网络变压器防雷设计解析

1.防雷电路设计

室外防雷：

·         采用三极气体放电管（如3R097CXA）和TVS管（如SLVU2.8-4）二级防护。

·         RJ45到气体放电管走线加粗至40mil，退耦电阻到变压器走线15mil。

室内防雷：

·         依赖变压器隔离特性，选用低结电容TVS管（如SLVU2.8-4或LC03-3.3）。

·         高压侧（变压器初级）与低压侧严格分区设计。

·        

2.6其他关键点

网口指示灯电源需退耦（磁珠+电容），驱动线靠近PHY并滤波。
高速信号优先参考地平面，避免跨越电源分割区。
去耦电容布局需环路面积最小化，引线最短（如紧贴器件引脚）。

三.网口防雷设计与电路组成

网口电路在雷击时会承受高压，需划分为高压区（网线及相连电路）和低压区（指示灯、电源等）。高压区包括网线、Bob-Smith电路匹配电阻等；低压区含指示灯驱动线、3.3V电源、PGND等。

3.1关键设计要点

变压器选型
初级与次级间绝缘耐压需≥AC1500V，确保共模隔离能力。

指示灯设计
优先选用无灯RJ45。若需指示灯，采用导光柱技术避免信号穿越高压区。限流电阻应靠近控制芯片，防止过压冲击。

信号走线规则
以太网差分线需阻抗匹配且等长，避免信号失真。

Bob-Smith电路设计

·         电容耐压≥DC2000V，电阻功率选1/10W单电阻（禁用排阻）。

·         每个网口独立使用Bob-Smith电路，禁止多接口复用。

PCB布局隔离

·         高压线（差分线、Bob-Smith走线）与低压线（指示灯、电源）需保持足够绝缘距离。

·         6层以上PCB禁止高压线与低压线相邻层布线。

3.2高低压绝缘耐压数据

耐压能力排序（相同距离下）：
接地螺钉 < 电容/电阻焊盘 < 过孔 < 表层走线 < 内层走线。
原因：螺钉金属面积大易放电；电容/电阻焊盘有棱角易尖端放电；过孔金属面积较小；表层走线有绿油绝缘；内层走线被介质包围更安全。

4kV防护等级下的最小绝缘距离：

·         高压走线与低压走线：20mil

·         高压走线与螺钉：40mil

·         高压过孔与低压焊盘：53mil

3.3网络变压器的作用

中心抽头接法差异

·         电压驱动型PHY芯片：中心抽头接电源（如3.3V/2.5V）。

·         电流驱动型PHY芯片：中心抽头通过电容接地。

变压器核心功能

1.    信号增强：延长传输距离。

2.    隔离保护：防止雷击和外部干扰损坏芯片。

3.    电平兼容：适配不同电压PHY芯片（如2.5V与3.3V设备互连）。

能否省略变压器？
理论上可行，但会导致传输距离缩短、抗干扰能力下降，且易受电平不匹配影响。

3.4其他防护方案

·         RJ45管脚前端放电：利用绝缘放电，成本低且节省PCB空间。

·         变压器抽头空气放电：类似原理，适用于紧凑设计。

适用场景
推荐用于室内长距离（>50米）非屏蔽网线环境，防护能力达共模2kV~4kV、差模0.5kV。