几种典型通信接口的雷击风险分析
摘要:本文分析了网络端口、视频端口、工控4-20mA端口、485接口等典型通信接口,在遭受雷电过电压时,可能产生的风险,分析得出端口过电压的风险主要来自于线-地之间的共模过电压。
0 引言
在高度信息化的今天,电子设备遍布我们生活的每一个角落,很难想象如果脱离了它们,我们的生活会是怎样的。
但是,随着电子设备的高度集成化,其耐受过电压的能力也显著降低,如果遭受过电压入侵,将使电子设备的使用寿命大大降低,甚至会立即损坏。产生过电压的原因有很多,以雷电过电压造成的危害最大。本文将讨论雷电对设备通信接口造成过电压的原因、常见通信端口遭受雷击风险分析,希望各位同仁批评指正。
1 雷电对通信接口造成过电压的原因
通信设备如果遭受直接雷击,想要预防那是非常困难的事。因此,我们今天的内容都是在设备受到外部防雷保护的前提下进行讨论,即主要讨论感应雷引起的过电压。
雷电对通信接口造成过电压的原因主要有两方面:一是通信线感应雷电过电压;二是外部防雷装置遭受直击雷引起地电位反击。下面,我们对这两方面进行分析。
1.1 通信线感应雷电过电压
图1 通信线感应雷电过电压示意图
图1显示了通信线感应雷电过电压的两种方式:①通信线间形成环路,引起线间形成差模过电压;②通信线和地之间形成环路,引起每根线和接地之间形成共模过电压。
线间差模过电压:对于设备具体的某个接口而言,其通信线往往是成对的而且以双绞线形式出现,因此在雷雨天气,其线间感应的差模过电压较小。当然,也有例外情况,对于视频线同轴线缆来说,大部分的感应雷电过电压在外屏蔽层,因此外屏蔽层和芯线之间形成很大的过电压。
线-地之间共模过电压:同样对于设备的某个接口而言,通信线和地之间形成很大的环路,其感应的过电压往往非常高,也是感应雷造成设备端口损坏的主要原因。
1.2 外部防雷装置遭受直击雷产生地电位反击
地电位反击这个名词对于我们绝大多数同仁来说,已经非常熟悉了,这里不再赘述。地电位抬高后,通信端口各芯线和地之间形成巨大的过电压,造成端口被击坏。
2 常见通信端口遭受雷击风险分析
2.1 网络端口
我们以常见的Realtek瑞昱RTL8019(图2所示)为例:
图2 RTL8019电路图(局部)
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