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监控系统以太网线路保护设计

技术中心

Technology

监控系统以太网线路保护设计

分类:
电源技术
作者:
广州市爱浦电子科技有限公司
来源:
原创
发布时间:
2021/11/17
浏览量

一、 接口概述

RJ45以太网接口是目前应用最广泛的通讯设备接口,以太网口的电磁兼容性能关系到通讯设备的稳定运行。
 

二、以太网接口电路设计

1.以太网电路保护

以太网电路的保护需要更精细的处理,因为它的实现(室内到室外)将决定保护设备所需的鲁棒性水平。需要回答的基本问题是用户是否是唯一的威胁(考虑ESD),或者端口是否也会受到闪电瞬变的影响。对于以太网端口连接到本地路由器或室内摄像机的安装,几乎没有闪电耦合到电路,因此ESD将是唯一的威胁。在这种情况下,保护器件的电容应该在4pF左右或更小,因为数据速率大于100mb/s。

对于那些带有长电缆(100m)的装置(设备箱),其中以太网硬件与电气硬件和电路混合在一起,可以应用GR-1089等标准。在这些情况下,建筑物中的规格是最重要的,其中包括对两对接口(如100Base-T)使用高达100A峰值脉冲电流(针对2/10μs波形)的规定,以及对四对系统(如1000base-T)的每根导线使用36.4A峰值脉冲电流(1.2/50μs和8/20μs波形)的规定。
 

对于摄像头在户外的以太网安装来说,直接耦合雷击瞬变的可能性非常高。在这种情况下,雷击浪涌定义为具有500A的峰值脉冲电流(对于2/10μs波形)。由于能量极高,需要基于晶闸管的解决方案来进行线路侧保护。对于变压器的物理层侧来说,安装二极管阵列可以“肃清”通过线路侧保护所允许通过的任何能量。

温馨提示:如果设备为金属外壳,同时单板可以独立地划分出接口地,那么金属外壳与接口地直接电气连接,且单板地与接口地通过1000pF电容相连。

2.以太网供电

如上所述,许多监控摄像机系统易于安装的关键是以太网供电(PoE)。正如预期的那样,这将为保护方案增加另一个考虑因素——它不存在于只有数据的标准以太网电路中。也就是说,在应用程序的两端,以太网线路连接到电源。一边是提供电能的供电设备(PSE),另一边是使用电能的受电设备(PD),比如IP摄像头。

除了保护数据线,还要保护电源(PSE或局部放电)。换句话说,根据安装类型(仅限ESD或浪涌+ESD)对数据线进行保护,并根据其独特需求增加电源保护。此外,还应考虑如何实现供电(模式A或模式B)。

模式A和模式B实现指的是如何加载或移除以太网电路的电源。对于100Base-T以太网,仅使用两个可用对象。另外两对是备用的,没有用过。对于模式A PoE,电源将在备用对象上实现。在模式B安装中,电源将在数据线上实现。最后,应该注意的是,DC功率信号的方向(高达57 Vdc)没有指定。它可以插入任何一根柱子。

最常见的电源保护方案是在输入和电源之间使用一个双向TVS二极管。无论极性如何,选择双向二极管是为了避免线路电压。

应考虑瞬态保护(ESD和浪涌),以确保安全系统组件和网络功能在整个安装寿命期间的可靠性。大多数情况下,只需要基本的ESD保护,暴露在室外开放环境中的设备或电缆也应受到保护,免受雷电浪涌的威胁。电源也会受到瞬态电压事件的影响,需要保护。

三、连接器设计

连接器与机体的搭接方式:

(1)面板打孔时,采用精密铣削技术,使孔眼的形状更适合连接器的放置,避免孔眼切割不准确的地方出现缝隙,进一步减少电磁干扰辐射;试验表明,精密铣削可使电磁兼容性提高12~18%。

(2)在机身与100兆位以太网金属连接器的连接处加入弹片,使两个连接器连接时保持良好的导电性。具体的叠加方式如上图所示:

四、线缆设计

1.电缆设计

(1) RJ45信号电缆采用网状编织屏蔽层屏蔽,网状编织层的编织密度不小于90%;

(2)内部布线,差分电缆采用双绞线传输,双绞线距离一般为信号电缆直径的3倍;

(3)电缆两端应加磁环。磁环的内径应与电缆的外径紧密结合。尽量选择又粗又长的磁环。

2.走线设计

(1) RJ 45电缆应远离其他强干扰源,如电源模块;

(2)电缆应单独布线或与其他模拟和电源电缆保持250px以上的距离,不得与其他电缆捆绑。

3.屏蔽层和金属连接器的重叠

(1)屏蔽电缆的屏蔽层要求与金属接头360°重叠;

(2)屏蔽电缆的屏蔽层应避免单独出现“尾部”现象。

爱浦电子-模块电源制作专家提醒您,本文章来自网络,我们对文中观点保存中立,对所包含内容的准确性、可靠性不提供任何明示或者暗示的保证,并不对文章的观点负责。版权属于原作者。

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