通信设计中电路保护问题

2006-05-07 15:50:10来源: 电子产品世界

    VoIP(Voice overIP)、T1、E1、ADSL、HDSL、VDSL、SDSL、视频、无线本地环路等应用都面临着一个共同问题:需要防止雷击和电源交扰电话线接口,以保证用户和维护人员的安全,并可满足电路保护的要求。

    设备设计人员可根据下面10个步骤来决定电信设计应满足哪种安全要求,并选择适当的电路保护设计。

1 确实设计方案的销售地区

   
电路保护要求在世界各地是不同的,故要根据设计的不同安装地点来决定所要满足的保护要求。在北美洲,PSTN接口二级保护的权威机构有UL(Underwriters Laboratories)、FCC(联邦通信委员会)、Bellcore (Telcordia Technologies)。在欧洲和世界上大多数地区,JTU(国际电信联盟)的K系列建议是最广泛的参考规范。

    那些计划只满足北美洲保护要求的设计者们将遵循UL、FCC和Telcordia的电路保护准则。这些准则包括防雷击和电源交扰的要求,这比ITU的要求要严格一些。

    若把设计方案销售给北美洲以外的国家和地区,那么使用较低电涌率的元件就可以满足ITU的有关要求; 销售给世界其它国家和地区,设计者在选件时既要满足北美的电路保护要求,又要满足ITU的电路保护要求。

    加拿大有自己的CSA(加拿大标准协会)要求,而未用FCC要求。然而最近,FCC Part 68的要求与CSA的要求一致起来了。

2 确定客户

   
对于知道要满足的具体规范要求,关键是要确定谁是你的客户。例如,要为北美洲的客户端设备(CPE)做设计,就需要满足UL1950和FCC Part 68保护要求。(UL60950不久就会发布并涵盖CPE)。而网络设备要满足Telcordia GR-1089的要求。

    在世界上其它国家和地区,ITU K.21规定了CPE的要求,ITU K.20规定了网络设备的要求。新的ITU K.45标准将用于中心局和客户端建筑之间的接入网设备。

3 确定要满足哪种要求

   
对于CPE,设计人员应满足UL1950(也许不久将是UL60950)和FCC的Part 68要求。FCC Part 68要求源自美国政府,并具备法律效力,任何连接到PSTN的CPE必须满足这些要求。上面已经提到,准备在北美洲销售的网络设备的设计人员一般要考虑满足Telcordia GR-1089要求。

    在很多情况下,CPE设计为满足Telcordia GR-1089要求。若一台设备被用作CPE或网络设备,那么设计人员应能通过满足Telcordia GR-1089的网络设备保护要求而全面考虑所有的设计可能性。例如,数字环路运营需要满足UL/FCC和Telcordia的要求。

4 针对实际问题选择保护要求

   
在实验室中满足不同权威机构的要求或标准是一回事,而经受实际工作中的考验是另一回事。很少的设计可以充分地防止直接的雷击,各种不同的保护要求涵盖了由附近的雷击所感应出电涌的更多通例。它们也涵盖了可能发生的更糟的电源交扰情况。如果电源线与电话线直接碰触,或在附近的电话线中感应出故障电流时,就会有电源交扰。

    对本文所讨论的不同机构标准所反映的大多数严重问题,Telcordia GR-1089要求提供了保护。但是,假如设备不接到PSTN,而是接到内部电话线路中,如PBX的内线或无线本地环路系统,情况又会怎样呢?Telcordia GR-1089有磁建筑物内要求更适于上面这些情况。这些要求不如Telcordia GR-1089外线(PSTN)要求严格。在大多数情况下,建筑物入口的主要保护可以保证故障不会进入其内部。然而,实际中的问题(如电源交扰)会发生在内线中,良好地工程状况会起很大的保护作用。

5 选择保护元件

   
电信接口的保护元件可以分为两类:过压保护和过流保护。过压保护元件在末端与环,末端与地,和/或环与地之间是并联的。它们通常有高阻抗特性,当电压达到击穿值以上时,转换到低阻抗。典型的过压保护元件包括可控硅、TVS二极管、MOV以及气体放电管等。

    过流保护元件在末端和/或环线中是串联的。它们通常有低阻抗特性,当电流达到断路值以上时,转换到高阻抗。

6 考虑可重置与非重置的保护

   
可重置与非重置的问题存在于过流保护方面。可重置过流保护器件包括聚合物PTC和陶瓷PTC。“PTC”一词指的是含正温度系数电阻的器件。在过流状态下,PT器件受热并发生相变,这使其电阻增大了几个数量级。这极大地减小了电路中流过的电流,进而对敏感的下游元件起到了保护作用。非重置元件包括一次性的保险丝。

    可重置元件的优势很明显,一旦过流故障消失,器件冷却后会返回到低电阻状态。无需用户去干预,也无需技术人员的帮助。非重置器件必须由技术人员或其他合格的人员进行手工重置,这样当设备位于远端站时,就会产生不必要的保用成本或高额运营费用。幸好的是,现在二级保护所用的大多数过压保护元件是可重置的。

7 针对机构测试准备设计方案

   
在选好保护元件并安装在样机板上后,便要准备进行测试了。若现场测试设备已就位,在提交给正规机构的测试实验室前,需要测试这项设计。试验时间很昂贵,如果由于某些错误或疏忽而需对样机板进行重新设计和测试,必然会增加成本。通过采用电路保护制造商在其应用手册及设计参考中建议的保护接口,可使未通过机构测试的风险最小化。

8 针对机构测试提交设计方案
与权威的UL、ITU、FCC或Telcordia测试实验室合作,提交样机板进行测试并争取获得通过。

9 设计销售

   
一项符合机构标准的设计会使客户的生活或工作变得更加轻松,清楚设计要防止电源交扰和雷击电涌也会使他们的愿望得以轻松实现。

10 进行下一个设计

   
一旦设计人员解决了这些问题,获得了良好的保护,并确定了可行的设计方案,这项设计就可以反复用于新的项目,当然,要根据具体情况进行一些小的修改。

关键字:通信  通信设计  设计  电路保护

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