【導(dǎo)讀】對于G.FAST等高帶寬線路，放置在線路上的任何電路保護元件的電容都可能會降低信號強度，從而降低其速率和覆蓋范圍。但是節(jié)點中的G.FAST調(diào)制解調(diào)器和電路必須受到保護，以防止雷電引起的浪涌造成損壞。以下將分析G.FAST電路保護所面臨的挑戰(zhàn)。
盡管客戶駐地設(shè)備(CPE)設(shè)計人員可采取三種基本的電路保護方案：氣體放電管(GDT)、瞬態(tài)電壓抑制(TVS)二極管陣列和保護型晶閘管，但他們所選擇的任何設(shè)備都必須使其設(shè)計最小程度地符合浪涌TIA-968B(以前稱為FCC第68部分)的要求。在美國，任何連接到公共交換電話網(wǎng)絡(luò)(PSTN)的通信設(shè)備均需具備此性能。其他國家也有類似要求，如表1所示。一些G.FAST供應(yīng)商可能會傾向于在美國市場采用符合GR-1089-Core的安全設(shè)計。
表1
GDT、TVS二極管陣列和保護型晶閘管在G.FAST電路保護方面各有優(yōu)缺點：
GDT的優(yōu)點包括浪涌電流額定值高達20 kA，電容額定值低至 1 pF，0 V偏壓。它們通常用于一次保護，這是因為它們的浪涌額定值很高，但是它們對高頻元件的干擾度較低，由此可用于高速數(shù)據(jù)鏈路。但是，對于G.FAST應(yīng)用來說它們也有一些缺點，包括初始電壓閾值過高（這意味著在發(fā)生超過系統(tǒng)正常工作電壓的電涌時，它們可能無法在足夠低的閾值下激活以保護電路），安裝于黑暗環(huán)境中時GDT性能特征可能會發(fā)生變化，占用空間相對較大、電源故障期間會產(chǎn)生熱積累。
TVS二極管陣列是可提供低電壓閾值導(dǎo)通值的箝位型元件。然而，由于其箝位特性，它們會耗散更高的功率水平，因此必須加大尺寸，以實現(xiàn)類似于晶閘管箝位元件的浪涌額定值。這種尺寸較大的硅封裝可產(chǎn)生可能與高帶寬信號不兼容的較高斷態(tài)電容值。
保護型晶閘管是一種PNPN元件，可以被認為是沒有柵極的晶閘管。當(dāng)它超過峰值斷態(tài)電壓(VDRM)時，它會將瞬態(tài)電壓箝位在器件的開關(guān)電壓(VS)額定值內(nèi)。然后，一旦流經(jīng)它的電流超過其開關(guān)電流，它就會快速切斷（撬棍）并模擬短路狀況。而流經(jīng)它的電流小于其載流(IH)時，它將復(fù)位并恢復(fù)到其高斷態(tài)阻抗。該應(yīng)用的下一代保護型晶閘管優(yōu)點包括響應(yīng)時間快速、電氣特性穩(wěn)定、長期可靠性和電容較低。而且由于它們是開關(guān)型保護器，不會因電壓造成損壞。
在美國，電信公司在網(wǎng)絡(luò)側(cè)安裝設(shè)備的電路保護（例如，安裝光纖網(wǎng)絡(luò)終端單元或ONT的附近機柜中）必須符合NEBS（網(wǎng)路設(shè)備建設(shè)系統(tǒng)）設(shè)計指南，這反過來可能需要符合GR-1089第6期端口類型3浪涌。由于這些回路很短，端口類型可被指定為類型3a / 5a。每個供應(yīng)商應(yīng)界定其自身的防雷電要求。端口類型3是這類設(shè)備中的最嚴重情況。欲了解有關(guān)端口類型的更多信息，請參見表2。
表2
來源：Littelfuse
