Грозозащита порта.

[wireles 7]

Teorija eto dno , ktota na praktike proboval delatj simuljaciji grozovih razrjadov tipa kak na prilozeniji. Berjotsa zelezo k primeru UBNT ili MT stavitsa zascita i delajetsa razrjadi raznimi naprjazenijami na raznije tipi kabelei.Potom analizirujutsa povrezdenija.

XR2_Surge1.pdf

[pavlabor 1 939]

Для испытания можно использовать любую высоковольтную катушку зажигания, в импульсе 20-25 тыс вольт.

Или трансорматор от неоновой рекламы, 30-35 тыс вольт непрерывно.

Трансформатор прикольно, искры шьет через шо попало, дерево, пластик, нужно будет сделать видео.

[vrm_sumy 3]

Вообще-то, все методы защиты низковольтных сигнальных цепей от перенапряжений уже давно придуманы. Как говориться, до нас. Применительно к Ethernet - все разжевано, например, здесь - http://www.rts.ua/rus/forpro/615/0/27 - что горит, почему и как. Причем выводы, которые делаются в этой статье, основываются не на эмпирическом опыте "пыток" свитчей "шокером" или на многолетних залежах сгоревшего железа , а на четком понимании процессов, происходящих при воздействии электромагнитных импульсов. Чтобы убедиться в этом, можно просто посмотреть рекомендуемые схемы УЗИП (устройств защиты от импульсных перенапряжений) как для силовых распределительных сетей так и для низковольтных сигнальных цепей (не Ethernet), например, здесь - http://www.rza.org.ua/article/a-42.html или здесь - http://www.avisat.ua/cctv.cgi?id=Article17

 

Так вот, ни в одной "мыльнице" или подобном по схемотехнике "китайском" свитче нет никакой защиты от перенапряжений по ethernet-порту. Вообще никакой. А ведь для организации нормальной защиты от перенапряжений необходима многоступенчатая защита. Почему многоступенчатая - потому что в природе нет таких отдельных элементов и не придумано таких схемотехнических решений, чтобы "погасить", "слить" или "зачистить" грозовой импульс в каком-то одном элементе или каком-то одном узле схемы. Не гасят грозовой импульс перенапряжения сами по себе ни заземление средней точки развязывающего трансформатора, ни "неонка" между землей и сигнальными проводами, ни многофазный диодный мостик, ни супрессор там же. Именно поэтому "грозозащиты", которые построены на таких "простых" решениях - ненамного отличаются по своей эффективности от "голых" китайских свитчей.

 

По теории, грозовой импульс перенапряжения гасится в 3 ступени:

1-я ступень, грубая - гасит грозовой импульс до 2.5-4 киловольт на выходе ступени. Речь идет о прямом попадании молнии в защищаемую линию связи. Здесь применяется только разрядник - ни один другой элемент не может пропустить через себя 10-20 килоампер тока. Все. В остальных случаях разрядник не работает в принципе.

2-я ступень, предварительная - гасит импульс до 30-40 вольт на выходе ступени. Здесь применяются варисторы - только эти элементы могут рассеивать нужную энергию в требуемом диапазоне напряжений.

3-я ступень, "тонкая" защита - гасит импульс до 2-6 вольт на выходе ступени. До РАБОЧЕГО напряжения входного каскада. Здесь применяются многофазные диодные мосты или супрессоры. Только эти элементы обладают требуемым быстродействием.

 

Почему нельзя обойтись только какой-то одной ступенью? Из-за того, что они работают по-разному. Например, варистор не обладает нужным быстродействием. Многофазный диодный мост не может рассеять нужное количество энергии. Ну и т.д. Т.е. все это работает только вместе.

 

Кроме этого, в "грозозащиты", а уж тем более в свитчи почему-то не ставят продольные трансформаторы, которые защищают от синфазных помех - а ведь именно синфазная составляющая смертельна для входных каскадов. Почему не ставят - лично я не понимаю. В промышленный ethernet ставят, а в "обычный" нет. Причем "обычные" и "промышленные" развязывающие трансформаторы по стоимости отличаются на несколько центов.

 

Так вот, нормально защитить ethernet-порт может только схема, в которой есть все вышеперечисленные элементы и схемотехнические решения - и продольный трансформатор, и разрядник, и варистор, и супрессор (или заземленный многофазный диодный мост). Если чего-то из этого нет - это не грозозащита - с таким же успехом можно обмотать витуху вокруг консервной банки Эффект плацебо, как говорят медики.

[NiTr0 584]

именно синфазная составляющая смертельна для входных каскадов

Бред. Смертельна именно противофазная составляющая (10-15В с достаточным током гарантированно уничтожат входные цепи). Синфазная - только в случае импульса, который прошивает трансформаторную сборку либо прошивает входные цепи перед сборкой, образуя при этом несимметрию (доп. синфазный фильтр при этом не спасет). Почему - банально: входной трансформатор средей точкой обмоток подключен к массе или плюсу источника питания напрямую, и синфазная наводка, поступающая через емкость обмоток, сливается на массу

[vrm_sumy 3]

именно синфазная составляющая смертельна для входных каскадов

Бред. Смертельна именно противофазная составляющая (10-15В с достаточным током гарантированно уничтожат входные цепи). Синфазная - только в случае импульса, который прошивает трансформаторную сборку либо прошивает входные цепи перед сборкой, образуя при этом несимметрию (доп. синфазный фильтр при этом не спасет). Почему - банально: входной трансформатор средей точкой обмоток подключен к массе или плюсу источника питания напрямую, и синфазная наводка, поступающая через емкость обмоток, сливается на массу

Вы путаете входной каскад микросхемы (транзисторы дифференциального усилителя) и входной каскад Ethernet-порта в целом. Если мы говорим о защите именно входного каскада микросхемы - то он выгорает преимущественно из-за импульса перенапряжения относительно "массы"(или питания) микросхемы, а не из-за разницы напряжений между двумя проводами дифференциальной пары. Почему происходит именно так - из-за конструкции входного дифференциального каскада на КМОП-транзисторах. Как одно из доказательств - гораздо больше "светящихся" сгоревших портов, чем "потухших". Т.е. выгорает из-за синфазной, а не из-за противофазной помехи.

 

Синфазная помеха проходит через межобмоточную емкость развязывающего трансформатора. Никуда она слиться не может - потому что в микросхеме сигнальная масса и сигнальная земля ОТДЕЛЕНЫ от цифровой массы и цифровой земли. Попросту некуда сливаться - поэтому перенапряжение этого вида и убивает транзисторы входного каскада, проходя через них. Для создания напряжения 10-15 вольт между проводами дифференциальной пары и массой - достаточно "стандартной" синфазной помехи 8/20 амплитудой 50-60 вольт.

 

Противофазная помеха наоборот, гасится СИММЕТРИЧНЫМ развязывающим трансформатором МАЛОЙ ИНДУКТИВНОСТИ. Можно прикинуть, основываясь на характеристиках грозового импульса, индуктивности развязывающего трансформатора и сопротивлении терминирующих резисторов, что для создания между проводами дифференциальной пары достаточного для убивания порта напряжения 10-15 вольт - на входе развязывающего трансформатора должна быть стандартная противофазная помеха 8/20 амплитудой около 400-600 вольт.

[NiTr0 584]

Вы путаете входной каскад микросхемы (транзисторы дифференциального усилителя) и входной каскад Ethernet-порта в целом. Если мы говорим о защите именно входного каскада микросхемы - то он выгорает преимущественно из-за импульса перенапряжения относительно "массы"(или питания) микросхемы, а не из-за разницы напряжений между двумя проводами дифференциальной пары. Почему происходит именно так - из-за конструкции входного дифференциального каскада на КМОП-транзисторах.

Смотрите внимательно аттач и думайте. Отрывок из даташита на RTL8309SB. В других контроллерах аналогично.

 

Как одно из доказательств - гораздо больше "светящихся" сгоревших портов, чем "потухших". Т.е. выгорает из-за синфазной, а не из-за противофазной помехи.

И как размер повреждений (входной каскад, или еще кусок логики) вообще может вязаться с типом наводки?

 

Синфазная помеха проходит через межобмоточную емкость развязывающего трансформатора. Никуда она слиться не может - потому что в микросхеме сигнальная масса и сигнальная земля ОТДЕЛЕНЫ от цифровой массы и цифровой земли. Попросту некуда сливаться - поэтому перенапряжение этого вида и убивает транзисторы входного каскада, проходя через них. Для создания напряжения 10-15 вольт между проводами дифференциальной пары и массой - достаточно "стандартной" синфазной помехи 8/20 амплитудой 50-60 вольт.

Бред. Никто никуда нигде не отделен (вы вообще хоть один свич вскрывали?), отдельного гальванически изолированного источника питания для входных цепей нет. Отделена только "типа земля" входных линий/корпуса разъема (первичка трансформаторов) от общей земли свича.

 

Противофазная помеха наоборот, гасится СИММЕТРИЧНЫМ развязывающим трансформатором МАЛОЙ ИНДУКТИВНОСТИ.

Противофазная помеха, уважаемый, ничем никуда гаситься не может. Ибо передается трансформатором так же, как и противофазный входной сигнал. И скорость нарастания у нее выше, чем у фронта импульсов в 10baseT - на которые трансформатор влиять никак не должен, следовательно, и на помеху транс влиять не будет.

 

Можно прикинуть, основываясь на характеристиках грозового импульса, индуктивности развязывающего трансформатора и сопротивлении терминирующих резисторов, что для создания между проводами дифференциальной пары достаточного для убивания порта напряжения 10-15 вольт - на входе развязывающего трансформатора должна быть стандартная противофазная помеха 8/20 амплитудой около 400-600 вольт.

Каким боком вы сюда индуктивность приплели? К слову, в циферках - какая она?

[vrm_sumy 3]

Вы путаете входной каскад микросхемы и входной каскад Ethernet-порта в целом.

Смотрите внимательно аттач и думайте. Отрывок из даташита на RTL8309SB. В других контроллерах аналогично.

Именно про это я и говорю - Вы привели схему входного каскада ethernet-порта, а выгорает входной каскад микросхемы.

 

Как одно из доказательств - гораздо больше "светящихся" сгоревших портов, чем "потухших". Т.е. выгорает из-за синфазной, а не из-за противофазной помехи.

И как размер повреждений (входной каскад, или еще кусок логики) вообще может вязаться с типом наводки?

Зависимость между характером повреждений и типом помехи - непосредственная. При синфазной помехе преимущественный путь протекания тока - через фабрику коммутации микросхемы свитча. При противофазной помехе - между проводами дифференциальной пары, фабрика коммутации не затрагивается.

 

Бред. Никто никуда нигде не отделен (вы вообще хоть один свич вскрывали?), отдельного гальванически изолированного источника питания для входных цепей нет. Отделена только "типа земля" входных линий/корпуса разъема (первичка трансформаторов) от общей земли свича.

Как минимум есть индуктивная развязка между аналоговой и цифровой землей. А при нормальной схемотехнике платы - вообще между аналоговой и цифровой частями стоят LC-фильтры.

 

Противофазная помеха наоборот, гасится СИММЕТРИЧНЫМ развязывающим трансформатором МАЛОЙ ИНДУКТИВНОСТИ.

Противофазная помеха, уважаемый, ничем никуда гаситься не может. Ибо передается трансформатором так же, как и противофазный входной сигнал. И скорость нарастания у нее выше, чем у фронта импульсов в 10baseT - на которые трансформатор влиять никак не должен, следовательно, и на помеху транс влиять не будет.

Вы ошибаетесь. Грозовой импульс перенапряжения имеет длительность фронта 8мкс, а длительность фронта 10baseT - менее 0,1мкс. Различие на 2 порядка. Т.е. противофазный грозовой импульс при прохождении через трансформатор гасится практически в 30-50 раз по сравнению с противофазным полезным сигналом.

 

Можно прикинуть, основываясь на характеристиках грозового импульса, индуктивности развязывающего трансформатора и сопротивлении терминирующих резисторов, что для создания между проводами дифференциальной пары достаточного для убивания порта напряжения 10-15 вольт - на входе развязывающего трансформатора должна быть стандартная противофазная помеха 8/20 амплитудой около 400-600 вольт.

Каким боком вы сюда индуктивность приплели? К слову, в циферках - какая она?

Если говорить про противофазную помеху - то согласно 2-му закону Кирхгофа в цепи: провод витой пары-первичная обмотка трансформатора-вторичная обмотка трансформатора-транзисторы порта-вторичная обмотка трансформатора-первичная обмотка трансформатора-провод витой пары - на индуктивности трансформатора тоже падает напряжение - т.е. транзисторам порта "достается" только малая часть противофазного напряжения между проводами витой пары. В цифрах - индуктивность каждой обмотки развязывающего трансформатора - минимум 350мкГн. Причем это индуктивность при нормальных параметрах сигнала - при токе около 10мА. При бОльших токах просто наступает насыщение сердечника трансформатора.

[NiTr0 584]

Именно про это я и говорю - Вы привели схему входного каскада ethernet-порта, а выгорает входной каскад микросхемы.

ПовторяюЖ смотрите внимательно на данный кусоксхемы до просветления, и думайте, думайте, куда же все же девается страшная и ужасная синфазная наводка со средней точки трансформатора, и почему она ну никак не может добраться до входных цепей - пока собссно трансформатор жив и, соответственно, симметричен. В то время как противофазная - запросто.

 

Зависимость между характером повреждений и типом помехи - непосредственная. При синфазной помехе преимущественный путь протекания тока - через фабрику коммутации микросхемы свитча. При противофазной помехе - между проводами дифференциальной пары, фабрика коммутации не затрагивается.

Подключите к IN+/IN- 2 провода (отпаяв ессно лапы от трансформатора), разрядите на них конденсатор эдак 47 мкФ, заряженный до 300В, и посмотрите, что останется с порта или чипа вообще.

 

Как минимум есть индуктивная развязка между аналоговой и цифровой землей. А при нормальной схемотехнике платы - вообще между аналоговой и цифровой частями стоят LC-фильтры.

Повторю свой вопрос: вы хоть один открытый свич в руках держали? Или предпочитаете рассуждать о вкусе устриц, ни разу их не пробовав?

 

Вы ошибаетесь. Грозовой импульс перенапряжения имеет длительность фронта 8мкс, а длительность фронта 10baseT - менее 0,1мкс. Различие на 2 порядка. Т.е. противофазный грозовой импульс при прохождении через трансформатор гасится практически в 30-50 раз по сравнению с противофазным полезным сигналом.

Я вас спрашивал не про длительность, а про скорость нарастания. К слову, фронт грозового импульса длится обычно порядка 1-2 мкс. И при размахе напряжения на выходе в 2.5В (пускай) имеем 25В/мкс, а для грозового импульса в 200В (пускай) - 100В/мкс. Разницу ощущаете?

 

Если говорить про противофазную помеху - то согласно 2-му закону Кирхгофа в цепи: провод витой пары-первичная обмотка трансформатора-вторичная обмотка трансформатора-транзисторы порта-вторичная обмотка трансформатора-первичная обмотка трансформатора-провод витой пары - на индуктивности трансформатора тоже падает напряжение - т.е. транзисторам порта "достается" только малая часть противофазного напряжения между проводами витой пары. В цифрах - индуктивность каждой обмотки развязывающего трансформатора - минимум 350мкГн. Причем это индуктивность при нормальных параметрах сигнала - при токе около 10мА. При бОльших токах просто наступает насыщение сердечника трансформатора.

А теперь включите мозг немного и подумайте, почему большая индуктивность намагничивания никоим образом влиять на сигнал не может. Это какбы понятно сразу, стоит только нарисовать схему замещения трансформатора. Если не поняли сразу - возьмите к примеру привычные трансформаторы 50Гц, и подумайте, почему с ростом мощности индуктивность растет, и даже для 250Вт составляет десятки Генри, не говоря уже о более мощных. Это первое.

Второе - насыщение сердечника никоим образом не связано с током через обмотку. Оно связано только с одной его составляющей - током х.х., который суммируется уже с током вторички (который может быть и десятки ампер).

Третье - следуя вашей логике, импульсы с более пологими фронтами/большей длительности индуктивностью гаситься будут меньше. А в предыдущем абзаце вы утверждали прямо противоположное.

[NEP 217]

Я применяют такой вариант бюджетной грозозащиты, дающей 100% гарантию защиты от электромагнитных явлений абонентских и станционных портов:

[mlevel 52]

Я применяют такой вариант бюджетной грозозащиты, дающей 100% гарантию защиты от электромагнитных явлений абонентских и станционных портов:

Розкрийте секрет своєї діяльності :-)

В якості абонентського грозозахисту - медіаконвертери, на роутерах 3 млн. пакетів по 80-100 байт, точка присутності в Франкфурті...

[KaYot 3 708]

Я применяют такой вариант бюджетной грозозащиты, дающей 100% гарантию защиты от электромагнитных явлений абонентских и станционных портов:

И конечно же, эта бюджетная грозозащита не сгорает в каждую грозу. Или для Вас ('Я применяют' звучит предельно гордо ) это мелочи недостойные внимания?

[NEP 217]

Я применяют такой вариант бюджетной грозозащиты, дающей 100% гарантию защиты от электромагнитных явлений абонентских и станционных портов:

И конечно же, эта бюджетная грозозащита не сгорает в каждую грозу. Или для Вас ('Я применяют' звучит предельно гордо ) это мелочи недостойные внимания?

 

Конечно же не сгорает. Более того, даже блоки питания не сгорают Более трех лет еще ни одного вышедшего из строя абонентского медиаконвертера. Длина медного патчкорда до компьютера не более 3м.

[NEP 217]

В якості абонентського грозозахисту - медіаконвертери, на роутерах 3 млн. пакетів по 80-100 байт, точка присутності в Франкфурті...

 

Смешались в кучу кони люди Медиаконвертеры и Ethernet FTTH - это хобби А 80-100 байт 3млн. pps и PoP во Франфурте, Гонкоге и Нью-Йорке - это работа... Чем отличается хобби от работы пояснить? Если на бордере меньше 1млн pps - это хобби, все что выше - это уже работа

[vrm_sumy 3]

ПовторяюЖ смотрите внимательно на данный кусоксхемы до просветления, и думайте, думайте, куда же все же девается страшная и ужасная синфазная наводка со средней точки трансформатора, и почему она ну никак не может добраться до входных цепей - пока собссно трансформатор жив и, соответственно, симметричен. В то время как противофазная - запросто.

Синфазная помеха преимущественно "девается" в сторону порта свитча. Во-первых, трансформатор несимметричен. Во-вторых - это трансформатор со средней точкой. В-третьих, напишите пожалуйста путь протекания тока от синфазной помехи (допустим, 100 вольт) на землю и сколько при этом будет падение напряжение на вторичной полуобмотке трансформатора. Исходные данные для расчета - напряжение синфазной помехи 100вольт относительно земли, длительность фронта 8мкс, индуктивость трансформатора 350мкГн, межобмоточная емкость 10пФ.

 

Подключите к IN+/IN- 2 провода (отпаяв ессно лапы от трансформатора), разрядите на них конденсатор эдак 47 мкФ, заряженный до 300В, и посмотрите, что останется с порта или чипа вообще.

Угу. А давайте выстрелим в свитч из пистолета или положим его под пресс. Энергия конденсатора в 47мкф при напряжении 300 вольт - практически 2 джоуля. Чтобы безболезненно погасить такую энергию, нужен варистор ГЕОМЕТРИЧЕСКИМИ размерами (диаметром) 14 миллиметров. Это по Вашему сравнимо с размерами участка микросхемы, на котором реализована схема входного каскада порта???

 

Повторю свой вопрос: вы хоть один открытый свич в руках держали? Или предпочитаете рассуждать о вкусе устриц, ни разу их не пробовав?

Естественно держал. Вам назвать конкретные модели свитчей и конкретные позиционные обозначения элементов и конкретные схемотехнические решения, с помощью которых образуется индуктивная развязка между аналоговой и цифровой частью, чтобы Вы успокоились по данному моменту?

 

Я вас спрашивал не про длительность, а про скорость нарастания. К слову, фронт грозового импульса длится обычно порядка 1-2 мкс.

Ссылочку на "фронт грозового импульса 1-2 мкс" приведете? Еще раз повторюсь, что общепринято, что параметры грозового импульса - 8/20 мкс.

 

И при размахе напряжения на выходе в 2.5В (пускай) имеем 25В/мкс, а для грозового импульса в 200В (пускай) - 100В/мкс. Разницу ощущаете?

Чушь. Причем здесь вообще скорость нарастания? Для Fast Ethernet 100Base-TX длительность фронта 3,75-7,5 наносекунд http://www.cadrem.ru/Materials/2002/2002_StatlBur1/StatlBur1_2002.shtml - по Вашему получается, что скорость нарастания сравнима со скоростью нарастания грозового импульса. Т.е. что обычная работа сети с амплитудой напряжения в 1 вольт, что удар молнии с амплитудой наведенного напряжения в 200 вольт - одно и то же, должно все погореть?

 

А теперь включите мозг немного и подумайте, почему большая индуктивность намагничивания никоим образом влиять на сигнал не может. Это какбы понятно сразу, стоит только нарисовать схему замещения трансформатора.

Это 5!!!

Индуктивность трансформатора должна обеспечивать передачу сигналов МИНИМАЛЬНОЙ частоты при заданной силе тока с первичной обмотки на вторичную. Т.е. если задаться силой тока в первичной обмотке, допустим, 10 милиампер (как в сети Ethernet), то через трансформатор сможет "пройти" (т.е. практически не будет ослаблен) импульс частотой 10Мгц и выше (как в сети Ethernet). А импульс частотой 100кГц (как при ударе молнии) "не пройдет" (т.е. будет ослаблен в 100-200 раз).

 

Если не поняли сразу - возьмите к примеру привычные трансформаторы 50Гц, и подумайте, почему с ростом мощности индуктивность растет, и даже для 250Вт составляет десятки Генри, не говоря уже о более мощных. Это первое.

Индуктивность растет с ростом мощности, потому что при этом растет сила тока. С частотой наоборот - индуктивность силового трансформатора для 400Гц гораздо меньше, чем индуктивность трансформатора 50Гц при той же мощности.

 

Второе - насыщение сердечника никоим образом не связано с током через обмотку. Оно связано только с одной его составляющей - током х.х., который суммируется уже с током вторички (который может быть и десятки ампер).

Мдя. Похоже, Вы вообще не в курсе, чем идеальный воздушный трансформатор отличается от неидеального трансформатора с сердечником. По-Вашему, можно на любой трансформатор подать импульс тока любой величины и при этом не наступит насыщения сердечника - т.е. импульс будет передан с первичной обмотки на вторичную без потерь? И что такое "ток холостого хода" для импульсного трансформатора???

 

Третье - следуя вашей логике, импульсы с более пологими фронтами/большей длительности индуктивностью гаситься будут меньше.

Ответил двумя абзацами выше. Импульсы с более пологими фронтами "гасятся" в трансформаторе больше, чем импульсы с более "крутыми" фронтами.

 

А в предыдущем абзаце вы утверждали прямо противоположное.

Похоже, Вы читаете "по диагонали". Чтобы Вас не утруждать чтением многих букв - резюме - про то как "гасится" сигнал или противофазная помеха - читайте предыдущий абзац. Про то как "гасится" и куда "идет" синфазная помеха - читайте первый абзац. Для синфазной и для противофазной помехи входной трансформатор "работает" по разному!

[NiTr0 584]

Синфазная помеха преимущественно "девается" в сторону порта свитча. Во-первых, трансформатор несимметричен.

Во-вторых - это трансформатор со средней точкой.

Опа, приплыли Производитель, дурак-то такой, мотает обмотки бифиллярно чтобы симметрия была как можно больше - а оказывается, все зря

А средняя точка, если вы не заметили, подключена к + питания. Которое через емкость в единицы мкФ керамики и сотни мкФ электролитов надежно усажено на общую аналоговую и цифровую землю.

 

В-третьих, напишите пожалуйста путь протекания тока от синфазной помехи (допустим, 100 вольт) на землю и сколько при этом будет падение напряжение на вторичной полуобмотке трансформатора. Исходные данные для расчета - напряжение синфазной помехи 100вольт относительно земли, длительность фронта 8мкс, индуктивость трансформатора 350мкГн, межобмоточная емкость 10пФ.

Для начала ответьте-ка мне на один вопрос: к чему здесь индуктивность трансформатора, если при синфазной помехе она ни на что не влияет (ибо магнитный поток полуобмоток направлен в противоположные стороны)?

 

Далее, для емкости в 10 пФ энергия, затраченная на ее заряд до 100В, составит аж целых 50 нДж. Или 0.05Вт в течение 1 мкс фронта импульса перенапряжения - которые, при учете падения пусть даже в 0.5В на переходах защитных диодов (собссно, единственное место существенного выделения активной мощности в данном случае), перерастут в смешные 10 мА. Как мне кажется, с такой "огромной" энергией и "огромным" током встроенные защитные диоды прекрасно справятся. Не верите - возьмите калькулятор и посчитайте сами. Не верите калькулятору - зарядите 10 пФ конденсатор до 100В (или даже до 300В) и попробуйте ним убить сам чип, касаясь к входным линиям.

 

Угу. А давайте выстрелим в свитч из пистолета или положим его под пресс. Энергия конденсатора в 47мкф при напряжении 300 вольт - практически 2 джоуля. Чтобы безболезненно погасить такую энергию, нужен варистор ГЕОМЕТРИЧЕСКИМИ размерами (диаметром) 14 миллиметров. Это по Вашему сравнимо с размерами участка микросхемы, на котором реализована схема входного каскада порта???

Безболезненно погасить такую энергию сможет супрессор 1.5KE10 к примеру.

Но речь шла не о том. Вы же утверждали в прошлом посте, что противофазная наводка никакого вреда ничему, кроме входного каскажда не нанесет в принципе - а тут оказывается, что от целого чипа останутся рожки да ножки...

 

Естественно держал. Вам назвать конкретные модели свитчей и конкретные позиционные обозначения элементов и конкретные схемотехнические решения, с помощью которых образуется индуктивная развязка между аналоговой и цифровой частью, чтобы Вы успокоились по данному моменту?

Назовите. Навскидку: все мыльницы на RTL8309/8316 (Gembird, Canon, Edimax и прочие) и Planet GSW-2416SF таковой развязки не имеют.

 

Ссылочку на "фронт грозового импульса 1-2 мкс" приведете? Еще раз повторюсь, что общепринято, что параметры грозового импульса - 8/20 мкс.

Параметры тока грозового импульса. Который подается в замкнутую цепь (коей витая пара, гальванически развязанная от земли, не является). Параметры же напряжения грозового импульса - 1.2/50 мкс. Почитайте хотя бы ГОСТ Р 51992-2002.

 

Т.е. что обычная работа сети с амплитудой напряжения в 1 вольт, что удар молнии с амплитудой наведенного напряжения в 200 вольт - одно и то же, должно все погореть?

Не приписывайте мне ваши глупости. Это значит только то, что прежде, чем сердечник уйдет в насыщение и срежет грозовой импульс, на вторичке уже будет несколько десятков вольт. Потому как трансформатор никоим образом не должен искажать форму импульсов 10BaseT длительностью до 200 нс амплитудой до 3.3В.

 

Это 5!!!

Индуктивность трансформатора должна обеспечивать передачу сигналов МИНИМАЛЬНОЙ частоты при заданной силе тока с первичной обмотки на вторичную. Т.е. если задаться силой тока в первичной обмотке, допустим, 10 милиампер (как в сети Ethernet), то через трансформатор сможет "пройти" (т.е. практически не будет ослаблен) импульс частотой 10Мгц и выше (как в сети Ethernet). А импульс частотой 100кГц (как при ударе молнии) "не пройдет" (т.е. будет ослаблен в 100-200 раз).

Забывайте глупости о частоте, когда говорите о апериодичных импульсах, которые даже в первом приближении не похожи на синусоиду. Считайте, что у вас есть только фронт импульса. И если фронт прошел - уже не важно, на какой микросекунде насытится колечко и отсечет "хвост".

И даже если бы была синусоида - это тоже было бы справедливо. Вам бы сильно полегчало, если бы синусоида ограничилась "ступенькой" в 20В к примеру?

 

Индуктивность растет с ростом мощности, потому что при этом растет сила тока. С частотой наоборот - индуктивность силового трансформатора для 400Гц гораздо меньше, чем индуктивность трансформатора 50Гц при той же мощности.

Нет, не потому. Учите матчасть. Индуктивность при рассчетах трансформатора выбирается только исходя из 2 критериев - тока х.х. (ну или для сигнальных цепей - его эквивалента, индуктивного сопротивления) и индукции насыщения сердечника. Ну и ессно побочно исходя из геометрических размеров сердечника (чтобы окно вместило обмотку).

 

А трансформатор на 50 Гц прекрасно будет работать и на 400Гц. Удивлены?

 

Мдя. Похоже, Вы вообще не в курсе, чем идеальный воздушный трансформатор отличается от неидеального трансформатора с сердечником. По-Вашему, можно на любой трансформатор подать импульс тока любой величины и при этом не наступит насыщения сердечника - т.е. импульс будет передан с первичной обмотки на вторичную без потерь? И что такое "ток холостого хода" для импульсного трансформатора???

1) На трансформатор подается не импульс тока, а импульс напряжения

2) Для спуциально выполненного трансформатора - сердечник можно насытить при разомкнутой вторичке током скажем в 50 мА, а при замкнутой накоротко или на малое сопротивление - номинальный ток первички будет составлять единицы или десятки Ампер. Почитайте на досуге о трансформаторах тока и режимах их работы, будете удивлены

3) Увеличив частоту тока или крутизну фронта для несинусоидального тока, опять же получаем больший ток насыщения. Не пропорционально ессно (для фронта - пропорционально корню скорости нарастания, если память не подводит, давно считал).

 

А по поводу тока х.х. - пусть будет ток намагничивания сердечника, если не нравится терминология силовых трансформаторов.

 

Похоже, Вы читаете "по диагонали". Чтобы Вас не утруждать чтением многих букв - резюме - про то как "гасится" сигнал или противофазная помеха - читайте предыдущий абзац.

Да не гасится она до приемлимого уровня. Рабочее напряжение входных портов - 1.8-3.3В, для 350 мкГн пускай будет ток насыщения 10 мА и скорость нарастания 1 кВ/мкс. Имея U(t) = L*di/dt, имеем после интегрирования от 0 до t и от 0 до 10 мА, учитывая что U=Vнар*t: t^2 = L/2Vнар * i. Т.е. U насыщения = корень из L*Vнар*i/2. Что при 10мА токе насыщения составит неи много ни мало 83 вольта. Многовато для цепей с 3.3В номинальным напряжением, не находите?

[mixeysan 23]

Подниму темку, в связи с наступлением весны и лета, а этот год будет более активным в плане аномальной погоды.

Наткнулся на испытания некоторых типов грозозащит

http://nag.ru/articles/reviews/16675/ispytanie-grozozaschit.html

 

 

NiTr0 - снимаю шляпу, читаю твои посты с восхищением твоих познаний, у меня бы просто не хватило терпения на доказательства.

[gsv 52]

Ну, статья очень старая, хотя от этого ее информация не меняется

[Dimon.dn 0]

Сколько всего написали то…

Я так понимаю, топикстартеру нужно было ПРОСТОЕ решение, способное уменьшить вероятность выгорания в разы, лучше десятки раз, большие сети на тысячи абонентов я не рассматриваю, так как опыта в подобных масштабах у меня нет, там очевидно нужны другие подходы…

 

У самого штук 30…40 защит, но некоторые стоят там, где без защит горело практически каждую грозу, стоят уже не первый год.

Первая версия была на диодном мосте и супрессоре, практически клон APC, но «непонятная деталька в цепи заземления» заменена на варистор. За сезон из ~20шт сдохли 2, пробиты диоды. Порты они конечно защитили, но меня это не устроило, так как все равно сегмент ложился, надо было бежать… Сигнал такие решения портят очень сильно, так как имеют не скомпенсированную, сосредоточенную емкость, работает метров до 80…90.

Вторая версия делалась на основе трансформаторов от горелых сетевушек, средние точки со стороны линии - на землю через варисторы 14K275, вот и вся схема, даже рисовать не надо. При необходимости в эти точки включаю свободные пары, и подаю ДП 12/40/110в постоянного тока, по всем 4-м парам одновременно.

Устройство целиком залито эпоксидкой, это одновременно корпус, защита от механических повреждений, влаги, грязи, пробоя по поверхности.

В эксплуатации уже года 3-4, ни один порт или защита не пострадали.

Сигнал не портит, при испытаниях, 14 защит и 100 метров кабеля, включенных последовательно – пакеты не теряли.

 

Насчет насыщения сердечника, тут заметили правильно. Фронт грозовой наводки на 2 порядка более пологий чем полезный сигнал, что то проскочит, но способно ли будет оно сжечь защитные диоды? Именно сжечь, пробой в этом случае имеет термический характер, диоды нужно банально перегреть большим импульсным током, в результате чего переход выйдет из строя. Кому интересно – посчитайте.

 

Теперь о встреченных в теме заблуждениях…

1. Про защиту от прямого попадания молнии в кабель – забудьте. Это можно решить только в контексте конкретной установки, и занимаются сим профильные институты, в первую очередь применительно даже не к молниям, а защите секретной техники от ЭМИ ядерного взрыва. У нас ведь не дубовые лампы…
   

По сути, реальная защита тут только одна – оптика, и надо выкусывать метр несущего троса, землить линейную сторону через варистор.

2. Заземление не влияет на защиту оборудования. По нормам, сопротивление заземления должно быть в пределах 4-х Ом, если вы словите те самые 10кА, от которых собираетесь прикрыться газовым разрядником, то согласно Закона Ома, разность потенциалов Земли и входа устройства составит 40кВ. Пункта 1 это то же касается, при прямом ударе 200кА - будет 800кВ. Главная задача грозозащиты –

не допустить разности потенциалов между любой парой входов устройства, выше напряжения пробоя изоляции

. А сколько при этом будет относительно земли – вопрос десятый, относится больше к искро и электробезопасности установки.

3. Землить защиту на корпус компа можно, это плохое решение, но иногда другого просто нет, наводка сливается через Y-конденсаторы в фазный и нулевой провод, защита выполняет свои функции, разность потенциалов питание-Ethernet ограничена. Боитесь за БП - вскройте, припаяйте параллельно Y-конденсаторам варисторы, или установите их снаружи. Не поставите (не прикрутите к корпусу) защиту – погорит в лучшем случае сетевушка, в худшем сетевушка, материнка, и БП, такие случаи у наших клиентов были неоднократно, даже видяхе доставалось через шины питания.

1. Что бы там не писали о «теории» повреждения чипа, для себя понял – без защиты пробой происходит по поверхности печатной платы, просто посмотрите какие там расстояния, на «народной» сетевушке с чипом RL8139 – 3-6мм, в зависимости от поножовщины трансформатора. Это при примерно 3кВ/см для чистой поверхности воздух-твердый диэлектрик, для грязной/пыльной – угадать сложно, но в любом случае меньше.
   

 

Еще для любителей посчитать…, для линий связи проложенных внутри зданий, сила тока грозовой наводки достигает 500А, для воздушных линий длиной сотни метров - до 3кА.

[ingr 74]

Дуже цікавий практичний досвід. Очевидним спрощенням здається припаювання варісторів безпосередньо на мережевих платах і свічах... (хоча, кажуть, що в сучасних трансформаторних зборках середню точку не завжди виводять...)

Можу сказати, що подібна конструкція з саморобних трансформаторів (задля дистанційного живлення, сумнівався, що ті маленькі колечка будуть добре себе почувати при постійному підмагнічуванні через неідеальну симетрію... та й ізоляція додаткова...) і типових діодів з сапресором і розрядником успішно працює приблизно такий самий час. Лінки між дахами будівель.

Трохи цікаво, звідки інформація про тривалість фронта і який сенс в тих амперах для ліній зв"язку всередині приміщень і зовні?

[Dimon.dn 0]

Для защит общепринятым является стандартный импульс 8/20мкс, картинки можно найти тут:

http://images.yandex.ua/yandsearch?text=%D0%B8%D0%BC%D0%BF%D1%83%D0%BB%D1%8C%D1%81+8%2F20

он конечно не 100% повторяет грозовую наводку, но нужно же от чего то отталкиватся...

Кстати, есть еще накопление статики в ветренную погоду, импульсы коммутации электросети (до 20кВ), растекание токов при близком ударе молнии, и прочие радости.

 

При построении защиты, диапазон возможных токов надо учитывать, так как у трансформатора есть активное сопротивление обмотки, соответственно напряжение между крайними и средней точкой, будет увеличиватся с ростом тока. Напряжение на варисторе то же зависит от тока.

По моим расчетам, штатный трансформатор и варистор 14K275 вполне справятся с 500А, импульсное напряжение будет в пределах 1,5кВ.

Но для скажем метров 300 кабеля П-296, подвешенного между 9-этажками, это уже не гарантия... Хотя у нас в одном месте работало, экран дополнительно землился чере 20К471. Может просто повезло, не было достаточно близкого удара.

Все остальные защиты стоят либо в зданиях, либо на воздушках/наружных спусках из витухи.

 

Идея впаять варисторы прямо в свитч - в общем неплохая, но если оборудование новое, не хочется терять гарантию, даже на мыльницу.

К тому же, может стрельнуть по поверхности платы, так что лучше отдельный, залитый блок.

[Dimon.dn 0]

Забыл еще одну вещь...

Крутизну фронта можно дополнительно снизить, если продеть кабель через ферритовый цилиндрик, или несколько витков в достаточно большом кольце, можно распустить витуху и намотать пары в виде катушки, поместив в сердечник броневого типа. Получается дроссель, который ограничивает скорость роста синфазного тока, но не влияет на полезный дифференциальный сигнал. Это у Нага на форуме не раз демонстрировалось, по отзывам - помогает.

[ingr 74]

Щодо тривалості імпульса. Ще в часи лампових телевізорів (з ПТК, де на вході канальний фільтр + антена - Уда-Ягі) при перегляді передач на 10 каналі (близько 200 МГц) можна було спостерігати розряди блискавки у вигляді кількох десятків вибитих рядків.

З тієї ж опери: сучасні антенні підсилювачі ("платки" з трансформатором і двома транзисторами з обвіскою) дуже успішно виходять з ладу під час грози. Якщо між трансформатором і першим каскадом поставити ФВЧ на 470 МГц (2 конденсатори і котушка) - проблема пропадає (разом з "метровим" діапазоном ).

Тобто, енергія грозового розряду точно не обмежується мікросекндними імпульсами. Це мінімум на порядок швидший процес. А скоріше за все, на два порядки.

Хоча, можливо, що основна енергія зосереджена в нижчому спектрі. Але "хвостів" достатньо щоб палити малосигнальні транзистори...

 

Якщо я не помиляюся, саме на наг.ру висувалася ідея, що основною руйнуючою силою є саме диференційний імпульс. Можливо, додатковий трансформатор таки вганяється в насичення грозовими імпульсами і запобігає передачі основної частини потужності в другий трансформатор?

 

Щодо сотень і тисяч ампер наведеного струму. А чи можуть такі струми в принципі бути в витій парі? (Опір, індуктивність, ємність....)

[NiTr0 584]

Насчет насыщения сердечника, тут заметили правильно. Фронт грозовой наводки на 2 порядка более пологий чем полезный сигнал, что то проскочит, но способно ли будет оно сжечь защитные диоды? Именно сжечь, пробой в этом случае имеет термический характер, диоды нужно банально перегреть большим импульсным током, в результате чего переход выйдет из строя. Кому интересно – посчитайте.

Где-то я приводил прикидочные расчеты, уже не вспомню, в общем если трансформатор не уходит в насыщение на 10 мбитах (т.е. 500 кГц в худшем случае, если не ошибаюсь) - он грозовой импульс со скоростью нарастания в пару кВ/мкс ограничит не ранее порога 10-20 вольт - что реально очень много для входных цепей.

 

3. Землить защиту на корпус компа можно, это плохое решение, но иногда другого просто нет, наводка сливается через Y-конденсаторы в фазный и нулевой провод, защита выполняет свои функции, разность потенциалов питание-Ethernet ограничена. Боитесь за БП - вскройте, припаяйте параллельно Y-конденсаторам варисторы, или установите их снаружи. Не поставите (не прикрутите к корпусу) защиту – погорит в лучшем случае сетевушка, в худшем сетевушка, материнка, и БП, такие случаи у наших клиентов были неоднократно, даже видяхе доставалось через шины питания.

К слову, чтобы не паять варисторы - можно купить готовый фильтр с оными... Простейшие - свен вроде есть, ценой $10. Дороже - APC брать уже.

 

Что бы там не писали о «теории» повреждения чипа, для себя понял – без защиты пробой происходит по поверхности печатной платы, просто посмотрите какие там расстояния, на «народной» сетевушке с чипом RL8139 – 3-6мм, в зависимости от поножовщины трансформатора. Это при примерно 3кВ/см для чистой поверхности воздух-твердый диэлектрик, для грязной/пыльной – угадать сложно, но в любом случае меньше.

1) 3 кВ/см - что-то вы загнули. Скорее на мм.

2) Пробой случается в первичной части, посмотрите на результаты искры по текстолиту. Или прошивает трансформатор. Образуется в итоге асимметрия в цепи, и импульсом выносится порт.

 

Щодо сотень і тисяч ампер наведеного струму. А чи можуть такі струми в принципі бути в витій парі? (Опір, індуктивність, ємність....)

Какой ток должен иметь импульс длительностью менее миллисекунды, чтобы расплавить и распылить на плате олово/медь?

[ingr 74]

А наведені струми розплавлюють доріжки?

[NiTr0 584]

А наведені струми розплавлюють доріжки?

Если бы молния попала в витуху - было бы примерно такое:

Потому - ваш вопрос какбы риторический.