雖然更高功率水平已證明對許多設(shè)計(jì)人員是一種福音，但它們還使用戶能夠?qū)⑦@些設(shè)備移到室外，或者移入使設(shè)備遭受雷擊、ESD 放電和意外電源故障的其他環(huán)境。 因此，提供合適的電路保護(hù)非常重要。
TVS 二極管提供雷電保護(hù)
選擇適合特定設(shè)備的雷電保護(hù)取決于設(shè)備遭受雷擊的方式。 對于室內(nèi)嚴(yán)重程度低的應(yīng)用，可以在二級位置和三級位置中 RJ-45 和以太網(wǎng) PHY（物理）層之間使用瞬態(tài)電壓抑制器 (TVS) 二極管陣列。 （參見圖 1.）
雷擊引起的電涌事件在幾納秒內(nèi)激活 TVS 二極管陣列TVS1，提供鉗位功能，將突如其來的電涌引離敏感的以太網(wǎng)線路驅(qū)動(dòng)器電路。 TVS2 將通過變壓器耦合的所有殘余電涌鉗位。 對于更穩(wěn)健的方法，可以為每個(gè)線對使用 TVS二極管陣列；否則，一個(gè) TVS 陣列可以保護(hù)兩個(gè)線對，如同 TVS2 那樣。 涉及長期 50- 和 60-Hz 波形的電源故障事件，在 TVS 設(shè)備提供電流路徑之后，激活 1.25A 保險(xiǎn)絲 F1至 F4。
供電設(shè)備保護(hù)
在供電設(shè)備 (PD) 端，必須能夠防止 57 - 90 V 電涌，前提是一切電涌難以超過 100V。 電涌保護(hù)設(shè)備的觸發(fā)電壓應(yīng)大于可能在電纜上出現(xiàn)的任何穩(wěn)定狀態(tài)的電壓。 PoE 電壓可以達(dá)到 57 V，因此，設(shè)備不得在此電壓或低于此電壓時(shí)觸發(fā)。
這種方法還可以防止電涌保護(hù)器在電源分類測試或阻性電源恢復(fù)測試期間打開。 而且，某些電源系統(tǒng)提供 48 V 電壓，而其他一些電源系統(tǒng)提供的電壓為 -48 V，因此保護(hù)設(shè)備不得區(qū)分極性。 在此情況下，設(shè)計(jì)人員通常采用雙向半導(dǎo)體晶閘管電涌保護(hù)設(shè)備。 （參見圖 2.） 固態(tài)消弧設(shè)備僅在可用電流低于指定的保持電流時(shí)重置。 這種設(shè)置不是問題，因?yàn)樗梢詮墓?yīng)電源的設(shè)備 (PSE) 吸收過多的電流，在過流情況下暫時(shí)關(guān)機(jī)，使半導(dǎo)體晶閘管電涌保護(hù)器重置。
數(shù)據(jù)對導(dǎo)線中的保險(xiǎn)絲提供必要的過流保護(hù)，對一級 GR-1089 事件的雷擊引起的過壓電涌不敏感。 雙向半導(dǎo)體晶閘管電涌保護(hù)設(shè)備 IC1 至 IC4 或 SIDACtor設(shè)備（參見圖3.）提供過壓消弧保護(hù)方法，根據(jù) GR-1089 第 6 版，這種方法符合一級和二級雷擊電涌。
IC1 至 IC4 的兩根偏置導(dǎo)線連接到小于保護(hù)設(shè)備打開閾值電壓的所有可用電壓桿，使關(guān)閉狀態(tài)的電容保持穩(wěn)定，并幫助保持信號完整性。 對于 48 V PoE，雙向半導(dǎo)體晶閘管電涌保護(hù)設(shè)備 IC1 至 IC4 可以具有 58 V 的最小閾值。PoE 電壓高于 57 V 的不合規(guī) IEEE 802.3 系統(tǒng)需要具有更高最小閾值的保護(hù)設(shè)備。
三級或芯片側(cè)方法是一個(gè) TVS 二極管軌鉗位陣列，即TVS3，它可以在耦合變壓器之后提供額外的保護(hù)。 BobSmith 終端是一種減少數(shù)據(jù)對以一致的方法相互關(guān)聯(lián)的多對導(dǎo)體系統(tǒng)上縱向或共模電流的方法。如果使用Bob Smith終端，您應(yīng)對終端進(jìn)行電容隔離，從而使它們不會承載PoE 電源。 這種組合式金屬/微分和縱向/共模保護(hù)方法需要在傳輸對和接收對的導(dǎo)線上安裝保險(xiǎn)絲。
不采用縱向模式的方法可能只要求一個(gè)數(shù)據(jù)對安裝一根保險(xiǎn)絲，適用于較低數(shù)據(jù)速率的以太網(wǎng)，例如 10BaseT。 對于 100 和 1000BaseT 系統(tǒng)，謹(jǐn)慎起見，將相同的保險(xiǎn)絲組件置于數(shù)據(jù)對的兩個(gè)引腳中，以保護(hù)回路平衡。
如果保護(hù)性半導(dǎo)體晶閘管設(shè)備的引腳 3 和 6 沒有連接到地線，而是對 10BaseT 以太網(wǎng)系統(tǒng)保持開路，則可以采用單保險(xiǎn)絲的方法。 由于 IEEE 802.3 出于電纜放電事件原因并不嚴(yán)格允許對耦合變壓器的主側(cè)采取共模保護(hù)，半導(dǎo)體晶閘管電涌保護(hù)設(shè)備通常不連接到地線。 因此，大部分以太網(wǎng)方法取決于用于線端上縱向/共模保護(hù)的耦合變壓器的隔離電壓，而耦合變壓器的次要側(cè)上的三級位置可以連接到以太網(wǎng)線路驅(qū)動(dòng)器的接地基準(zhǔn)。
TVS3 是一種 2.5V TVS 二極管陣列，它在耦合變壓器的芯片側(cè)提供三級保護(hù)。 這種方法符合 GR 1089Core 第 6版的電涌和電源故障要求，適用于建筑物內(nèi)和建筑物間PoE。 您可以使用 0.3 A PTC 設(shè)備取代保險(xiǎn)絲，以符合ITU K.20/21（增強(qiáng)和基本）要求，其中包含 10BaseT 以太網(wǎng)的協(xié)調(diào)條款。
但是，對于 100 和 1000BaseT，您可以使用一對相應(yīng)大小、精密度百分之一的電阻來促進(jìn)次要保護(hù)器和主要保護(hù)器之間的協(xié)調(diào)。
圖 4 顯示的是符合系統(tǒng) PD 端的模式 A 和模式 B PoE 電源的 400W TVS 方法。 對于更惡劣的電涌環(huán)境（例如監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn) ITU K.20 增強(qiáng)或 GR-1089 端口類型 5 描述的環(huán)境），也可以采用更穩(wěn)健的 1500 和 3000W 方法。
隨著 PoE 系統(tǒng)提供的電源逐漸增加，開發(fā)人員不斷在危險(xiǎn)性更高（從雷擊引起的過壓和 50 至 60 Hz 電源線路故障）的區(qū)域中安裝以太網(wǎng)設(shè)備。 合理地使用雙向電涌保護(hù)設(shè)備、TVS 二極管、保險(xiǎn)絲和 PTC 設(shè)備可以幫助確保設(shè)備在這些危險(xiǎn)環(huán)境中可靠工作。
