通信設(shè)計中電路保護問題

VoIP(Voice overIP)、T1、E1、ADSL、HDSL、VDSL、SDSL、視頻、無線本地環(huán)路等應(yīng)用都面臨著一個共同問題:需要防止雷擊和電源交擾電話線接口,以保證用戶和維護人員的安全,并可滿足電路保護的要求。

設(shè)備設(shè)計人員可根據(jù)下面10個步驟來決定電信設(shè)計應(yīng)滿足哪種安全要求,并選擇適當(dāng)?shù)碾娐繁Ｗo設(shè)計。

１ 確實設(shè)計方案的銷售地區(qū)

電路保護要求在世界各地是不同的,故要根據(jù)設(shè)計的不同安裝地點來決定所要滿足的保護要求。在北美洲,PSTN接口二級保護的權(quán)威機構(gòu)有UL(Underwriters Laboratories)、FCC(聯(lián)邦通信委員會)、Bellcore (Telcordia Technologies)。在歐洲和世界上大多數(shù)地區(qū),JTU(國際電信聯(lián)盟)的K系列建議是最廣泛的參考規(guī)范。

那些計劃只滿足北美洲保護要求的設(shè)計者們將遵循UL、FCC和Telcordia的電路保護準(zhǔn)則。這些準(zhǔn)則包括防雷擊和電源交擾的要求,這比ITU的要求要嚴(yán)格一些。

若把設(shè)計方案銷售給北美洲以外的國家和地區(qū),那么使用較低電涌率的元件就可以滿足ITU的有關(guān)要求; 銷售給世界其它國家和地區(qū),設(shè)計者在選件時既要滿足北美的電路保護要求,又要滿足ITU的電路保護要求。

加拿大有自己的CSA(加拿大標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會)要求,而未用FCC要求。然而最近,FCC Part 68的要求與CSA的要求一致起來了。

２ 確定客戶

對于知道要滿足的具體規(guī)范要求,關(guān)鍵是要確定誰是你的客戶。例如,要為北美洲的客戶端設(shè)備(CPE)做設(shè)計,就需要滿足UL1950和FCC Part 68保護要求。(UL60950不久就會發(fā)布并涵蓋CPE)。而網(wǎng)絡(luò)設(shè)備要滿足Telcordia GR-1089的要求。

在世界上其它國家和地區(qū),ITU K.21規(guī)定了CPE的要求,ITU K.20規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的要求。新的ITU K.45標(biāo)準(zhǔn)將用于中心局和客戶端建筑之間的接入網(wǎng)設(shè)備。

３ 確定要滿足哪種要求

對于CPE,設(shè)計人員應(yīng)滿足UL1950(也許不久將是UL60950)和FCC的Part 68要求。FCC Part 68要求源自美國政府,并具備法律效力,任何連接到PSTN的CPE必須滿足這些要求。上面已經(jīng)提到,準(zhǔn)備在北美洲銷售的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的設(shè)計人員一般要考慮滿足Telcordia GR-1089要求。

在很多情況下,CPE設(shè)計為滿足Telcordia GR-1089要求。若一臺設(shè)備被用作CPE或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,那么設(shè)計人員應(yīng)能通過滿足Telcordia GR-1089的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備保護要求而全面考慮所有的設(shè)計可能性。例如,數(shù)字環(huán)路運營需要滿足UL/FCC和Telcordia的要求。

４ 針對實際問題選擇保護要求

在實驗室中滿足不同權(quán)威機構(gòu)的要求或標(biāo)準(zhǔn)是一回事,而經(jīng)受實際工作中的考驗是另一回事。很少的設(shè)計可以充分地防止直接的雷擊,各種不同的保護要求涵蓋了由附近的雷擊所感應(yīng)出電涌的更多通例。它們也涵蓋了可能發(fā)生的更糟的電源交擾情況。如果電源線與電話線直接碰觸,或在附近的電話線中感應(yīng)出故障電流時,就會有電源交擾。

對本文所討論的不同機構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)所反映的大多數(shù)嚴(yán)重問題,Telcordia GR-1089要求提供了保護。但是,假如設(shè)備不接到PSTN,而是接到內(nèi)部電話線路中,如PBX的內(nèi)線或無線本地環(huán)路系統(tǒng),情況又會怎樣呢?Telcordia GR-1089有磁建筑物內(nèi)要求更適于上面這些情況。這些要求不如Telcordia GR-1089外線(PSTN)要求嚴(yán)格。在大多數(shù)情況下,建筑物入口的主要保護可以保證故障不會進入其內(nèi)部。然而,實際中的問題(如電源交擾)會發(fā)生在內(nèi)線中,良好地工程狀況會起很大的保護作用。

5 選擇保護元件

電信接口的保護元件可以分為兩類:過壓保護和過流保護。過壓保護元件在末端與環(huán),末端與地,和/或環(huán)與地之間是并聯(lián)的。它們通常有高阻抗特性,當(dāng)電壓達到擊穿值以上時,轉(zhuǎn)換到低阻抗。典型的過壓保護元件包括可控硅、TVS二極管、MOV以及氣體放電管等。

過流保護元件在末端和/或環(huán)線中是串聯(lián)的。它們通常有低阻抗特性,當(dāng)電流達到斷路值以上時,轉(zhuǎn)換到高阻抗。

６ 考慮可重置與非重置的保護

可重置與非重置的問題存在于過流保護方面?？芍刂眠^流保護器件包括聚合物PTC和陶瓷PTC?！癙TC”一詞指的是含正溫度系數(shù)電阻的器件。在過流狀態(tài)下,PT器件受熱并發(fā)生相變,這使其電阻增大了幾個數(shù)量級。這極大地減小了電路中流過的電流,進而對敏感的下游元件起到了保護作用。非重置元件包括一次性的保險絲。

可重置元件的優(yōu)勢很明顯,一旦過流故障消失,器件冷卻后會返回到低電阻狀態(tài)。無需用戶去干預(yù),也無需技術(shù)人員的幫助。非重置器件必須由技術(shù)人員或其他合格的人員進行手工重置,這樣當(dāng)設(shè)備位于遠(yuǎn)端站時,就會產(chǎn)生不必要的保用成本或高額運營費用。幸好的是,現(xiàn)在二級保護所用的大多數(shù)過壓保護元件是可重置的。

７ 針對機構(gòu)測試準(zhǔn)備設(shè)計方案

在選好保護元件并安裝在樣機板上后,便要準(zhǔn)備進行測試了。若現(xiàn)場測試設(shè)備已就位,在提交給正規(guī)機構(gòu)的測試實驗室前,需要測試這項設(shè)計。試驗時間很昂貴,如果由于某些錯誤或疏忽而需對樣機板進行重新設(shè)計和測試,必然會增加成本。通過采用電路保護制造商在其應(yīng)用手冊及設(shè)計參考中建議的保護接口,可使未通過機構(gòu)測試的風(fēng)險最小化。

８ 針對機構(gòu)測試提交設(shè)計方案
與權(quán)威的UL、ITU、FCC或Telcordia測試實驗室合作,提交樣機板進行測試并爭取獲得通過。

9 設(shè)計銷售

一項符合機構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計會使客戶的生活或工作變得更加輕松,清楚設(shè)計要防止電源交擾和雷擊電涌也會使他們的愿望得以輕松實現(xiàn)。

10 進行下一個設(shè)計

一旦設(shè)計人員解決了這些問題,獲得了良好的保護,并確定了可行的設(shè)計方案,這項設(shè)計就可以反復(fù)用于新的項目,當(dāng)然,要根據(jù)具體情況進行一些小的修改。