[发明专利]集成进带有雷电冲击检测器的住宅网关的三极避雷器

说明书

本发明涉及一种电子设备，其配备有用于提供对抗雷电引起的电压浪涌的保护的装置。

发明背景

“家用网关”或“调制解调器”类型的电子设备，或者更一般地用于在电话线和任何种类的终端(诸如，计算机)之间传送数据的电子设备需要对抗可能发生在电话线的导体元件处的雷电冲击的保护。

在这种环境中，ITU-T推荐K21定义了表示雷电冲击的参考波形。这些波形是针对所谓的“K21正常电平”波具有1.5千伏(kV)的最大共模幅值的脉冲，或针对所谓的“K21增强电平”波具有6.0kV的最大共模幅值的脉冲。

设计对抗雷电的保护因而在于提供使设备能够经受那些波形中的一个或另一个而不被损坏的装置。

在实践中，在被设计成安装在家中的网关的环境中对抗雷电的此类保护设计被复杂化了。

为了有效，对抗雷电的保护需要网关连接至大地接地。遗憾地是，不可能确保最终用户将设备以有效方式连接至大地接地。此外，用户的大地接地质量构成了也无法提前确定的附加的未知数。

家庭网关由干线(mains)单元供电，干线单元自身连接至230伏特(V)型或110V型电网，并且它还连接至通常包括两个导体元件的数字用户线路(DSL)。

网关具体包括被称作模拟前端(AFE)组件的内部组件，其耦合到DSL线并且需要对抗雷电的保护。

当网关未连接至大地接地或者当其连接差且雷电冲击发生时，则设备的电接地可升高到与DSL线的导体元件基本相同的电势，即，接近浪涌电压的电势(对于K21增强电平波形而言该电势是6.0kV)。

在此情形中，连接至电接地的网关的其它组件经受约等于6.0kV的电势。这尤其应用在此类网关的以太网端口的组件中。

目前，以太网端口的组件被设计成耐受最大共模幅值为1.5kV(K21正常电平)的脉冲。因此，在雷电情况下施加在电接地上的6.0kV浪涌电压虽然允许网关的前端组件受保护，但是如果网关没有连接至大地接地也会导致以太网端口受损。

发明目的

本发明的目的是提供一种结构，该结构使得有可能为此类设备的诸组件提供对抗雷电冲击对此类设备所连接的线路的影响的有效保护，包括当该设备未被连接至大地接地时。

发明内容

为了实现此目标，本发明提供由连接至干线型电网的供电单元供电的电子设备，并且该电子设备连接至具有两个导电元件的传输线路和终端以在该线路和该终端之间传送数据，该设备包括：

·经由隔离变压器连接至线路的前端组件；

·连接至该设备的电接地的各种附加组件；

·诸如三极放电器的放电组件，其连接至线路的导体元件并且在线路遭受雷击引起电压浪涌的情况下变得导电，从而通过建立从线路到电接地的电流来消除浪涌以便保护位于这一保护下游的诸组件(诸如变压器或前端组件)；以及

·介于放电组件和电接地之间的电容性和/或电阻性类型分压组件，其用以与供电单元和/或一个或多个附加组件协作来构成分压电桥，藉此在雷电情况下施加在该设备的电接地上的电压小于线路的导体元件所经受的浪涌，从而也对附加组件提供保护。

因此，当发生雷电冲击时，下游组件受三极放电器的保护。当该电子设备连接至大地接地时，电流放电至大地接地。否则，分压组件与供电单元和/或附加组件协作来构成分压电桥，该分压电桥用于限制施加在电接地上的电压以及因此而施加在暴露于雷电的该设备附加组件的各端子(因为它们连接至该设备的电接地)上的电压。

附图简述

参考附图中的各幅图，其中：

图1是本发明的家庭网关的电路图；

图2a和2b是相对于本发明网关的电路公共点C的电容性等效电路图；

图3是大地接地未连接至网关时相对于本发明网关的电路公共点C的电容性等效电路图；以及

图4是进一步包括光电二极管和两个电流传感器的本发明的家庭网关的电路图。

发明详细描述

本发明所基于的理念是通过添加分压组件来监视雷电冲击情况下装备的电接地所经受的电压电平，但不会损害标称操作中该装备的性能。该分压组件用于首先加权在电话线和装备的电接地间的能量分配，以及其次加权在装备的电接地和大地接地间的能量分配。

具体而言，提供连接至分压电桥中电接地的公共点，该分压电桥具有在其端部的三极放电器的大地接地电极以及供电单元和以太网连接的电接口组件。电接地随后经受的电势对应于由雷电除以特定因数而生成的浪涌电压。