【導讀】yitaiwangchengweigongyetongxindeguganwangduiwomentichuleyanjundetiaozhan，yinweiqijichusheshirongyishoudaoleijidenglangyongshijiandeyingxiang。cileishiguhuiyinfajiedihuiluheciouhedianya，kenengdaozhicaozuojishuxitongtanhuan。

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為(wei)了(le)保(bao)持(chi)以(yi)太(tai)網(wang)連(lian)接(jie)設(she)備(bei)的(de)係(xi)統(tong)完(wan)整(zheng)性(xing)和(he)功(gong)能(neng)性(xing)，開(kai)發(fa)人(ren)員(yuan)需(xu)要(yao)一(yi)種(zhong)強(qiang)大(da)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)來(lai)保(bao)護(hu)敏(min)感(gan)電(dian)子(zi)元(yuan)件(jian)，使(shi)其(qi)免(mian)受(shou)破(po)壞(huai)性(xing)能(neng)量(liang)傳(chuan)遞(di)的(de)影(ying)響(xiang)。

本文簡要介紹了浪湧如何影響電子係統。隨後介紹了 Analog Devices 的保護器件，並說明了如何使用這些器件來減少浪湧事件。

浪湧事件如何影響電子係統

浪(lang)湧(yong)事(shi)件(jian)可(ke)能(neng)由(you)多(duo)種(zhong)因(yin)素(su)引(yin)起(qi)，而(er)雷(lei)擊(ji)則(ze)是(shi)其(qi)中(zhong)最(zui)鮮(xian)明(ming)且(qie)最(zui)具(ju)破(po)壞(huai)性(xing)的(de)因(yin)素(su)。即(ji)使(shi)在(zai)幾(ji)英(ying)裏(li)之(zhi)外(wai)
，雷(lei)擊(ji)也(ye)會(hui)在(zai)電(dian)子(zi)係(xi)統(tong)中(zhong)引(yin)發(fa)接(jie)地(di)回(hui)路(lu)和(he)磁(ci)耦(ou)合(he)電(dian)壓(ya)。這(zhe)種(zhong)瞬(shun)態(tai)過(guo)電(dian)壓(ya)會(hui)損(sun)壞(huai)敏(min)感(gan)電(dian)子(zi)元(yuan)件(jian)，並(bing)使(shi)關(guan)鍵(jian)操(cao)作(zuo)中(zhong)斷(duan)。

浪lang湧yong事shi件jian對dui電dian子zi係xi統tong的de影ying響xiang遠yuan不bu止zhi當dang下xia發fa生sheng的de暫zan時shi性xing故gu障zhang。這zhe些xie高gao能neng量liang傳chuan遞di會hui對dui電dian路lu造zao成cheng不bu可ke逆ni轉zhuan的de損sun壞huai
，導dao致zhi代dai價jia高gao昂ang的de維wei修xiu和he係xi統tong停ting機ji事shi件jian。在zai以yi太tai網wang網wang絡luo中zhong，浪lang湧yong事shi件jian會hui損sun壞huai聯lian網wang硬ying件jian和he相xiang連lian設she備bei，導dao致zhi數shu據ju丟diu失shi、係統性能下降
，甚至讓係統完全癱瘓。

以(yi)太(tai)網(wang)基(ji)礎(chu)設(she)施(shi)之(zhi)所(suo)以(yi)容(rong)易(yi)受(shou)到(dao)浪(lang)湧(yong)事(shi)件(jian)的(de)影(ying)響(xiang)
，是(shi)因(yin)為(wei)其(qi)覆(fu)蓋(gai)範(fan)圍(wei)廣(guang)且(qie)相(xiang)互(hu)連(lian)接(jie)。由(you)於(yu)以(yi)太(tai)網(wang)電(dian)纜(lan)需(xu)要(yao)長(chang)距(ju)離(li)鋪(pu)設(she)
，這(zhe)些(xie)電(dian)纜(lan)會(hui)接(jie)收(shou)到(dao)來(lai)自(zi)環(huan)境(jing)的(de)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)，包(bao)括(kuo)浪(lang)湧(yong)事(shi)件(jian)產(chan)生(sheng)的(de)感(gan)應(ying)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)，進(jin)而(er)傳(chuan)遞(di)至(zhi)看(kan)似(si)與(yu)浪(lang)湧(yong)點(dian)隔(ge)離(li)的(de)設(she)備(bei)（圖 1a）。

圖 1：未受保護的以太網裝置容易受到浪湧事件的影響，進而傳遞至敏感電子元件 (a)，但采用防護平麵等浪湧保護設計方法可以為浪湧電流提供安全通路 (b)。（圖片來源：Analog Devices）

kaifarenyuanbixucaiquqiangyoulidelangyongbaohucuoshi，shimingandianziyuanjianmianshouzhexiegaonengliangchuandideyingxiang，quebaoxitongdewanzhengxinghegongnengxing。zhebaokuoshiyonglangyongbaohuqilaibaohuwangluozhongdeguanjiandian
，cileiqijianketongguoshinengliangliurudadihuocaiyongfanghupingmiandengfangfaanquandihaosannengliang
，jiangduoyudenengliangcongminganyuanqijianshangzhuanyichuqu（圖 1b）。

要想在相連設備中構建浪湧保護功能，開發人員可依賴先進的設計方法，例如使用瞬態電壓抑製器 (TVS) 鉗製電壓、隔離方法、高頻濾波以及其他方法。同時，成功的浪湧保護需要將這些方法與專用元器件相結合
，其中包括以太網物理層 (PHY) 器件、控製器，以及專為管理浪湧事件引發的應力而設計的供電設備。

Analog Devices 提供一套解決方案，專門設計用於支持浪湧保護設計方法，同時還可滿足以太網連接設備對強大功能的專業要求。

在以太網網絡中構建浪湧保護功能

對於從傳統通信過渡到以太網連接的組織而言，10BASE-T1L 物理層以太網標準的出現為使用符合 IEEE 802.3cg 標準的 10 Mbps 單對以太網 (SPE) 電纜連接工廠內偏遠和危險場所的邊緣設備提供了所需的關鍵鏈路。Analog Devices 的 ADIN1100 專為支持這些標準而設計
，是一款低功耗的單端口收發器，支持最遠 1,700 m 的以太網連接。功耗隻有 39 mW，ADIN1100 將綜合功能架構與硬件接口相結合
，旨在簡化主機處理器與以太網網絡的連接（圖 2）。

圖 2：ADIN1100 提供完整的 10BASE-T1L PHY，簡化了工業係統向以太網網絡的過渡。（圖片來源：Analog Devices）

ADIN1100 的浪湧保護設計集成了電源監控和上電複位 (POR) 電路
，有助於提高係統穩健性，即使在不穩定的條件下也能確保穩定運行。利用 Analog Devices 的 EVAL-ADIN1100-EBZ 評估板，開發人員可以快速評估 ADIN1100 的性能並探索其他浪湧保護機製。

除了 LED 狀態指示燈、按鈕和接口連接外，該評估板還提供測試點

、用於檢查其他電纜連接方法的小型原型開發區域，以及可選配的隔離變壓器或功率耦合電感器（圖 3）。

圖 3：EVAL-ADIN1100-EBZ ADIN1100 可簡化 ADIN1100 的性能評估和浪湧保護設計機製實驗。（圖片來源：Analog Devices）

工業以太網供電設備控製器

Analog Devices 的 LTC9111 專為工業 SPE 應用而設計
，是一款符合 IEEE 802.3cg 標準的單對以太網供電 (SPoE) 設備控製器，具有 2.3 V 至 60 V 的寬工作電壓範圍。在用電設備 (PD) 和供電設備 (PSE) 共用所需功率等級相關信息的係統中

，該設備可支持串行通信分類協議 (SCCP)。

LTC9111 支持 IEEE 802.3cg
，可減少浪湧事件的影響
，但在對浪湧敏感的應用中使用該器件時，開發人員可以添加一個電壓箝位，例如 TVS 二極管。將 TVS 與 ADIN1100 相結合是一種實施 SPoE 解決方案的有效方法
，使其能夠在更遠的距離上運行（圖 4）。

圖 4：LTC9111 與 ADIN1100 相結合
，簡化了 SPoE 設計
，隻需幾個額外元器件即可完善工業以太網連接的用電設備端。（圖片來源：Analog Devices）

SPoE PSE 控製器

LTC4296-1 是一款五端口 SPoE PSE 控製器
，專為實現與 24 V 或 54 V 係統中 802.3cg PD 的互操作性而設計，用於符合 802.3cg 標準的應用的供電端。該器件的輸入電壓範圍為 6 V 至 60 V，支持廣泛的保護功能，包括使用外部 N 溝道 MOSFET、折返式模擬電流限製 (ACL)、可調電源和返回電子斷路器等。如需額外的浪湧保護，開發人員可以添加 TVS 二極管（例如 Littelfuse 的 SMAJ58A）
，以緩解供電尖峰（圖 5）。

圖 5：作為 LTC9111 PD 控製器的補充，LTC4296-1 五端口 SPoE 控製器可簡化工業以太網連接 PSE 端的設計。（圖片來源：Analog Devices）

利用 Analog Devices 的 EVAL-SPoE-KIT-AZ 評估套件
，開發人員可以快速積累 PSE 控製器的經驗。該套件可幫助設計人員研究符合 IEEE 802.3 標準的完整 SPoE 應用。其中配備基於 LTC4296-1 和 LTC9111 的母板，每塊都承載了通過 SPE 電纜連接的基於 ADIN1100 的插入式盾板（圖 6）。

圖 6：EVAL-SPoE-KIT-AZ 評估套件提供一套完整的硬件電路板和電纜
，可用於評估基於 LTC4296-1 PSE 和 LTC9111 PD 控製器以及 ADIN1100 10BASE-T1L 以太網 PHY 器件的 SPoE 應用。（圖片來源：Analog Devices）

盡管使用 LTC4296-1 PSE 控製器、LTC9111 PD 控製器和 ADIN1100 10BASE-T1L 以太網 PHY 器件能夠快速實施符合 IEEE 802.3cg 標準的 SPoE 解決方案
，但 Analog Devices 的另一種解決方案還能滿足對有源箝位控製器的需求。

有源箝位 PWM 控製器

Analog Devices 的 MAX5974 係列器件是有源箝位、擴頻
、電流模式脈衝寬度調製 (PWM) 控製器
，旨在提高 PoE PD 應用中供電電源的效率。MAX5974 係列器件提供多種版本。例如，MAX5974D 設計用於使用傳統光耦合器反饋來支持輸出調節。相比之下，MAX5974B 無需光耦合器也可支持輸出調節，同時使耦合電感器輸出能夠獲得轉換器電源輸入 (IN)（圖 7）。

圖 7：Analog Devices 的 MAX5974B 通過免除反饋中的光耦合器並從耦合電感器輸出中獲得轉換器輸入 (IN) 電壓，簡化了有源箝位轉換器的設計。（圖片來源：Analog Devices）

MAX5974 qijianneijichengdeqiankuizuidazhankongbiqianweigongnengkequebaozuidaqianweidianyazaishuntaitiaojianxiabushouxiandianyadeyingxiang。gaiqijiandezhuzhouqidianliuxianzhigongnengyouzhuyujinyibubaohumingandianziyuanjian。dangqijianjiancedaoyidadaofengzhidianliuxianzhiqiechixushijianchaoguoyuzhishi，bianhuizanshiguanbiqizhukaiguanzhajiqudongshuchu (NDRV) 和有源箝位開關柵極驅動輸出 (AUXDRV)，讓過載電流耗散後再嚐試軟啟動。

應用廣泛的浪湧保護方法

這些產品可為以太網網絡提供廣泛的浪湧保護功能。ADIN1100 可確保長距離和低功耗運行，為網絡提供堅實的基礎。LTC9111 和 LTC4296 控製器協同工作，可管理功率輸送，同時在 PD 和 PSE 層級提供浪湧保護。MAX5974 可確保高效的功率轉換，減少浪湧事件中可能出現的能量浪費，從而對此設置進行補充。

tongguoxietiaoshishizhexiechanpin
，kaifarenyuankeyixianzhuzengqiangyitaiwangwangluodelangyongbaohunengli。zhezhongjichengfangfakebaohuyingjian，quebaotongxinbujianduanhecaozuolianxuxing。

總結

以太網為工業通信提供了巨大的優勢
，但由於電纜鋪設距離較長，使得敏感電子元件容易受到浪湧事件的影響。開發人員可以使用 Analog Devices 的一係列器件和開發資源
，快速實施能夠抵禦浪湧事件影響的以太網連接。

（作者：Stephen Evanczuk）

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