當今的萬物互聯(lián)時代需要很多以太網(wǎng)端口，也就不可避免地會將一些重要的網(wǎng)絡連接暴露在危險的外部環(huán)境之下。外部傳感器攝像頭、WiFi熱點、WiFi中繼器和微蜂窩回程都可能會連接到交換機或路由器，使它們面臨過電壓威脅。為了最大限度地提高設備的耐用性（并盡量減少保修退貨問題），制造商勢必會要求其交換機和路由器滿足特定的浪涌/安全標準或指南。

最初該領域的專家提出了一些建議，以確保在實際部署時最大限度地提高穩(wěn)健運行的可能性。當客戶要求遵守其中一個或多個建議時，這些建議很快就成為了強制要求，你別無選擇。而且現(xiàn)在還推出了很多國際標準，我們很難弄清楚哪些標準適用于我們的特定應用場景。IEEE、IEC、Telcordia和ITU文件均規(guī)定了以太網(wǎng)標準，它們很相似，但又各不相同。

下表匯總了一些主要的雷電和浪涌保護以太網(wǎng)標準。值得一提的是，這里僅列出了一些最新標準，因為隨著PoE等新技術的迅速發(fā)展，舊版本很快就會被淘汰。本文將重點關注ITU-T，這是目前最嚴格的一項測試標準。

表1: 主要浪涌保護標準 ITU-T標準簡介

ITU（國際電信聯(lián)盟）是聯(lián)合國負責信息通信技術（IC）的專門機構，擁有多個部門，其中一個部門專門負責標準化制定，曾稱為CCITT，但在1993年更名為ITU-T。ITU-T制定的K系列建議書主要探討了環(huán)境危害等抗干擾保護。

ITU-T標準邏輯條理清楚，易于查閱。如需最新版本的標準，請從https://www.ITU.int/rec/T-rec-K/en上免費下載。K.20、K.21和K.45針對不同的應用場景，分別列出了具體測試要求（如電壓和電流等級、阻抗、測試持續(xù)時間、通過/失敗標準），并且都采用了K.44中定義的常規(guī)測試設置和測試示意圖。

下圖可以幫助您確定各類產(chǎn)品需要關注的相關標準。請注意，ITU-T不區(qū)分以太網(wǎng)供電設備（PSE）和受電設備（PD），它們都使用相同的標準。住宅區(qū)通常沒有良好的接地系統(tǒng)，更容易受到環(huán)境沖擊。因此，K.21測試比其他測試更難。一般來說。如果能通過K.21測試，那么也能通過K.20和K.45。

圖1: 中央辦公室、接入設備和客戶端設備所采用的ITU-T標準

ITU-T明確列出了以太網(wǎng)和PoE需求，很容易遵循。其中測試2. 1. 7至2. 1. 11針對外部端口，而測試7.4至7.7針對內(nèi)部端口，但其測試要求是相同的。所有浪涌波形都由標準的8/20組合波發(fā)生器產(chǎn)生。下表對這些測試進行了匯總。

表2: 2017年7月最新頒布的ITU-T K.21基礎和增強測試列表

與之前的ITU-T版本相比，這次的最大變化是將增強測試電壓從4kV升到了6kV，能更準確地模擬現(xiàn)場所見。室內(nèi)設備可能只需要滿足基本測試要求。而對于室外設備，人們傾向于通過屏蔽以太網(wǎng)電纜來減少電壓和電流的環(huán)境耦合，使得測試標準低于6kV增強測試，但這不會針對電線上已經(jīng)存在的傳導電壓和電流提供防護。最終客戶將確定設計是否必須滿足基本或增強保護標準。當然這也涉及到成本與性能的權衡。 測試示例

圖2: K.44測試設置示例

PoE設計中通常有三種不同的接地方式：連接到RJ45連接器處電纜屏蔽層（如果有）的線路側信號接地，具有以太網(wǎng)ASIC和SOC的變壓器的PHY側信號接地，與信號隔離的PoE電源接地。這些模塊都以不同的陰影框顯示。

此外，所有PoE測試（絕緣電阻測試除外）均在通電的情況下進行。上面顯示的是54V工作臺電源。為了防止浪涌對電源的破壞，宜增加一個具有足夠擊穿電壓的二極管與其串聯(lián)，如上圖所示。而且要增加電源電壓以補償二極管的正向壓降，以確保PoE控制器可以得到適當?shù)碾妷骸?/p>

K.44一般規(guī)定所有接地都要連接在一起。但是，也希望能在正常工作模式下進行設備測試，對于PoE來說，就意味著54V電源應保持懸浮狀態(tài)。這將在未來的ITU-T修正案中得到協(xié)調(diào)，但請注意，目前這些測試使用的仍是懸浮電源，否則您可能需要在不通電的情況下進行這些測試。 浪涌保護注意事項

在實際應用中，要想找到一個能處理好上表所示K.21浪涌和測試條件的設計，并不容易。耦合電阻小，浪涌電壓就大。大瞬態(tài)電流會以某種方式找到接地。如果驅動電壓夠大的話，設計者就需要考慮電流可以走的各個線路。由于存在變壓器電感和電路電容，瞬變可能和想象的不一樣。因此，需要考慮一些相關問題。

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線路側注意事項

在線路側感應到的浪涌可以使用信號變壓器有效地阻斷，該變壓器在額定情況下可處理高達6千伏的浪涌（增強測試）和25千伏的浪涌（基礎測試）。然而，真正的額定浪涌變壓器在市場上很少見，因為在生產(chǎn)中進行100%測試不僅困難，而且成本高。變壓器通常用于高電位（即耐壓）測試。這是一項涉及電壓緩慢上升的測試，因此其擊穿機制可能與浪涌擊穿沒有很大的關聯(lián)。盡管如此，額定耐壓值高的變壓器通常更受歡迎。

大多數(shù)RJ45連接器無法承受上千伏的浪涌，通過在變壓器的線路側中心抽頭上安裝MOV或VS鉗位電路，降低以太網(wǎng)線路上的電壓，便可以解決這一問題。這對變壓器也起到了一定的保護作用。但是，在進行500V絕緣電阻測試時（如表2所示），鉗位電路不能跳閘，因此在選擇元器件時不僅需要鉗位電壓高于500V，還要考慮工藝和溫度公差。

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PHY側注意事項

變壓器可能在浪涌期間飽和，從而大大降低電路PHY側的電壓。但是，在信號線路上安裝一個阻尼裝置來保護以太網(wǎng)ASICS，仍然是明智的舉措。對于增強測試，還需要限流器來提升設計可靠性，如Bours TCS HSP。

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PoE注意事項

浪涌也可以通過變壓器中心抽頭進入設計的PoE階段，所以應通過鉗位電路對PoE控制電路進行保護。直流電源路徑中通常也會有一個串聯(lián)的射頻扼流圈，但其頻率響應很高，提供的瞬態(tài)浪涌保護非常有限。鉗位電路應放置在保護器件附近，并選擇適當?shù)某叽?，以處理到達PoE電路的電壓和電流。