JP3202758U - Lightning strike prevention device for network signal processing circuit - Google Patents
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Abstract
【課題】ネットワーク信号処理回路の雷撃防止装置を提供する。【解決手段】ネットワークチップ1、処理回路3及び信号を伝送するネットワークコネクタ2からなるネットワーク信号処理回路の雷撃防止装置は、チップ及びコネクタとの間に処理回路の複数の回路チャンネル31を接続し、各隣り合う一組以上の回路チャンネルに、信号カップリングキャパシタ32を接続し、キャパシタ及びコネクタとの間に一組以上の各隣り合う回路チャンネルの間を並列で単巻変圧器4を接続し、各単巻変圧器はコア41に二本のコイル巻線42を巻き、第一コイル巻線421の第一入力端4211を片側と隣り合う回路チャンネルと接続する。第一コイル巻線の第一出力端4212は、第二コイル巻線422の第二入力端4221と接続した後に接地側43と接続し、第二コイル巻線の第二出力端4222は別側と隣り合う回路チャンネルと接続し、コネクタが雷撃を受けた際に生じる瞬間的高電圧を、各単巻変圧器を利用して高電圧をフィルタリングする。【選択図】図2A lightning strike prevention device for a network signal processing circuit is provided. A lightning protection device for a network signal processing circuit comprising a network chip, a processing circuit, and a network connector for transmitting signals, wherein a plurality of circuit channels of the processing circuit are connected between the chip and the connector, A signal coupling capacitor 32 is connected to each adjacent one or more circuit channels, and the autotransformer 4 is connected in parallel between one or more adjacent circuit channels between the capacitor and the connector, Each autotransformer winds two coil windings 42 around a core 41 and connects the first input end 4211 of the first coil winding 421 to a circuit channel adjacent to one side. The first output end 4212 of the first coil winding is connected to the ground side 43 after being connected to the second input end 4221 of the second coil winding 422, and the second output end 4222 of the second coil winding is the other side. And the adjacent circuit channel, the high voltage generated when the connector is subjected to a lightning strike is filtered using each autotransformer. [Selection] Figure 2
Description
本考案はネットワーク信号処理回路の雷撃防止装置の構造に関し、特にネットワークコネクタが雷撃を受けた瞬間に生じる高電圧を低減する雷撃防止装置に係る。ネットワークチップとネットワークコネクタの間にある処理回路を通じて、一組或いは一組以上の回路チャンネルに、それぞれ単巻変圧器を電気接続することで、雷撃を受けた瞬間に生じる高電圧を低減するネットワーク信号処理回路の雷撃防止装置の構造に関する。 The present invention relates to a structure of a lightning strike prevention device for a network signal processing circuit, and more particularly to a lightning strike prevention device that reduces a high voltage generated at the moment when a network connector receives a lightning strike. A network signal that reduces high voltage generated at the moment of a lightning strike by electrically connecting a single-turn transformer to one or more circuit channels through a processing circuit between the network chip and the network connector. The present invention relates to a structure of a lightning strike prevention device for a processing circuit.
現在コンピューターテクノロジーが急速に発展し、デスクトップ型パソコン或いはノート型パソコンはもはや社会の様々な場所にまで一般的に使用されている。コンピューターの発展趨勢は、運算機能に優れ、スピードが速く、及び小型化の方向を目指している。ネットワーク通信技術も急速に発展し、人々の生活、学習、仕事と娯楽を斬新な世界に導き、人と人の間はネットワーク通信を用いて、即座に必要な情報や宣伝広告、或いはメールのやり取りなどを行うことができる。また、ネットワークを介し、様々な情報を検索、リアルタイム通信或いはオンラインゲームなどを行うことで、人々とネットワークとの関係は、切り離すことができない密接した関係になっている。 At present, computer technology is rapidly developing, and desktop computers or laptop computers are no longer commonly used in various places in society. The trend of computer development is to improve the calculation function, speed, and downsizing. Network communication technology is also rapidly developing, leading people's life, learning, work and entertainment to a novel world, and using network communication between people, instantly necessary information, advertisements, or email exchange And so on. In addition, by searching various information, performing real-time communication, or online games via the network, the relationship between people and the network is a close relationship that cannot be separated.
しかし、ネットワークはケーブル接続及び無線接続などの二つの方法を用いてデータを伝送する。ケーブル接続の技術では、ネットワークコネクタを設置することが必要である。ネットワークの運用がますます広まるなか、ネットワークを用いて伝送するデータ量もますます多くなり、ネットワーク業者はユーザーのニーズを満たすために、ネットワークの伝送速度を10Mbpsから100Mbps或いは1Gbpsにまで高めている。現在の光ケーブルネットワークの伝送速度は、10Gbps以上にまで達することができる。
しかし、ネットワーク信号が雷撃を受けた場合、ネットワーク信号ケーブルと接続するネットワークコネクタは、雷撃を受けた瞬時に高電圧信号を受信し、瞬間的な高電圧により処理回路と電気接続した各電子部品、ネットワークチップなどが損壊する。ネットワーク信号の伝送が不安定、中断する、或いは完全に接続できない状況が生じる。
或いはネットワークチップに設置する回路基板或いは電子装置(例えばコンピューター、ハブなど)のメインボードなども、瞬時の高電圧の衝撃を受けて故障或いは損壊することがある。一般的にネットワークの種類は、コンピューターがカバーする地理的範囲に基づき、大まかにローカルエリアネットワーク、メトロポリタンエリアネットワーク、ワイドエリアネットワーク、無線ネットワーク、インターネットなどのタイプがある。ネットワーク信号の接続、アップロード、ダウンロードなどの伝送作業を行う際、周辺の電子部品の信号や電磁波干渉、または信号中に発生するサージ現象(雷撃など)などの影響を受けやすく、いずれもネットワークの伝送が不安定になる影響を与えるため、ネットワークコネクタにフィルタ部品を設置し、信号のフィルタリング処理を行うことで、ノイズ、電磁波及びサージの干渉を低減する必要がある。
しかし、雷撃によって生じる瞬間的な高電圧の衝撃は、完全にフィルタリングすることができず、ネットワークライン及びネットワークチップなどの電子回路及び部品が破壊される虞がある。
However, the network transmits data using two methods such as cable connection and wireless connection. Cable connection technology requires the installation of a network connector. As the operation of the network becomes more and more widespread, the amount of data transmitted using the network is also increasing, and network operators have increased the transmission speed of the network from 10 Mbps to 100 Mbps or 1 Gbps in order to meet the needs of users. The transmission speed of current optical cable networks can reach 10 Gbps or higher.
However, when the network signal is subjected to a lightning strike, the network connector connected to the network signal cable receives the high voltage signal instantly after the lightning strike, and each electronic component electrically connected to the processing circuit by the instantaneous high voltage, The network chip is damaged. Network signal transmission is unstable, interrupted, or cannot be completely connected.
Alternatively, a circuit board installed in a network chip or a main board of an electronic device (for example, a computer, a hub, etc.) may be damaged or damaged due to an instantaneous high voltage shock. In general, the type of network is based on the geographical area covered by the computer, and roughly includes a local area network, a metropolitan area network, a wide area network, a wireless network, and the Internet. When performing transmission work such as connecting, uploading, and downloading network signals, it is easily affected by signals from nearby electronic components, electromagnetic interference, and surge phenomena (such as lightning strikes) that occur in the signal. Therefore, it is necessary to reduce noise, electromagnetic waves, and surge interference by installing a filter component in the network connector and performing signal filtering processing.
However, instantaneous high voltage shocks caused by lightning strikes cannot be completely filtered, and electronic circuits and components such as network lines and network chips may be destroyed.
よって、如何にしてネットワークコネクタが雷撃を受ける瞬間に生じる高電圧により、ネットワークチップ或いは電子装置などが破壊され、且つ、ネットワーク信号の伝送品質が悪くなり、伝送内容が中断、或いは接続できない問題を解決するために、更なる改善が必要であった。 Therefore, the high voltage generated at the moment when the network connector receives a lightning strike breaks the network chip or the electronic device, and the transmission quality of the network signal deteriorates, so that the transmission content is interrupted or cannot be connected. In order to do this, further improvements were necessary.
前記公知構造の欠点を解決するため、本考案はネットワーク信号処理回路の雷撃防止装置を設置する。本考案の第1の目的は、該雷撃防止装置は処理回路を利用し、それぞれネットワークチップ及びネットワークコネクタと電気接続する。ネットワークチップとネットワークコネクタとの間の処理回路に複数の回路チャンネルを具有し、且つ、各隣り合う一組或いは一組以上の回路チャンネル上で、それぞれ信号カップリングキャパシタと電気接続し、更に信号カップリングキャパシタ及びネットワークコネクタ間の一組或いは一組以上の各隣り合う回路チャンネルの間で、並列の方式でそれぞれ単巻変圧器と電気接続する。各単巻変圧器はそれぞれ接地側と電気接続することで、ネットワークコネクタが雷撃によって生じる瞬間的な高電圧を受けて変化した際に、各単巻変圧器を利用して、高電圧をフィルタリングする目的に達するネットワーク信号処理回路の雷撃防止装置の構造を提供することにある。 In order to solve the drawbacks of the known structure, the present invention installs a lightning strike prevention device for a network signal processing circuit. A first object of the present invention is that the lightning strike prevention device uses a processing circuit and is electrically connected to a network chip and a network connector, respectively. The processing circuit between the network chip and the network connector has a plurality of circuit channels, and is electrically connected to the signal coupling capacitor on each adjacent set or one or more sets of circuit channels. Between the ring capacitor and the network connector, each pair of adjacent circuit channels is electrically connected to the autotransformer in a parallel manner. Each autotransformer is electrically connected to the ground side, and when the network connector changes due to a momentary high voltage caused by lightning strike, each autotransformer is used to filter the high voltage An object of the present invention is to provide a structure of a lightning strike prevention device for a network signal processing circuit that reaches an object.
本考案の第2の目的は、該単巻変圧器はコア上に二つのコイル巻線を巻き、該コアは円形或いは矩形などの形状にすることができる。該二つのコイル巻線の第一コイル巻線の第一入力端(A+)は隣り合う回路チャンネルと電気接続する。第一コイル巻線の第一出力端(A-)は第二コイル巻線の第二入力端(B+)と電気接続した後、接地側と電気接続する。また第二コイル巻線の第二出力端(B-)は隣り合う別の回路チャンネルと電気接続することで、単巻変圧器4の回路を形成するネットワーク信号処理回路の雷撃防止装置の構造を提供することにある。
The second object of the present invention is that the autotransformer winds two coil windings on a core, and the core can be shaped like a circle or a rectangle. The first input end (A +) of the first coil winding of the two coil windings is electrically connected to the adjacent circuit channel. The first output end (A−) of the first coil winding is electrically connected to the ground side after being electrically connected to the second input end (B +) of the second coil winding. In addition, the second output terminal (B-) of the second coil winding is electrically connected to another adjacent circuit channel, so that the structure of the lightning strike prevention device of the network signal processing circuit forming the circuit of the
上述の目的を解決するために、本考案はネットワーク信号処理回路の雷撃防止装置の構造を提供するものである。本考案の第1の目的は、該雷撃防止装置は処理回路を利用し、それぞれネットワークチップ及びネットワークコネクタと電気接続する。ネットワークチップとネットワークコネクタとの間の処理回路に複数の回路チャンネルを具有し、且つ、各隣り合う一組或いは一組以上の回路チャンネル上で、それぞれ信号カップリングキャパシタと電気接続し、更に信号カップリングキャパシタ及びネットワークコネクタ間の一組或いは一組以上の各隣り合う回路チャンネルの間で、並列の方式でそれぞれ単巻変圧器と電気接続する。各単巻変圧器はそれぞれ接地側と電気接続することで、ネットワークコネクタが雷撃によって生じる瞬間的な高電圧を受けて変化した際に、各単巻変圧器を利用して、高電圧をフィルタリングする目的に達する。 In order to solve the above-mentioned object, the present invention provides a lightning strike prevention device structure of a network signal processing circuit. A first object of the present invention is that the lightning strike prevention device uses a processing circuit and is electrically connected to a network chip and a network connector, respectively. The processing circuit between the network chip and the network connector has a plurality of circuit channels, and is electrically connected to the signal coupling capacitor on each adjacent set or one or more sets of circuit channels. Between the ring capacitor and the network connector, each pair of adjacent circuit channels is electrically connected to the autotransformer in a parallel manner. Each autotransformer is electrically connected to the ground side, and when the network connector changes due to a momentary high voltage caused by lightning strike, each autotransformer is used to filter the high voltage Reach the goal.
また、第2の目的を解決するために、前記単巻変圧器はコア上に二つのコイル巻線を巻き、該コアは円形或いは矩形などの形状にすることができる。該二つのコイル巻線の第一コイル巻線の第一入力端(A+)は隣り合う回路チャンネルと電気接続する。第一コイル巻線の第一出力端(A-)は第二コイル巻線の第二入力端(B+)と電気接続した後、接地側と電気接続する。また第二コイル巻線の第二出力端(B-)は隣り合う別の回路チャンネルと電気接続することで、単巻変圧器4の回路を形成する。
In order to solve the second object, the self-winding transformer has two coil windings wound around a core, and the core can be formed into a circular shape or a rectangular shape. The first input end (A +) of the first coil winding of the two coil windings is electrically connected to the adjacent circuit channel. The first output end (A−) of the first coil winding is electrically connected to the ground side after being electrically connected to the second input end (B +) of the second coil winding. Further, the second output terminal (B−) of the second coil winding is electrically connected to another adjacent circuit channel to form a circuit of the
本考案のネットワーク信号処理回路の雷撃防止装置の構造により、雷撃を受けた際に生じる瞬間的な高電圧をフィルタリングすることができる。よって、ネットワークコネクタが雷撃を受ける瞬間に生じる高電圧により、ネットワークチップ或いは電子装置などが破壊され、且つ、ネットワーク信号の伝送品質が悪くなり、伝送内容が中断、或いは接続できないなどの状況を防止することができる。 The structure of the lightning strike prevention device of the network signal processing circuit according to the present invention can filter the instantaneous high voltage generated when a lightning strike occurs. Therefore, the high voltage generated at the moment when the network connector receives a lightning strike prevents the network chip or the electronic device from being destroyed, the transmission quality of the network signal is deteriorated, and the transmission content is interrupted or cannot be connected. be able to.
以下、本考案の構造と特徴および効果を、最良実施例と図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, the structure, features, and effects of the present invention will be described in detail with reference to the best embodiments and drawings.
図1、図2、図3及び図4に示すのは、本考案の回路ブロック図、簡略回路図、最良実施例の回路ブロック図、単巻変圧器の回路図である。図で分かるように、本考案のネットワーク信号処理回路に含まれるのは、ネットワークチップ1、ネットワークコネクタ2、ネットワークチップ1とネットワークコネクタ2との間に電気接続する処理回路3である。
FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3 and FIG. 4 are a circuit block diagram, a simplified circuit diagram, a circuit block diagram of the best embodiment, and a circuit diagram of the autotransformer according to the present invention. As can be seen, the network signal processing circuit of the present invention includes a
該ネットワークチップ1は電子/電圧信号を伝送するピン群11を具有する。ネットワークコネクタ2は電子/電圧信号を伝送する端子群21を具有する。更にピン群11と端子群21との間に処理回路3が電気接続され、且つ、処理回路3は一組或いは一組以上の回路チャンネル31を含み、各回路チャンネル31にはそれぞれ信号カップリングキャパシタ32を電気接続する。ネットワーク2と信号カップリングキャパシタ32との間と、一組或いは一組以上の回路チャンネル31の間には、並列方式で単巻変圧器4をそれぞれ電気接続する。
各単巻変圧器4はコア41上に二つのコイル巻線42を巻く。且つ、二つのコイル巻線42の第一コイル巻線421の第一入力端4211(A+)は隣り合う回路チャンネル31と電気接続する。第一コイル巻線421の第一出力端4212(A-)は第二コイル巻線422の第二入力端4221(B+)と電気接続した後、接地側43と電気接続する。且つ、第二コイル巻線422の第二出力端4222(B-)は隣り合う別の回路チャンネル31と電気接続することで、単巻変圧器4の回路を形成する。
The
Each
且つ、上述のネットワーク信号のネットワークチップ1及び処理回路3は、電気接続する方式で回路基板5上に形成できる。更に回路基板5を介して外部のネットワークコネクタ2と電気接続する。また、ネットワークコネクタ2及び処理回路3を電気接続の方式で回路基板5上に形成し、更に回路基板5を介して、外部のネットワークチップ1と電気接続する。回路基板5を介し、ネットワークチップ1、ネットワークコネクタ2、及び処理回路3などの回路が必要とする電源を供給する。
且つ、回路基板5には電源(例えば乾電池、充電池、リチウム電池或いはボタン電池など、或いは電源ケーブルを介して外部の交流電源と接続するなど、回路基板5が必要とする電源を供給する)を設置することができる。しかし、ネットワークチップ1、ネットワークコネクタ2の配置については、従来技術であり、且つ、細部の構成は本考案の重点ではないため、ここでは説明しない。
In addition, the
In addition, the
更に、上述の各単巻変圧器4はコア41上に二つのコイル巻線42を巻き、且つ、二つのコイル巻線42の第一コイル巻線421の第一入力端4211(A+)は隣り合う回路チャンネル31と電気接続する。該第一コイル巻線421の第一出力端4212(A-)は回路基板5上に設置した回路レイアウト方式で第二コイル巻線422の第二入力端4221(B+)と電気接続した後、更に回路基板5に設置した回路レイアウトで接地側43と電気接続する。第二コイル巻線422の第二出力端4222(B-)は回路基板5に設置した回路レイアウトを介し、隣り合う別の回路チャンネル31と電気接続することで、二つのコイル巻線42は回路基板5に設置した回路レイアウトに合わせて、単巻変圧器4の回路を形成する。
Further, each of the above-described single-winding
上述のネットワークチップ1は電圧モードのチップであるため、ネットワークチップ1が駆動電圧を処理回路3にまで供給し、信号を伝送する時に電圧と一緒に変化するため、電流モードを使用するネットワークチップ1である場合、該信号カップリングキャパシタ32より電気抵抗を提供してこそ、電圧が生じて信号の伝送が行われる。電圧モードを使用するネットワークチップ1は、電気抵抗を設置する必要がないため、一個或いは一個以上の処理回路3の各回路チャンネル31に信号カップリングキャパシタ32を設置するだけでよい。
なぜなら信号カップリングキャパシタ32の特性は、供給電圧が第一端にまで流れた際に、第一端に単一極性の過渡電荷(正電荷など)を生じさせ、且つ、カップリングキャパシタ32の第二端は別の極性の過渡電荷(負電荷など)が生じる。
Since the above-described
The characteristic of the
予定時間を経過してから正電荷を信号カップリングキャパシタ32の第一端に供給を停止すると、該信号カップリングキャパシタ32の第二端は負電荷を回路チャンネル31に沿って流すと、信号カップリングの伝送効果に達する。同時に信号カップリングキャパシタ32は信号を直接回路チャンネル31を通過させないため、電流の逆流を防止する効果に達する。しかし、信号カップリングキャパシタ32が充放電を行うスピードは時定数と関連があるため、時定数と信号の周期を合わせてこそ、充放電の時間にちょうど良い信号伝送を供給することができ、信号が中断しない。信号カップリングキャパシタ32の電気容量が増えると、時定数もそれに従って増加するため、信号カップリングキャパシタ32の電気容量は100μF〜0.01μFであり、該信号カップリングキャパシタ32の最良電気容量は0.1μFである。
When the supply of the positive charge to the first end of the
且つ、上述の処理回路3は各回路チャンネル31上で接続する信号カップリングキャパシタ32により、両端の回路をカップリングさせている。キャパシタンスの抵抗(Z)はリアクタンスと呼び、該単位はオーム(Ω)、リアクタンスの公式は下記の通りである。
The
Z=1/(2π*f*C) Z = 1 / (2π * f * C)
上述の公式にあるfは周波数であり、単位はヘルツ(Hz)である。Cはキャパシターのキャパシタンス値であり、単位はマイクロファラッド(μF)である。
キャパシタンスの特性を利用して電気を隔離し、信号をカップリングするため、上述の公式で分かるように、リアクタンスと動作周波数及びキャパシタンス値は反比例する。よって、同じキャパシタンス値の信号カップリングキャパシタ32を使用し、且つ、信号周波数が大きくなる状況下では、該リアクタンスはそれに従い減少し、信号の減衰も弱くなれば、良好なネットワークオンラインを具有することができ、且つ、信号の伝送速度も早くなる。キャパシタンスは周波数が高くなれば当該強度もそれに従い一緒に増大する特性を利用し、現在のネットワーク周波数(バンド幅)がますます高くなる現状(1Gbpsより大きい)では、信号カップリングキャパシタ32がコンピューターの直流電流を隔離して形成する電場誘導で信号カップリングを行う。しかも信号カップリングキャパシタ32の特性も、高周波ネットワーク信号のカップリング効果も、それに従って高まる。
In the above formula, f is a frequency and the unit is Hertz (Hz). C is the capacitance value of the capacitor, and its unit is microfarad (μF).
Since capacitance is exploited to isolate electricity and couple signals, the reactance, operating frequency and capacitance value are inversely proportional, as can be seen from the above formula. Therefore, in the situation where the
また、該処理回路3は各回路チャンネル31の一端を利用し、ネットワークチップ1のピン群11の各ピン111と電気接続する。(各ピン111はそれぞれMD0+、MD0−、MD1+、MD1+、MD2+、MD2−、MD3+及びMX3−に分けることができ、これは各ピン111を区別するためのみの記号であり、各記号は実際にデザインニーズに基づき変更することができ、それにより本考案の特許範囲を制限するものではない。) また、処理回路3は各回路チャンネル31の別端を利用し、ネットワークコネクタ2の端子群21の各端子ピン211と電気接続する。(各端子ピン211はそれぞれMX0+、MX0−、MX1+、MX1−、MX2+、MX2−、MX3+及びMD3−に分けることができ、これは各ピン211を区別するためのみの記号であり、各記号は実際にデザインニーズに基づき変更することができ、それにより本考案の特許範囲を制限するものではない。)
Further, the
図4に示すように、該単巻変圧器4は矩形フレーム状のコア41(或いは円形或いは矩形などにすることができる)及び二本のコイル巻線42を含み、二つのコイル巻線42の第一コイル巻線421の第一入力端4211(A+)は、隣り合う回路チャンネル31と電気接続し、第一コイル巻線421の第一出力端4212(A-)は第二コイル巻線422の第二入力端4221(B+)と電気接続した後、接地側43と電気接続する。更に第二コイル巻線422の第二出力端4222(B-)は、隣り合う別の回路チャンネル31と電気接続し、単巻変圧器4の回路を形成する。
As shown in FIG. 4, the
図2及び図4に示すのは、本考案の簡略回路図と単巻変圧器の回路図である。図から分かるように、本考案のネットワーク信号処理回路を実際に実施する場合、ネットワークコネクタ2の端子群21の片側にある端子ピン211がネットワーク信号を伝送する過程において、外部から雷撃による衝撃を受けた場合、雷撃によって生じる瞬間的高電圧及びサージは、ネットワークコネクタ2を通じて処理回路3の各回路チャンネル31に伝送し、各回路チャンネル31から各単巻変圧器4に伝送する。各単巻変圧器4内部に低電気抵抗値(約0.1Ω〜10Ω)を具有するため、雷撃の衝撃により生じた瞬間的高電圧は数千KV(ボルト)及びサージに達し、雷撃による瞬間的高電圧、サージは、回路チャンネル31を通じて、各単巻変圧器4に伝送する。単巻変圧器4の第一コイル巻線421、第二コイル巻線422が直列接続方式でコア41上に巻き付けることで、瞬時の高電圧を接地側43に伝送して降圧し、高電圧を緩衝する。
2 and 4 are a simplified circuit diagram of the present invention and a circuit diagram of the autotransformer. As can be seen from the figure, when the network signal processing circuit of the present invention is actually implemented, the
各単巻変圧器4を介し、各回路チャンネル31にあるネットワーク信号と瞬時の高電圧を分離し、瞬時の高電圧がネットワーク信号と相互に相殺させることなく、瞬時の高電圧を接地側43に伝送すれば、各回路チャンネル31間のネットワーク信号伝送に影響を受けずに、各回路チャンネル31に安定してネットワーク信号を伝送することができる。即ち雷撃による瞬時の高電圧が伝送するネットワーク信号に不安定或いは中断させる現象を形成するのを低減すると同時に、ネットワークシステムがダメージを受けさせない。更にネットワークを通じて雷撃発生器を模擬してテストを行い、得たデータを元に説明する。
Via each
現在ネットワークラインに応用する直流フィルタリング回路は、直流、低周波のノイズをフィルタリングするために用いることができる。且つ、直流、低周波のノイズ、例えば静電気或いは雷撃などで生じるサージの持続時間が極めて短い上、低周波の信号である。静電気或いは雷撃などで生じるサージのふり幅は約数千ボルト(Volt)であり、周波数が約1kHz〜1MHzであり、電圧上昇時間(Rise Time)は約1〜10マイクロ秒(μs)である。しかし、ネットワークコネクタなどの高速伝送を行うコネクタの伝送速度は、約10Mb/sから1Gb/sであり、対応する伝送信号の周波数は2.5MHzから125MHzであり、いずれも遥かに1MHzを超える。よって、直流ハイパスフィルター回路に一つの周波数閾値(例えば1MHz)を設定し、閾値を越えた信号のみを通過させることにより、低周波信号をフィルタリングすることができる。 Current DC filtering circuits applied to network lines can be used to filter DC and low frequency noise. In addition, the duration of a surge caused by direct current or low frequency noise such as static electricity or lightning strike is extremely short, and the signal is a low frequency signal. The width of a surge generated by static electricity or lightning strike is about several thousand volts (Volt), the frequency is about 1 kHz to 1 MHz, and the voltage rise time (Rise Time) is about 1 to 10 microseconds (μs). However, the transmission speed of a connector that performs high-speed transmission such as a network connector is about 10 Mb / s to 1 Gb / s, and the frequency of the corresponding transmission signal is 2.5 MHz to 125 MHz, both far exceeding 1 MHz. Therefore, a low frequency signal can be filtered by setting one frequency threshold value (for example, 1 MHz) in the DC high-pass filter circuit and allowing only a signal exceeding the threshold value to pass.
雷撃によって生じる瞬間的高電圧の衝撃に関し、IEC 60950−4−5の規範に基づきテストを行う雷撃発生器が、10/700の雷撃衝撃波形を使用する際、内部に約15Ωの内部抵抗値を有し、雷撃発生器の外部電気抵抗は25Ωに等しい必要がある。ネットワークが10/100Mのネットワークケーブルを使用する場合、8本のラインから構成し、各ラインはそれぞれ8つの200Ωの電気抵抗を直列接続する(8つの200Ωの電気抵抗は並列接続し、外部の25Ω等価抵抗となる)。例えば雷撃発生器が6KV(千ボルト)の瞬間的高電圧(低周波直流電)を発生した場合、単巻変圧器4(0.1Ω〜10Ωの電気抵抗値を具有し、設置した最良電気抵抗値は1Ωとする)が降圧を行う。その計算方式の公式は下記の通りである: Regarding the instantaneous high voltage shock caused by a lightning strike, when a lightning strike generator that tests based on the norm of IEC 60950-4-5 uses a lightning shock waveform of 10/700, an internal resistance value of about 15Ω is internally provided. And the external electrical resistance of the lightning generator should be equal to 25Ω. When the network uses a 10 / 100M network cable, it is composed of 8 lines, and each line has 8 200Ω electric resistances connected in series (8 200Ω electric resistances are connected in parallel and 25Ω externally). Equivalent resistance). For example, when a lightning striker generator generates an instantaneous high voltage (low frequency direct current) of 6 KV (thousand volts), the autotransformer 4 (having an electrical resistance value of 0.1Ω to 10Ω and the best electrical resistance value installed) Is 1Ω). The formula for the calculation is as follows:
6KV/(15+200+1)X1Ω(単巻変圧器4の最良電気抵抗値を1Ωに設定した場合)≒27.778V
6KV / (15 + 200 + 1) X1Ω (when the best electrical resistance value of the
ネットワークコネクタ2が受ける雷撃は、単巻変圧器4の低電気抵抗値によって27.778Vに降圧及び緩衝し、残りの大量の電圧値(約5?97KV)は各単巻変圧器4と電気接続した接地側43によって排除する。単巻変圧器4が処理した後のネットワーク処理回路3上には、残りの電圧値が僅か27.778V残る。この電圧値はネットワーク処理回路3が耐えられる電圧値である[ネットワークラインは数十から数百ボルト(V)の電圧値に耐えることができ、ネットワーク処理回路3は0.1μFのカップリングキャパシタ32を採用し、約50Vの電圧に耐えることができる]。即ちネットワークコネクタ2が雷撃を受けた際の瞬間的高電圧は、単巻変圧器4の二つのコイル巻き線42は第一コイル巻線421、第二コイル巻線422を直列接続の方式で単巻変圧器4上に巻き付けることによって、雷撃の瞬間の高電圧を降圧及び緩衝するため、瞬時の高電圧がネットワークコネクタ2を通じてネットワーク処理回路3の各回路チャンネル31の中に入り、各回路チャンネル31間の各単巻変圧器4は第一コイル巻線421、第二コイル巻線422により、瞬時の高電圧を接地側43に伝送し、瞬時の高電圧と各回路チャンネル31の中のネットワーク信号を分離する。
The lightning strike received by the
また、各単巻変圧器4はネットワーク信号を瞬時の高電圧で相殺されず、瞬時の高電圧をネットワークチップ1に対応するピン群11の各ピン111に伝送されることなく、雷撃により生じる瞬時の高電圧が処理回路3及びネットワークチップ1などに傷害又は損傷、或いはネットワーク信号を減衰させるなどの問題を防止し、各回路チャンネル31が引き続き安定してネットワーク信号を伝送することができ、ネットワーク信号が中断或いは一時停止するなどの不安定な現象が起きない。
In addition, each
更に各単巻変圧器4はコア41上にそれぞれ二つのコイル巻線42の第一コイル巻線421、第二コイル巻線422を巻き、且つ、第一コイル巻線421の第一入力端4211(A+)を利用して、隣り合う回路チャンネル31と電気接続する。第一コイル巻線421の第一出力端4212(A-)は第二コイル巻線422の第二入力端4221(B+)と電気接続した後、接地側43と電気接続する。また、第二コイル巻線422の第二出力端4222(B-)は隣り合う別の回路チャンネル31と電気接続することで、単巻変圧器4の回路を形成する。処理回路3の回路チャンネル31をネットワーク信号の伝送に応用する際(即ち交流電の伝送)、単巻変圧器4の感応量は、異なる範囲(range)に応じてそれぞれ40μH〜800μH(マイクロヘンリ)の間で分けることができる(最良実施例の感応値は80μHにできる)。
Further, each
仮、に等価のインピーダンス値に基づき計算すると、該等価インピーダンス値が100MHzの場合、単巻変圧器4の数値は、200オーム(Ω)〜10,000オーム(Ω)の間にすることができ、ネットワークを伝送する周波数帯のライン上において、出現するインピーダンスは、ネットワーク信号の伝送に影響を及ぼさない。
一般的なネットワーク信号である10M、100M或いは1Gなどの信号伝送量は、いずれもスムーズに処理回路を通過することができ、ネットワーク信号が中断、一時停止或いは減衰することがなく、単巻変圧器4の干渉或いは影響を受けない。単巻変圧器4のリアクタンス値は下記の公式で計算できる。
If the equivalent impedance value is calculated based on the equivalent impedance value, the value of the
A common network signal, such as 10M, 100M, or 1G, can be transmitted smoothly through the processing circuit, and the network signal is not interrupted, paused, or attenuated. No interference or influence of 4. The reactance value of the
リアクタンス値(ohm)=2πxFxL Reactance value (ohm) = 2πxFxL
該パラメーターFは動作周波数〔単位:ヘルツ(Hz)〕。
該パラメーターLはインダクタンス量〔単位:ヘンリー(μH)〕、π=3.14159。
The parameter F is an operating frequency [unit: hertz (Hz)].
The parameter L is an inductance amount [unit: Henry (μH)], π = 3.14159.
ネットワーク信号(高周波信号)にとって、該動作周波数(F)が10,000,000Hz、インダクタンス(L)が80μHで単巻変圧器4のリアクタンス値計算を行うと、単巻変圧器4のリアクタンス値が2x3.14159x10,000,000x80=50,265.44オーム(ohms)≒50Kオーム(ohms)になる。
For the network signal (high frequency signal), when the reactance value of the
ネットワークが雷撃(低周波信号)を受けて生じる瞬間的な高電圧〔10/700の雷撃衝撃波形を使用する場合は、10μs+700μs≒1mμs≒1KHz=Fになる〕の動作周波数(F=1000Hz)の場合、単巻変圧器4のインダクタンス(L=80μH)により、得る単巻変圧器4のリアクタンス値は、即ち2x3.14159x1,000x80=5.026544オーム(ohms)≒5オーム(ohms)の等価インピーダンスになる〔単巻変圧器4の数値は、200オーム(Ω)〜10,000オーム(Ω)の間〕。雷撃によって生じる瞬間的高電圧は、上述の計算公式で分かる。リアクタンスと動作周波数及びインダクタンス値は正比例する。よって信号動作周波数が増加する状況の下で、該リアクタンスもそれに従って増大するが、リアクタンスの増大により、返って信号の減衰が大きくなるため、ネットワークが中断、或いはネットワークの伝送速度が遅くなる状況が生じる。
The operating frequency (F = 1000 Hz) of the instantaneous high voltage generated when the network receives a lightning stroke (low frequency signal) (when using a 10/700 lightning shock waveform, 10 μs + 700 μs≈1 mμs≈1 KHz = F) In this case, due to the inductance of the autotransformer 4 (L = 80 μH), the reactance value of the
しかし、単巻変圧器4のカップリングによる緩衝により、有効的にリアクタンス値を下げると〔リアクタンス値を約5オーム(ohms)にまで下げる〕、有効的に信号の減衰状態を減少することができ、ネットワーク信号伝送の減衰により中断或いは一時停止などの不安定な現象を防止することができる。即ち、各回路チャンネル31が雷撃によって生じるネットワーク信号伝送の中断或いは一時停止などの現象を避けることができることで、各回路チャンネル31は尚もスムーズにネットワーク信号の伝送を行うことができ、雷撃の影響を受けない。
However, if the reactance value is effectively lowered by reducing the reactance value to about 5 ohms due to the buffer by the coupling of the
故に、本考案は主にネットワーク信号処理回路の雷撃防止装置についてデザインを行い、ネットワークチップとネットワークコネクタとの間で処理回路を電気接続する。処理回路の各回路チャンネルはそれぞれ信号カップリングキャパシタと電気接続し、更に単巻変圧器と並列接続する。単巻変圧器のカップリング作用を介し、ネットワーク信号が雷撃を受けた際に生じる瞬間的高電圧をフィルタリングするのが主に保護するポイントである。瞬間的な高電圧がネットワークチップ或いは関連する電子部品などが衝撃、損壊を受けるのを避け、ネットワーク信号が雷撃の影響により衝撃を受けるのを避ける優位があることで、ネットワーク信号の応用が更にスムーズ、データ伝送の際に中断しない目的に達する。
上記は本考案の最良実施例を示すものであり、本考案の範囲を制限するものではない。本考案の説明書及び図式などを利用し、簡略な修正及び等価の構造変化を行っても、本考案の重要な意義は失われず、本考案の範囲に含まれる。
Therefore, the present invention mainly designs the lightning strike prevention device of the network signal processing circuit, and electrically connects the processing circuit between the network chip and the network connector. Each circuit channel of the processing circuit is electrically connected to the signal coupling capacitor and further connected in parallel to the autotransformer. The main point of protection is to filter the instantaneous high voltage that occurs when the network signal is subjected to lightning strikes through the coupling action of the autotransformer. The application of network signals is smoother because the instantaneous high voltage has the advantage of avoiding the impact and damage of the network chip or related electronic components, and avoiding the impact of the network signal due to lightning strikes. Reach the purpose without interruption during data transmission.
The above shows the best embodiment of the present invention, and does not limit the scope of the present invention. Even if simple modifications and equivalent structural changes are made using the manuals and diagrams of the present invention, the important significance of the present invention is not lost and is included in the scope of the present invention.
上述の内容により、本考案のネットワーク信号処理回路の雷撃防止装置を実際に実施する場合、実施する際に、確実に上述の効果及び目的を実現することができ、実用性に優れている。 When the lightning strike prevention device for a network signal processing circuit according to the present invention is actually implemented according to the above-described contents, the above-described effects and objects can be surely realized and the practicality is excellent.
1 ネットワークチップ
11 ピン群
111 ピン
2 ネットワークコネクタ
21 端子群
211 端子ピン
3 処理回路
31 回路チャンネル
32 信号カップリングキャパシタ
4 単巻変圧器
41 コア
42 コイル巻線
421 第一コイル巻線
4211 第一入力端
4212 第一出力端
422 第二コイル巻線
4221 第二入力端
4222 第二出力端
43 接地側
5 回路基板
1
Claims (3)
該ネットワークチップは処理回路を利用して、該ネットワークコネクタと電気接続し、該処理回路はネットワークチップとネットワークコネクタとの間に、複数の回路チャンネルを設け、一組或いは一組以上の回路チャンネル上に、それぞれ信号カップリングキャパシタを電気接続し、
該処理回路は信号カップリングキャパシタ及びネットワークコネクタとの間に介在する一組或いは一組以上の回路チャンネルであり、該信号カップリングキャパシタの電気容量は100μF〜0.01μFであり、各組の隣り合う回路チャンネルの間で並列の方式によりそれぞれ単巻変圧器と接続してリアクタンス値を下げさせ、
且つ、各単巻変圧器の内部に設置した電気抵抗値が0.1Ω〜10Ωであり、各単巻変圧器に含まれるのはコア及びコア上に巻き付ける二本のコイル巻線であり、第一コイル巻線の第一入力端は片側と隣り合う回路チャンネルと電気接続し、第一コイル巻線の第一出力端は第二コイル巻線の第二入力端と電気接続した後、再び接地側と電気接続し、且つ、第二コイル巻線の第二出力端は別側と隣り合う回路チャンネルと電気接続することを特徴とするネットワーク信号処理回路の雷撃防止装置の構造。 Including a network chip for transmitting a network chip, a processing circuit and a network signal;
The network chip is electrically connected to the network connector using a processing circuit, and the processing circuit is provided with a plurality of circuit channels between the network chip and the network connector, on one set or more than one set of circuit channels. In addition, each signal coupling capacitor is electrically connected,
The processing circuit is one set or one or more sets of circuit channels interposed between the signal coupling capacitor and the network connector, and the electric capacity of the signal coupling capacitor is 100 μF to 0.01 μF. Reducing the reactance value by connecting each with a single voltage transformer in a parallel manner between matching circuit channels,
In addition, the electric resistance value installed in each autotransformer is 0.1Ω to 10Ω, and each autotransformer includes a core and two coil windings wound on the core. The first input end of one coil winding is electrically connected to the circuit channel adjacent to one side, and the first output end of the first coil winding is electrically connected to the second input end of the second coil winding and then grounded again. And a second output end of the second coil winding is electrically connected to a circuit channel adjacent to the other side, and the structure of a lightning strike prevention device for a network signal processing circuit.
該ネットワークチップ及び処理回路は電気接続の方式で回路基板上に成型し、更に回路基板を介して外部のネットワークコネクタと電気接続し、
或いはネットワークコネクタ及び処理回路は電気接続の方式で回路基板上に成型し、更に回路基板を介して外部のネットワークチップと電気接続し、
該二本のコイル巻線の第一コイル巻線の第一入力端は回路基板上に設置した回路レイアウトを介して、片側と隣り合う回路チャンネルと電気接続し、該第一コイル巻線の第一出力端は、回路基板に設置した回路レイアウトを介して、第二コイル巻線の第二入力端と電気接続した後、更に回路基板に設置した回路レイアウトを介して、接地側と電気接続し、
且つ、第二コイル巻線の第二出力端は、回路基板に設置した回路レイアウトを介し、別側と隣り合う回路チャンネルと電気接続することを特徴とする請求項1記載のネットワーク信号処理回路の雷撃防止装置の構造。 Included in the single-winding transformer are a rectangular coil-shaped core 41 and a first coil winding wound around each side of the rectangular frame-shaped core, a second coil winding,
The network chip and the processing circuit are molded on a circuit board by an electrical connection method, and further electrically connected to an external network connector via the circuit board,
Alternatively, the network connector and the processing circuit are molded on a circuit board by an electrical connection method, and further electrically connected to an external network chip via the circuit board.
The first input end of the first coil winding of the two coil windings is electrically connected to a circuit channel adjacent to one side via a circuit layout installed on the circuit board, and the first coil winding of the first coil winding One output end is electrically connected to the second input end of the second coil winding through the circuit layout installed on the circuit board, and further electrically connected to the ground side through the circuit layout installed on the circuit board. ,
2. The network signal processing circuit according to claim 1, wherein the second output end of the second coil winding is electrically connected to a circuit channel adjacent to the other side through a circuit layout installed on the circuit board. Structure of lightning strike prevention device.
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