《地面控制设备浪涌防护单元电路设计规范V00211002.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地面控制设备浪涌防护单元电路设计规范V00211002.docx（33页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、项目名称文件名称地面控制设备浪涌防护单元电路设计地面控制制设备浪浪涌防护护单元电电路设计计规范北京全路路通信信信号研究究设计院院有限公公司20133年03月20日文件状态态:准备备中 项目编号文件编号日 期版 本V0.0.1页 码第4页 共33页20133年03月20日修改记录录版本修改章节节修改内容容概要修改人日期V0.00.1建立文件件全 部孙超邹未栋20133.033.200V0.00.23.1节节、3.3节、44.1节节、4.3节、55.1节节修改了ccan防防浪涌器器件；修修改了ccan防防浪涌优优化电路路；增加加了以太太网PCCB板布布局拓扑扑图；增增加了以以太网防防浪涌优优化电路
2、路的说明明；修改改了电源源防浪涌涌电路的的适用范范围孙超20133.5.24目录1引言551.1.说明51.2.依据51.3.缩略语语定义552RS-2322接口浪浪涌防护护设计662.1.RS-2322接口防防护电路路图62.2.RS-2322接口防防护电路路测试结结果62.2.1.残残压测试试62.2.2.上上电测试试82.3.优化电电路1113CANN通信接接口浪涌涌防护设设计1223.1.CANN通信接接口防护护电路图图123.2.CANN通信接接口防护护电路测测试结果果123.2.1.残残压测试试123.2.2.上上电测试试143.3.优化电电路1884以太网网通信接接口浪涌涌防护设
3、设计1994.1.以太网网通信接接口防护护电路图图194.2.以太网网通信接接口防护护电路测测试结果果194.2.1.残残压测试试194.2.2.上上电测试试214.3.优化电电路2115电源接接口浪涌涌防护设设计2225.1.电源接接口防护护电路图图225.2.电源接接口防护护电路测测试结果果235.2.1.残残压测试试235.2.2.上上电测试试235.3.优化电电路2336驱采接接口浪涌涌防护设设计2446.1.驱采接接口防护护电路图图246.2.电源接接口防护护电路测测试结果果246.2.1.残残压测试试246.2.2.上上电测试试256.3.优化电电路266表格目录录表1缩略略语定义
4、义5表2缩略略语定义义5表3串口口防护电电路器件件选型与与说明66表4串口口残压测测试表66表5串口口上电测测试表88表6CAAN通信信防护电电路器件件选型与与说明112表7CAAN通信信接口残残压测试试表122表8CAAN通信信接口上上电测试试表144表9以太太网通信信防护电电路器件件选型与与说明119表10以以太网通通信接口口残压测测试表119表11电电源接口口防护电电路器件件选型与与说明222表12电电源接口口残压测测试表223表13驱驱采接口口防护电电路器件件选型与与说明224表14驱驱采接口口残压测测试表224表15驱驱采接口口上电测测试表225项目名称文件名称地面控制设备接口防雷设
5、计1 引言1.1. 说明本文件仅仅针对地地面控制制设备中中各种接接口浪涌涌防护单单元电路路设计进进行说明明、并依依据相关关标准对对防浪涌涌电路进进行试验验给出报报告。1.2. 依据表1 缩略语定定义序号文档编号号文档版本备注1铁运22006626号号铁路信号号设备雷雷电及电电磁兼容容综合防防护实施施指导意意见2TB/TT30774-220033铁道信号号设备雷雷电电磁磁脉冲防防护技术术条件1.3. 缩略语定定义表2 缩略语定定义序号缩略语含 义义说 明明1CRSCCD北京全路路通信信信号研究究设计院院有限公公司2CI-LLAN以太网与与CANN通信转转换单元元3PIOLKD22-T11列控中中
6、心驱采采单元4TVS瞬态电压压抑制器器5GDT气体放电电管2 RS-2232接接口浪涌涌防护设计计2.1. RS-2232接接口防护护电路图图表3 串口防护护电路器器件选型型与说明明标号器件型号作用GDT11、GDDT3、GGDT66气体放电电管SL14411AA0755A一级共模模防护GDT22、GDDT4、GGDT55气体放电电管SL14411AA0755A一级差模模防护R1、RR2、RR3功率电阻阻R/2WW退耦TVS11、TVVS4、TTVS66TVS管管SMDJJ15CCA二级共模模防护TVS22、TVVS3、TTVS55TVS管管SMDJJ15CCA二级差模模防护PGNDD防雷地注
7、：以上上防护器器件均选选用liitteelfuuse公公司生产产的器件件。2.2. RS-2232接接口防护护电路测测试2.2.1. 残压测试试表4 串口残压压测试表表试验环境境：在未加加电的情情况下，对对防护板板上串口口的TXX和RX接接线进行行差模110/7700uus电压压波形浪浪涌测试试，对RRX和防防雷地接接线进行行共模110/7700uus电压压波形浪浪涌测试试。测试参数数残压波形形图备注1KV（差差模）2KV（差差模）2KV（共共模）4KV（共共模）2.2.2. 上电测试试表5 串口上电电测试表表实验环境境：将两两块CII-LAAN板及及其防护护板如下下图连接接，使其其可以正正常
8、的进进行串口口发送接接收功能能，对串串口的TTX和RRX接线线进行差差模100/7000uss电压波波形浪涌涌测试，对对RX和和防雷地地接线进进行共模模10/7000us电电压波形形浪涌测测试。观观察CII-LAAN板的的工作情情况。测试参数数残压波形形图备注1KV（差差模）2KV（差差模）2KV（共共模）4KV（共共模）-4KVV（共模模）实验结果果：在差模模、共模模测试中中，串口口通信都会会在停顿顿1s左左右恢复复正常；而且有有时以太太网端口口通信会会受到干干扰，以以太网通通信中断断1s左左右恢复复。2.3. 优化电路路优化改进进如下：a优化电电路中去去掉了第第一级防防雷的气气体放电电管，
9、因因为在室室内防雷雷标准要要求范围围内，气气体放电电管是不不工作的的；b优化电电路中去去掉了共共模防护护电路，共共模防护护电路会会因为器器件地和和防雷地地（PEE）之间间存在压压差，导导致防护护器件误误导通或或者烧毁毁，而且且耐压测测试无法法通过。共共模防护护主要通通过各信信号线与与防雷地地（PEE）之间间的布线线距离来来防护，所所以PCCB板布布线中要要注意信信号线与与防雷地地的安规规距离；c优化电电路在TTVS管管后级串串联电阻阻，进一一步吸收收TVSS管的残残压（嵌嵌位电压压），根根据串口口的频率率特性，电电阻阻值值选择550。电阻根根据功率率要求选选择08805表表贴封装装电阻。d若串
10、口口只做调调试用时时，可以以只串联联50电阻即即可。注：优化化电路未未经测试试。3 CAN通通信接口口浪涌防防护设计计3.1. CAN通通信接口口防护电电路图表6 CAN通通信防护护电路器器件选型型与说明明标号器件型号作用GDT11、GDDT2气体放电电管SL14411AA0755一级共模模防护GDT33气体放电电管SL14411AA0755一级差模模防护R1、RR2功率电阻阻R/2WW退耦SIDAACtoor1、SSIDAACtoor2固态放电电管P00880SCCMCLLRP二级共模模防护SIDAACtoor3固态放电电管P00880SCCMCLLRP二级差模模防护PGNDD防雷地CAN1
11、1GNDDCAN通通信地注：以上上防护器器件均选选用liitteelfuuse公公司生产产的器件件。3.2. CAN通通信接口口防护电电路测试试结果3.2.1. 残压测试试表7 CAN通通信接口口残压测测试表试验环境境：在未未加电的的情况下下，对防防护板上上CANN通信接接口的CCAN11H和CCAN11L接线线进行差差模100/7000uss电压波波形浪涌涌测试，对对CANN1H和和防雷地地接线进进行共模模10/7000us电电压波形形浪涌测测试。测试参数数残压波形形图备注1KV（差差模）2KV（差差模）2KV（共共模）4KV（共共模）3.2.2. 上电测试试表8 CAN通通信接口口上电测试
12、试表实验环境境：将两两块CII-LAAN板及及其防护护板如下下图连接接，使其其可以正正常的进进行CAAN通信信发送接接收功能能，对CCAN通通信的CCAN11H和CCAN11L接线线进行差差模100/7000uss电压波波形浪涌涌测试，对对CANN1H和和防雷地地接线进进行共模模10/7000us电电压波形形浪涌测测试。观观察CII-LAAN板的的工作情情况。测试参数数残压波形形图备注1KV（差差模）-1KVV（差模模）2KV（差差模）-2KVV（差模模）2KV（共共模）-2KVV（共模模）4KV（共共模）-4KVV（共模模）实验结果果：在差差模、共共模测试试中，CCAN通通信可以以正常工工作
13、不会会停顿；以太网网端口通通信有时时会受到干干扰，以以太网通通信中断断1s左左右恢复复。3.3. 优化电路路优化改进进如下：a优化电电路中去去掉了第第一级防防雷的气气体放电电管，因因为在室室内防雷雷标准要要求范围围内，气气体放电电管是不不工作的的，并且且固态放放电管具具有气体体放电管管的一部部分特性性；b优化电电路考虑虑到CAAN总线线防浪涌涌器件整整体容抗抗的数值值范围，去去掉了差差模防护护器件，双绞线传输电缆，共模防护器件和CAN收发器本身都可以有效进行差模防护。c优化电电路在固固态放电电管后级级串联电电阻，起起到退耦耦和进一一步吸收收残压的的作用，根根据CAAN总线线的频率率特性，电电阻
14、阻值值选择55.1-100之间（55.1为经验验值）。电电阻根据据功率要要求选择择08005表贴贴封装电电阻。注：优化化电路未未经测试试4 以太网通通信接口口浪涌防防护设计计4.1. 以太网接接口布局局结构下图为单单独以太太网接口口的PCCB板布布局拓扑扑图：C11为安规规电容，容容值10000ppf-222000pf之之间；RR2为安安规电阻阻，阻值值应1M；尽量选选择不带带指示灯灯的RJJ45接接口，因因为指示示灯的走走线会破破坏地分分割；单独以以太网口口的数字字地要与与模拟地地分开，此此处与多多以太网网口布局局有区别别；模拟拟地与隔隔离地与与PGNND之间间的安规规距离应应3mmm下图为
15、多多以太网网接口的的PCBB板布局局拓扑图图：C11为安规规电容，容容值10000ppf-222000pf之之间；RR2为安安规电阻阻，阻值值应1M；数字地地与模拟拟地因有有多点回回流容易易造成地地环流，所所以此处处模拟地地与数字字地不分分开，但但是在拓拓扑结构构上仍然然按照数数字地和和模拟地地的结构构；若使用用DM990000器件从从芯片上上有模拟拟电源输出出的PHHY芯片片，可以以采用数数字地与与模拟地地单点接接地的方方法。 前插板板与后插插板的隔隔离地应应通过接接插件连连通； 两个以以上的RRJ455接口在在接PGGND时时中间应应断开，不不应构成成环形； 由PHHY器件件到网络络变压器
16、器之间的的走线应应进行戴戴维南匹匹配（下下拉500）；尽量选选择不带带指示灯灯的RJJ45接接口，因因为指示示灯的走走线会破破坏地分分割； 在更高高频率的的以太网网中此处处可用磁磁珠替换换电阻 模模拟地与与隔离地地与PGGND之之间的安安规距离离应3mmm4.2. 以太网通通信接口口防护电电路图表9 以太网通通信防护护电路器器件选型型与说明明标号器件型号作用GDT11、GDDT3、GGDT44、GDDT6气体放电电管SL14411AA0755A一级共模模防护GDT22、GDDT5气体放电电管SL14411AA0755A一级差模模防护R1、RR2、RR3、RR4功率电阻阻R/2WW退耦TVS11
17、、TVVS2TVS管管阵列SP033-3.3二级差模模防护U1、UU3TVS管管阵列SP40062三级差模模防护PGNDD防雷地注：以上上防护器器件均选选用liitteelfuuse公公司生产产的器件件。4.3. 以太网通通信接口口防护电电路测试试结果4.3.1. 残压测试试表10 以太网通通信接口口残压测测试表试验环境境：在未未加电的的情况下下，对防防护板上上以太网网通信接接口的TTPO_N和TPOO_P接接线进行行差模110/7700uus电压压波形浪浪涌测试试，对TTPO_N和防防雷地接接线进行行共模110/7700uus电压压波形浪浪涌测试试。测试参数数残压波形形图备注500VV（差模
18、模）1KV（差差模）2KV（差差模）1KV（共共模）2KV（共共模）4.3.2. 上电测试试实验结果果：在差差模、共共模测试试中，以以太网通通信会停顿11s左右右，随后后通信恢恢复正常常，浪涌涌测试最最大值为为：100/7000uss电压波波，共模模4KVV，差模模2KVV。4.4. 优化电路路优化改进进如下：优化电路路中去掉掉了第一一级防浪浪涌的气气体放电电管，因因为在室室内浪涌涌防护标标准范围围内，气气体放电电管是不不工作的的；优化电路路中去掉掉了共模模防护，因因为网络络变压器器本身可可以防护护5KVV-6KKV浪涌涌冲击，在在网络变变压器前前进行共共模防护护会降低低网络变变压器的的防护性
19、性能。在符合44.1节节中所规规定的PPCB板板布局结结构中，可可以去掉掉三级防防护器件件SP440622，并在在传输线线中串联联2电阻。5 电源接口口浪涌防防护设计计5.1. 电源接口口防护电电路图表11 电源接口口防护电电路器件件选型与与说明标号器件型号作用TVS11、TVVS2大电流瞬瞬态抑制制器AK100-0330C一级共模模防护TVS33大电流瞬瞬态抑制制器AK100-0330C一级差模模防护FUSEE3、FFUSEE4防雷保险险管LVSPP-100防止一级级防浪涌涌器件短短路，保险管管熔断，整个电源供电不受影响FUSEE1、FFUSEE2保险管1540001后级电路路短路防防护TV
20、S44、TVVS5TVS管管SMDJJ33CCA二级共模模防护TVS66TVS管管SMDJJ33CCA二级差模模防护FUSEE3、FFUSEE4阻抗抗过大，与与TVSS3串联联导致一一级防护护电路残残压过大大，并联联TVSS6可以以有效减减小阻抗抗，降低低残压PGNDD防雷地注：以上上防护器器件均选选用liitteelfuuse公公司生产产的器件件。FUUSE11、FUUSE22此处选选型只是是参考，要要根据具具体电路路通流量量数值进进行选。该防浪涌涌电路应应作为整整体电源源的防护护，单板板上的电电源不做做上述防防护。5.2. 电源接口口防护电电路测试试结果5.2.1. 残压测试试表12 电源
21、接口口残压测测试表试验环境境：在未未加电的的情况下下，对防防护板上上电源接口口的244VINN+和24VVIN-接线进进行8/20uus电流流波形浪浪涌测试试，对224VIIN+和和防雷地地接线进进行共模模8/220uss电流波形形浪涌测测试。测试参数数残压波形形图备注1.5KKA（差差模）残压控制制在500V以下下5.2.2. 上电测试试实验结果果：在差差模、共共模测试试中，以以太网通通信会停停顿1ss左右，随随后通信信恢复正正常；其其他通信信接口工工作正常常。浪涌涌测试最最大值为为：8/20uus电流流波，共共模4KKA，差差模2KKA。5.3. 优化电路路计划对第第一级防防护器件件AK1
22、10-0030CC选型进进行优化化。考虑虑减小通通流量（现现为100KA），提提高工作作电压（现现为300V，击击穿电压压32VV-377V）。6 驱采接口口浪涌防防护设计计6.1. 驱采接口口防护电电路图表13 驱采接口口防护电电路器件件选型与与说明标号器件型号作用FUSEE1、FFUSEE2保险管046111.225ERRTVS管管、后级级电路短短路防护护TVS11TVS管管5KP333CAA一级差模模防护TVS22、TVVS3TVS管管5KP333CAA一级共模模防护PGNDD防雷地注：以上上防护器器件均选选用liitteelfuuse公公司生产产的器件件。FUUSE11、FUUSE22
23、此处选选型只是是参考，要要根据具具体电路路输入电电流数值值进行选选型。6.2. 电源接口口防护电电路测试试结果6.2.1. 残压测试试表14 驱采接口口残压测试试表试验环境境：在未未加电的的情况下下，对防防护板上上电源接口口的INN1和-244V CCLLCCT接线线进行110/7000us电压压波形浪浪涌测试试，对IIN1和和防雷地地接线进进行共模模10/7000us电压压波形浪浪涌测试试。测试参数数残压波形形图备注2KV（差差模）4KV（共共模）6.2.2. 上电测试试表15 驱采接口口上电测测试表实验环境境：将PPIO板板与防护板板如下图图连接，使使其可以以正常进进行驱动动采集功功能，对
24、对采集接接口进行行差模和和共模110/7700uus电压压波形浪浪涌测试试。观察察PIOO板的工工作情况况。测试参数数残压波形形图备注1KV（差差模）2KV(共模)实验结果果：在差差模、共共模测试试中，PPIO板板的驱动动采集功功能会停停顿1ss左右，面面板指示示灯全部部点亮，随随后驱动动采集功功能恢复复正常。6.3. 优化电路路优化电路路选用单单端TVVS管，因因为反向向浪涌可可以利用用TVSS管的二二极管特特性来进进行防护护，TVVS管的的正向二二极管导导通特性性对浪涌涌的防护护优于TTVS管管反向击击穿特性性。 优化化电路在在TVSS管后级级串联电电阻，进进一步吸吸收TVVS管的的残压（嵌嵌位电压压），根根据开关关量特性性，电阻阻阻值选选择1kk。电阻阻根据功功率要求求选择008055表贴封封装电阻阻。项目编号文件编号日 期版 本V0.0.1页 码第33页 共33页20133年03月20日