100M/1000M 以太网静电浪涌防护方案

方案简介

以太网是一种生产较早且广泛应用的局域网通讯方式，同时也是一种协议，其核

心在于实现区域内（如办公室、学校等）的网络互联。根据数据传输速度的不同，以

太网大致可以划分为几个等级：标准以太网（10Mbit/s），快速以太网（100Mbit/s），

千兆以太网（1000Mbit/s），以及更快的万兆以太网（10Gbit/s）。然而，在日常使

用环境中，考虑到成本效益和实际需求，快速以太网和千兆以太网往往已足够满足大

多数组织和个人的网络需求。这两种技术不仅提供了稳定可靠的网络连接，还能有效

支持视频会议、大文件传输、流媒体播放等多种网络应用。

由于以太网端口需要较远距离传输且走线环境多为户外和一些电磁环境较复杂

的地方，极易引入各种干扰，包括静电放电和雷击事件，导致后端芯片的损坏、系统

重启、死机等现象，所以以太网口必须实现防雷保护和 ESD 保护。此方案采用高温低

漏电的 ESD 产品，保证 100M/1000M 以太网在高温 85℃运行条件下数据传输不丢失，

满足 IEC 61000-4-2 Level 4 静电放电及 IEC 61000-4-5 Level 3 雷击浪涌防护需求。

ESD 器件提供静电防护

ESD 是多个 TVS 晶粒或结合二极管采用不同的布局设计成具有特定功能的单路

或多路 ESD 保护器件，主要应用于各类通信接口静电保护。ESD 防护在瞬态事件突发

时，需凭借超低线间电容来维持电路安全，同时丝毫不减损信号的纯净度与完整性。

鉴于 ESD 器件与电路并联的布局，遭遇 ESD 静电放电冲击时，电路承受的电压即等同

于 ESD 防护器件的钳位电压，故确保钳位电压尽可能低。所以，当 100M/1000M 以太

网在选择合适的 ESD 防护器件时，需要考虑以下要求：

1. 低电容（<1pF）

2. 响应速度较快（纳秒级别）；

3. 经过若干次 ESD 冲击后，防护性能不退化且泄漏保持在低水平

4. 器件封装尺寸小，PCB 设计空间充足

TSS 器件提供浪涌防护

实现浪涌防护需要能够隔离、阻断或抑制大型瞬变能量脉冲的器件，TSS（开关

型瞬态电压抑制二极管）是一种半导体工艺制成的 PNPN 结四层结构器件，当外加电

压低于断态电压时，器件处于断开状态；当电压超过最大断态电压时，TSS 管会将瞬

态电压钳制到转折电压内；电压继续增大，TSS 会由于负阻效应进入导通状态，近乎

短路；当外加电压恢复正常，电流下降并低于维持电流，元件恢复截止状态。

相较于其他防护装置，TSS 二极管的核心优势在于其超快的响应速度，通常在纳

秒级别内即能发挥作用，迅速将瞬态能量安全地引导至地，同时保持一个稳定的钳位

电压水平，从而有效保护电路免受浪涌损害

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