當今的萬物互聯時代需要很多以太網端口，也就不可避免地會將一些重要的網絡連接暴露在危險的外部環境之下。外部傳感器攝像頭、WiFi熱點、WiFi中繼器和微蜂窩回程都可能會連接到交換機或路由器，使它們面臨過電壓威脅。為了最大限度地提高設備的耐用性（并盡量減少保修退貨問題），制造商勢必會要求其交換機和路由器滿足特定的浪涌/安全標準或指南。

最初該領域的專家提出了一些建議，以確保在實際部署時最大限度地提高穩健運行的可能性。當客戶要求遵守其中一個或多個建議時，這些建議很快就成為了強制要求，你別無選擇。而且現在還推出了很多國際標準，我們很難弄清楚哪些標準適用于我們的特定應用場景。IEEE、IEC、Telcordia和ITU文件均規定了以太網標準，它們很相似，但又各不相同。

下表匯總了一些主要的雷電和浪涌保護以太網標準。值得一提的是，這里僅列出了一些最新標準，因為隨著PoE等新技術的迅速發展，舊版本很快就會被淘汰。本文將重點關注ITU-T，這是目前最嚴格的一項測試標準。

表1: 主要浪涌保護標準 ITU-T標準簡介

ITU（國際電信聯盟）是聯合國負責信息通信技術（IC）的專門機構，擁有多個部門，其中一個部門專門負責標準化制定，曾稱為CCITT，但在1993年更名為ITU-T。ITU-T制定的K系列建議書主要探討了環境危害等抗干擾保護。

ITU-T標準邏輯條理清楚，易于查閱。如需最新版本的標準，請從https://www.ITU.int/rec/T-rec-K/en上免費下載。K.20、K.21和K.45針對不同的應用場景，分別列出了具體測試要求（如電壓和電流等級、阻抗、測試持續時間、通過/失敗標準），并且都采用了K.44中定義的常規測試設置和測試示意圖。

下圖可以幫助您確定各類產品需要關注的相關標準。請注意，ITU-T不區分以太網供電設備（PSE）和受電設備（PD），它們都使用相同的標準。住宅區通常沒有良好的接地系統，更容易受到環境沖擊。因此，K.21測試比其他測試更難。一般來說。如果能通過K.21測試，那么也能通過K.20和K.45。

圖1: 中央辦公室、接入設備和客戶端設備所采用的ITU-T標準

ITU-T明確列出了以太網和PoE需求，很容易遵循。其中測試2. 1. 7至2. 1. 11針對外部端口，而測試7.4至7.7針對內部端口，但其測試要求是相同的。所有浪涌波形都由標準的8/20組合波發生器產生。下表對這些測試進行了匯總。

表2: 2017年7月最新頒布的ITU-T K.21基礎和增強測試列表

與之前的ITU-T版本相比，這次的最大變化是將增強測試電壓從4kV升到了6kV，能更準確地模擬現場所見。室內設備可能只需要滿足基本測試要求。而對于室外設備，人們傾向于通過屏蔽以太網電纜來減少電壓和電流的環境耦合，使得測試標準低于6kV增強測試，但這不會針對電線上已經存在的傳導電壓和電流提供防護。最終客戶將確定設計是否必須滿足基本或增強保護標準。當然這也涉及到成本與性能的權衡。 測試示例

圖2: K.44測試設置示例

PoE設計中通常有三種不同的接地方式：連接到RJ45連接器處電纜屏蔽層（如果有）的線路側信號接地，具有以太網ASIC和SOC的變壓器的PHY側信號接地，與信號隔離的PoE電源接地。這些模塊都以不同的陰影框顯示。

此外，所有PoE測試（絕緣電阻測試除外）均在通電的情況下進行。上面顯示的是54V工作臺電源。為了防止浪涌對電源的破壞，宜增加一個具有足夠擊穿電壓的二極管與其串聯，如上圖所示。而且要增加電源電壓以補償二極管的正向壓降，以確保PoE控制器可以得到適當的電壓。

K.44一般規定所有接地都要連接在一起。但是，也希望能在正常工作模式下進行設備測試，對于PoE來說，就意味著54V電源應保持懸浮狀態。這將在未來的ITU-T修正案中得到協調，但請注意，目前這些測試使用的仍是懸浮電源，否則您可能需要在不通電的情況下進行這些測試。 浪涌保護注意事項

在實際應用中，要想找到一個能處理好上表所示K.21浪涌和測試條件的設計，并不容易。耦合電阻小，浪涌電壓就大。大瞬態電流會以某種方式找到接地。如果驅動電壓夠大的話，設計者就需要考慮電流可以走的各個線路。由于存在變壓器電感和電路電容，瞬變可能和想象的不一樣。因此，需要考慮一些相關問題。

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線路側注意事項

在線路側感應到的浪涌可以使用信號變壓器有效地阻斷，該變壓器在額定情況下可處理高達6千伏的浪涌（增強測試）和25千伏的浪涌（基礎測試）。然而，真正的額定浪涌變壓器在市場上很少見，因為在生產中進行100%測試不僅困難，而且成本高。變壓器通常用于高電位（即耐壓）測試。這是一項涉及電壓緩慢上升的測試，因此其擊穿機制可能與浪涌擊穿沒有很大的關聯。盡管如此，額定耐壓值高的變壓器通常更受歡迎。

大多數RJ45連接器無法承受上千伏的浪涌，通過在變壓器的線路側中心抽頭上安裝MOV或VS鉗位電路，降低以太網線路上的電壓，便可以解決這一問題。這對變壓器也起到了一定的保護作用。但是，在進行500V絕緣電阻測試時（如表2所示），鉗位電路不能跳閘，因此在選擇元器件時不僅需要鉗位電壓高于500V，還要考慮工藝和溫度公差。

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PHY側注意事項

變壓器可能在浪涌期間飽和，從而大大降低電路PHY側的電壓。但是，在信號線路上安裝一個阻尼裝置來保護以太網ASICS，仍然是明智的舉措。對于增強測試，還需要限流器來提升設計可靠性，如Bours TCS HSP。

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PoE注意事項

浪涌也可以通過變壓器中心抽頭進入設計的PoE階段，所以應通過鉗位電路對PoE控制電路進行保護。直流電源路徑中通常也會有一個串聯的射頻扼流圈，但其頻率響應很高，提供的瞬態浪涌保護非常有限。鉗位電路應放置在保護器件附近，并選擇適當的尺寸，以處理到達PoE電路的電壓和電流。