施例中，第一限流部件的阻值Rl =第二限流部件的阻值R2，以便使得正負(fù) 兩根差分線之間得到平衡。這里，第一限流部件和第二限流部件均由一個電阻構(gòu)成，這只是本實施方式的一 個示例，本實用新型不僅限于此。例如，第一限流部件和第二限流部件還可以由多個電阻以 串并聯(lián)的方式構(gòu)成，或者由其他可以起限流作用的元器件構(gòu)成。實施例2圖5是根據(jù)本實用新型實施例2的浪涌防護電路的示意圖。如圖5所示，該浪 涌防護電路包括與所述芯片連接的一對差分線；用作第一限流部件的電阻R1，設(shè)置在所述一對差分線中的一個上；用作第二限流部件的電阻R2，設(shè)置在所述一對差分線中的另一 個上，其中，所述第一限流部件、所述第二限流部件以及所述芯片串聯(lián)，所述第一限流部件 與所述第二限流部件用于限制流經(jīng)所述芯片的電流；以及，用作第一阻抗匹配部件的電阻 R3，設(shè)置在所述一對差分線之間，并且與由所述第一限流部件、所述芯片以及所述第二限流 部件串聯(lián)構(gòu)成的支路并聯(lián)，其中，所述第一阻抗匹配部件用于所述浪涌防護電路的阻抗匹 配。在本實施例中，第一限流部件與第二限流部件的阻值關(guān)系如下R1 = R2，以便使 得正負(fù)兩根差分線之間得到平衡。進一步，為了實現(xiàn)阻抗匹配，差分線的阻值R、第一限流部件的阻值R1、第二限流
部件的阻值R2和第一阻抗匹配部件的阻值R3滿足以下關(guān)系:R = R3x(Rl + R + R2)。由于
R3 + RI + R + R2
實現(xiàn)了阻抗匹配，使得回波損耗降低，提高了傳輸質(zhì)量。隨后將對阻抗匹配與回波損耗之間 的關(guān)系進行描述。在上述電路中，第一限流部件和第二限流部件均由一個電阻構(gòu)成，這只是本實施 方式的一個示例，本實用新型不僅限于此。例如，第一限流部件和第二限流部件還可以由多 個電阻以串并聯(lián)的方式構(gòu)成，或者由其他可以起限流作用的元器件構(gòu)成。同樣，第一阻抗匹配部件由一個電阻構(gòu)成，這只是本實施方式的一個示例，本實用 新型不僅限于此。例如，第一阻抗匹配部件還可以由多個電阻以串并聯(lián)的方式構(gòu)成，或者由 其他可以起阻抗匹配作用的元器件構(gòu)成。實施例3圖6是根據(jù)本實用新型實施例3的浪涌防護電路的示意圖。如圖6所示，該浪 涌防護電路包括與所述芯片連接的一對差分線；用作第一限流部件的電阻R1，設(shè)置在所 述一對差分線中的一個上；用作第二限流部件的電阻R2，設(shè)置在所述一對差分線中的另一 個上，其中，所述第一限流部件、所述第二限流部件以及所述芯片串聯(lián)，所述第一限流部件 與所述第二限流部件用于限制流經(jīng)所述芯片的電流；以及，用作第二阻抗匹配部件的電阻 R4，設(shè)置在所述一對差分線之間，并且與所述芯片并聯(lián)，其中，所述第二阻抗匹配部件用于 所述浪涌防護電路的阻抗匹配。在本實施例中，第一限流部件與第二限流部件的阻值關(guān)系如下R1 = R2，以便使 得正負(fù)兩根差分線之間得到平衡。這里，為了實現(xiàn)阻抗匹配，差分線的阻值R、第一限流部件的阻值R1、第二限流部
Λ χ D
件的阻值R2和第二阻抗匹配部件的阻值R4滿足以下關(guān)系:R = R\ + R2 + -~—。由于實現(xiàn)
R4 + R
了阻抗匹配，使得回波損耗降低，提高了傳輸質(zhì)量。隨后將對阻抗匹配與回波損耗之間的關(guān) 系進行描述。在上述電路中，第一限流部件和第二限流部件均由一個電阻構(gòu)成，這只是本實施 方式的一個示例，本實用新型不僅限于此。例如，第一限流部件和第二限流部件還可以由多 個電阻以串并聯(lián)的方式構(gòu)成，或者由其他可以起限流作用的元器件構(gòu)成。同樣，第一阻抗匹配部件由一個電阻構(gòu)成，這只是本實施方式的一個示例，本實用 新型不僅限于此。例如，第一阻抗匹配部件還可以由多個電阻以串并聯(lián)的方式構(gòu)成，或者由其他可以起阻抗匹配作用的元器件構(gòu)成。實施例4圖7是根據(jù)本實用新型實施例4的浪涌防護電路的示意圖。如圖7所示，該浪 涌防護電路包括與所述芯片連接的一對差分線；用作第一限流部件的電阻R1，設(shè)置在所 述一對差分線中的一個上；用作第二限流部件的電阻R2，設(shè)置在所述一對差分線中的另一 個上，其中，所述第一限流部件、所述第二限流部件以及所述芯片串聯(lián)，所述第一限流部件 與所述第二限流部件用于限制流經(jīng)所述芯片的電流；以及，用作第三阻抗匹配部件的電阻 R5，設(shè)置在所述一對差分線之間；用作第四阻抗匹配部件的電阻R6，設(shè)置在所述一對差分 線之間；所述第四阻抗匹配部件R6與所述芯片并聯(lián)，所述第三阻抗匹配部件R5與由所述第 一限流部件R1、第二限流部件R2、所述第四阻抗匹配部件R6、所述芯片構(gòu)成的支路并聯(lián)，其 中，所述第三阻抗匹配部件和所述第四阻抗匹配部件用于所述浪涌防護電路的阻抗匹配。在上述電路中，Rl和R2用來限制雷擊發(fā)生的時候通過芯片保護二極管的電流。R5 和R6用來進行阻抗的匹配，為了實現(xiàn)阻抗匹配以及保證較高的傳輸質(zhì)量，差分線的阻值R、 第一限流部件的阻值R1、第二限流部件的阻值R2、第三阻抗匹配部件的阻值R5和第四阻抗 匹配部件的阻值R6滿足以下關(guān)系1)R1 = R2由于Rl = R2，使得正負(fù)兩根差分線之間得到了平衡。2) R5 = R6由于Rl = R2，R5 = R6，從而圖7中的這種電路設(shè)計結(jié)構(gòu)對于信號通路而言是一 個完全對稱的結(jié)構(gòu)，因此，圖7中所示的浪涌防護電路可以工作在雙工模式下，并且保證較 高的傳輸質(zhì)量。
R6 + R_ 3 ) R=.
R5 + Rl + R2+R6XR
R6 + R由于實現(xiàn)了阻抗匹配，使得回波損耗降低，提高了傳輸質(zhì)量。隨后將對阻抗匹配與 回波損耗之間的關(guān)系進行描述。給Rl和R2取一個適當(dāng)?shù)闹?，例如?歐姆。假設(shè)浪涌能量在芯片端的沖擊電壓 是10V，在沒有上述電阻的時候二極管擊穿的瞬間電流可能無窮大，而加了電阻之后瞬間電 流最大就被限制在2A?？梢杂行У姆乐剐酒膿p壞。在上述電路中，第一限流部件和第二限流部件均由一個電阻構(gòu)成，這只是本實施 方式的一個示例，本實用新型不僅限于此。例如，第一限流部件和第二限流部件還可以由多 個電阻以串并聯(lián)的方式構(gòu)成，或者由其他可以起限流作用的元器件構(gòu)成。同樣，第一阻抗匹配部件和第二阻抗匹配部件均由一個電阻構(gòu)成，這只是本實施 方式的一個示例，本實用新型不僅限于此。例如，第一阻抗匹配部件和第二阻抗匹配部件還 可以由多個電阻以串并聯(lián)的方式構(gòu)成，或者由其他可以起阻抗匹配作用的元器件構(gòu)成。在上述實施例1 4中，差分信號線的阻抗(或阻值)可以是100歐姆，這個是業(yè) 界的一個工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。物理層芯片的差分信號線有“收”和“發(fā)”兩個方向，接收方向的信號 在芯片內(nèi)部會集成一個100歐姆的端接電阻，用來防止信號發(fā)生反射。在上述實施例1 4中，R可以看成是差分線的阻值。由于上述實施例2-4中的浪涌防護電路均實現(xiàn)了阻抗匹配，因此，可以降低回波 損耗。下面基于實施例4對此進行分析?；夭〒p耗是表示信號反射性能的參數(shù)?；夭〒p耗說明入射功率的一部分被反射回 到信號源，差分回波損耗則表示差分信號被反射回信號源的能量?；夭〒p耗的越小，說明越 少能量反射回源，傳輸?shù)男示捅容^高。在沒有任何電阻的時候，端口信號線的差分回波損耗如下圖8，假如只有Rl和R2 (不妨取5歐姆的值)而沒有R5和R6的時候，端口的差分回波 損耗曲線如下圖9:根據(jù)Rl和R2的取值5歐姆，計算出R5和R6的值是2005歐姆。加上阻抗匹配網(wǎng) 絡(luò)以后，端口的回波損耗曲線如下圖10，與圖8的曲線完全一致?？梢娫黾恿巳鐖D7所示的防護電路，即防止了雷擊能量損壞芯片，又不會增加信 號傳輸?shù)幕夭〒p耗。同樣，對于實施例2和3所示的防護電路同樣具有上述性能。此外，以上實施例中的芯片可以為以太網(wǎng)芯片。實施例5圖11是根據(jù)本實用新型實施例的具有浪涌防護電路的交換機的示意圖。如圖11 所示，根據(jù)本實用新型實施例的交換機100包括浪涌防護電路110。這里，浪涌防護電路 110可以具有如實施例1 4中任意一個所示的浪涌防護電路的結(jié)構(gòu)，故在此不再贅述。由于采用本實用新型的電路設(shè)計，交換機的端口在遭受浪涌沖擊時，流過二極管 的電流將大大的減小，從瞬間的無窮大到只有幾安培，降大大的提高雷擊的時候設(shè)備的安 全性。此外，由于上述防護電路實現(xiàn)了阻抗匹配，使得不會增加信號傳輸?shù)幕夭〒p耗，保證 了傳輸效率。進一步，由于本實用新型采用的防護電路具有簡單的結(jié)構(gòu)，從而便于實現(xiàn)和安 裝。以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本 領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則 之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種浪涌防護電路，包括與芯片連接的一對差分線，其特征在于，還包括第一限流部件，設(shè)置在所述一對差分線中的一個上；第二限流部件，設(shè)置在所述一對差分線中的另一個上；所述第一限流部件、所述第二限流部件以及所述芯片串聯(lián)連接，其中，所述第一限流部件與所述第二限流部件用于限制流經(jīng)所述芯片的電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浪涌防護電路，其特征在于，所述第一限流部件為第一電阻， 所述第二限流部件為第二電阻，且所述第一電阻的阻值Rl =所述第二電阻的阻值R2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的浪涌防護電路，其特征在于，還包括第一阻抗匹配部件，設(shè)置在所述一對差分線之間，并且與由所述第一限流部件、所述芯 片以及所述第二限流部件串聯(lián)構(gòu)成的支路并聯(lián)，其中，所述第一阻抗匹配部件用于所述浪 涌防護電路的阻抗匹配。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的浪涌防護電路，其特征在于，所述第一阻抗匹配部件為第三 電阻，其中，所述差分線的阻值R、所述第一限流部件的阻值R1、所述第二限流部件的阻值R2和第一阻抗匹配部件的阻值R3滿足以下關(guān)系:
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的浪涌防護電路，其特征在于，還包括第二阻抗匹配部件，設(shè)置在所述一對差分線之間，并且與所述芯片并聯(lián)，其中，所述第 二阻抗匹配部件用于所述浪涌防護電路的阻抗匹配。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的浪涌防護電路，其特征在于，所述第二阻抗匹配部件為第四 電阻，其中，所述差分線的阻值R、所述第一限流部件的阻值R1、所述第二限流部件的阻值 R2和第二阻抗匹配部件的阻值R4滿足以下關(guān)系
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的浪涌防護電路，其特征在于，還包括 第三阻抗匹配部件，設(shè)置在所述一對差分線之間；第四阻抗匹配部件，設(shè)置在所述一對差分線之間；所述第四阻抗匹配部件與所述芯片并聯(lián)，所述第三阻抗匹配部件與由所述第一限流部 件、第二限流部件、所述第四阻抗匹配部件、所述芯片構(gòu)成的支路并聯(lián)，其中，所述第三阻抗 匹配部件和所述第四阻抗匹配部件用于所述浪涌防護電路的阻抗匹配。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的浪涌防護電路，其特征在于，所述第三阻抗匹配部件為第五 電阻，所述第四阻抗匹配部件為第六電阻，其中，所述第三阻抗匹配部件的阻值R5 =所述 第四阻抗匹配部件的阻值R6。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的浪涌防護電路，其特征在于，所述差分線的阻值R、所述第一 限流部件的阻值Rl、所述第二限流部件的阻值R2、所述第三阻抗匹配部件的阻值R5和所述 第四阻抗匹配部件的阻值R6滿足以下關(guān)系
10. 一種交換機，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至9中任一項所述的浪涌防護電路。
專利摘要本實用新型提供了一種浪涌防護電路和交換機，其中，該浪涌防護電路包括與芯片連接的一對差分線；第一限流部件，設(shè)置在上述一對差分線中的一個上；第二限流部件，設(shè)置在上述一對差分線中的另一個上；上述第一限流部件、第二限流部件以及上述芯片串聯(lián)連接，其中，上述第一限流部件與第二限流部件用于限制流經(jīng)上述芯片的電流。本實用新型采用了由電阻構(gòu)成的防護電路，能夠有效的防護浪涌對芯片的損害。此外，由于上述防護電路實現(xiàn)了阻抗匹配，使得不會增加信號傳輸?shù)幕夭〒p耗，保證了傳輸效率。進一步，由于本實用新型采用的防護電路具有簡單的結(jié)構(gòu)，從而便于實現(xiàn)和安裝。
文檔編號H04L12/28GK201656463SQ20092027832
公開日2010年11月24日 申請日期2009年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者何沖 申請人:北京星網(wǎng)銳捷網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司