方案簡介

以太網是一種生產較早且廣泛應用的局域網通訊方式，同時也是一種協議，其核心在于實現區域內（如辦公室、學校等）的網絡互聯。根據數據傳輸速度的不同，以太網大致可以劃分為幾個等級：標準以太網（10Mbit/s），快速以太網（100Mbit/s），千兆以太網（1000Mbit/s），以及更快的萬兆以太網（10Gbit/s）。然而，在日常使用環境中，考慮到成本效益和實際需求，快速以太網和千兆以太網往往已足夠滿足大多數組織和個人的網絡需求。這兩種技術不僅提供了穩定可靠的網絡連接，還能有效支持視頻會議、大文件傳輸、流媒體播放等多種網絡應用。

由于以太網端口需要較遠距離傳輸且走線環境多為戶外和一些電磁環境較復雜的地方，極易引入各種干擾，包括靜電放電和雷擊事件，導致后端芯片的損壞、系統重啟、死機等現象，所以以太網口必須實現防雷保護和ESD保護。此方案采用高溫低漏電的ESD產品，保證100M/1000M以太網在高溫85℃運行條件下數據傳輸不丟失，滿足IEC 61000-4-2 Level 4靜電放電及IEC 61000-4-5 Level 3雷擊浪涌防護需求。

ESD器件提供靜電防護

ESD是多個 TVS晶粒或結合二極管采用不同的布局設計成具有特定功能的單路或多路ESD保護器件，主要應用于各類通信接口靜電保護。ESD防護在瞬態事件突發時，需憑借超低線間電容來維持電路安全，同時絲毫不減損信號的純凈度與完整性。鑒于ESD器件與電路并聯的布局，遭遇ESD靜電放電沖擊時，電路承受的電壓即等同于ESD防護器件的鉗位電壓，故確保鉗位電壓盡可能低。所以，當100M/1000M以太網在選擇合適的ESD防護器件時，需要考慮以下要求：

低電容（<1pF）

響應速度較快（納秒級別）；

經過若干次ESD沖擊后，防護性能不退化且泄漏保持在低水平

器件封裝尺寸小，PCB設計空間充足

TSS器件提供浪涌防護

實現浪涌防護需要能夠隔離、阻斷或抑制大型瞬變能量脈沖的器件，TSS（開關型瞬態電壓抑制二極管）是一種半導體工藝制成的PNPN結四層結構器件，當外加電壓低于斷態電壓時，器件處于斷開狀態；當電壓超過最大斷態電壓時，TSS管會將瞬態電壓鉗制到轉折電壓內；電壓繼續增大，TSS會由于負阻效應進入導通狀態，近乎短路；當外加電壓恢復正常，電流下降并低于維持電流，元件恢復截止狀態。

相較于其他防護裝置，TSS二極管的核心優勢在于其超快的響應速度，通常在納秒級別內即能發揮作用，迅速將瞬態能量安全地引導至地，同時保持一個穩定的鉗位電壓水平，從而有效保護電路免受浪涌損害。

應用示例

圖1 100M以太網應用示例

我們為100M以太網提供了兩種不同的防護器件，專為保護該接口的高速差分線路而設計，型號分別為SELC3D3V1BA和ES4200SCS。SELC3D3V1BA為一款超低電容瞬態電壓抑制器陣列，其工作電壓為 3.3V，符合IEC61000-4-2 4級ESD防護規范和IEC 61000-4-5 3級雷擊浪涌防護規范，在±15kV空氣放電、±15kV接觸放電和2kV浪涌電壓下提供瞬變保護。ES4200SCS是一款半導體放電管TSS，該器件的工作電壓為400V，通常用于幫助保護敏感的電信設備，如通信線路信號線路和數據傳輸線路免受由雷電和設備切換操作引起的瞬變浪涌電壓的損壞。

圖2 1000M以太網應用示例

在100M以太網的防護基礎上，1000M以太網添加了一款可供選擇的TSS器件ES0640SCS，該器件的工作電壓為58V。可根據不同使用場景和電壓需求選擇不同的TSS防護器件。

型號參數

總結與結論

以太網作為一種可靠廣泛的高速通信方案，由于需要使用導體不可避免地受到諸如雷擊和 ESD等事件造成的能量瞬變的影響。ELECSUPER SEMI為這兩種技術的以太網接口提供值得信賴的保護器件。以上解決方案是保護100M/1000M以太網接口的優選之策，確保電子通訊設備的穩定運行。

審核編輯 黃宇