VoIP保護(hù)的重要性

VoIP（語音IP）或互聯(lián)網(wǎng)電話技術(shù)是指通過互聯(lián)網(wǎng)（而非公共交換電話網(wǎng)絡(luò)，亦即PSTN）傳送的通信服務(wù)——語音、傳真和/或語音、信息應(yīng)用。發(fā)送互聯(lián)網(wǎng)電話呼叫所涉及的基本步驟包括將模擬語音信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字語音信號(hào)和將信號(hào)壓縮成互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）信息包以便通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行傳輸，接收端的步驟則剛好相反。由于是在互聯(lián)網(wǎng)上運(yùn)行，所以VoIP具有極低的電話費(fèi)成本，唯一的費(fèi)用就是PNET費(fèi)用。其將會(huì)成為全世界IDD長(zhǎng)途通話領(lǐng)域極為常見的傳輸手段。

最近，VoIP一般利用ITG（互聯(lián)網(wǎng)電話網(wǎng)關(guān)）/VoIP網(wǎng)關(guān)通過IP來傳輸語音。VoIP網(wǎng)關(guān)具有如下幾種連接端口。

● FXO（外部交換局）：它是一個(gè)直接連到PSTN的雙線式連接端口。

● FXS（外部交換站）：它通過RJ-11聽筒塞孔與終端設(shè)備相連，如普通電話。

● 以太網(wǎng)端口：它通過RJ-45端口連接到PC或xDSL調(diào)制解調(diào)器上。

● USB端口：它連接外部USB器件，如讀卡器、3G HSDPA卡、閃存等。

● 電源端口：它通常是12V外接電源的輸入端口。

主流VoIP支持單/雙通道FXS，并且市場(chǎng)上也出現(xiàn)過通道多達(dá)30條的FXS。最新開發(fā)的VoIP則具有內(nèi)置式路由器和Wi-Fi連接功能，可以通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)VoIP到xDSL的無線連接，從而增強(qiáng)了其在接入點(diǎn)覆蓋范圍內(nèi)的移動(dòng)性。并且，還有向POE（以太網(wǎng)供電）轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)，這樣無須外部電源即可驅(qū)動(dòng)VoIP。

圖1 典型VoIP架構(gòu)

由于上述這些端口與外界相連時(shí)不斷有浪涌事件發(fā)生，且這些ITE信息技術(shù)設(shè)備被連至需要符合電信管理標(biāo)準(zhǔn)的電信網(wǎng)絡(luò)，所以不得不使用保護(hù)器件來保護(hù)這些端口。

每個(gè)國(guó)家都有各自的安全標(biāo)準(zhǔn)，如美國(guó)的Telecordia GR1089-Core和UL60950，國(guó)際通用的ITU-T K.20/K.21（國(guó)際電信聯(lián)盟）和中國(guó)的YD/T993、950標(biāo)準(zhǔn)。不同的標(biāo)準(zhǔn)要求保護(hù)器件、技術(shù)和拓?fù)渚哂胁煌�的穩(wěn)定性狀態(tài)。通過比較我們發(fā)現(xiàn)，符合美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的保護(hù)器的抵御能力要比符合國(guó)際電信聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)的高，更比符合中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的為高。在大部分情況下，符合美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的保護(hù)解決方案基本上都能通過ITU-T K.2x標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定的大多數(shù)測(cè)試條件。

為了設(shè)計(jì)出最合適的VoIP保護(hù)解決方案，了解保護(hù)器的各種浪涌等級(jí)和保護(hù)電壓就很重要。常見浪涌電壓電平如表1所示

幾種解決方案

1 SLIC（用戶線接口電路）保護(hù)

● 固定電壓?jiǎn)蜗虮Ｗo(hù)器（SIDACtor）+PTC

圖2固定電壓?jiǎn)蜗虮Ｗo(hù)器配合PTC

其中，過壓（OV）保護(hù)采用工作電壓為-90V的P1101DF-1（固定電壓?jiǎn)蜗虮Ｗo(hù)器）；過流（OC）保護(hù)采用250S130（PTC）×2或Telelink保險(xiǎn)絲0461 1.25A×2。

FXS要求SLIC保護(hù)器能夠?qū)⒍嘤嗟睦擞哭D(zhuǎn)移到SLIC T/R線路中。這是利用P1101DF-1的單向特性完成的。線路中出現(xiàn)的正浪涌將被反并聯(lián)二極管轉(zhuǎn)移到SIDACtor P1101DF-1中，而負(fù)浪涌則被SCR轉(zhuǎn)移到SIDACtor P1101DF-1。P1101DF-1的浪涌能力符合ITU-T K.21浪涌的要求。然而，如果要求OV+OC組合符合TIA-968浪涌的要求或通過更高級(jí)的ITU-T浪涌測(cè)試，則需要一定的線路電阻。

正常情況下，1個(gè)電阻高于30Ω的CPTC（陶瓷正溫度系數(shù)電阻器）就能夠處理大多數(shù)情況。精確的保護(hù)器件高度依賴于終端市場(chǎng)和實(shí)際的浪涌條件。

● 電池跟蹤浪涌保護(hù)器+PPTC

其中，OV采用Battrax電池跟蹤保護(hù)器——一種雙重負(fù)電池跟蹤保護(hù)器。器件可以跟蹤電池電壓變化，并提供V+Vgt的保護(hù)電壓。Vgt是二極管+2 pn結(jié)的正向電壓差，即2.1V左右。

圖3 Battrax器件的V-I特性

Battrax器件提供僅負(fù)跟蹤或±V取決于電池電壓的正/負(fù)組合跟蹤。

圖4 Battrax保護(hù)器結(jié)構(gòu)

正浪涌被反并聯(lián)二極管轉(zhuǎn)移到地面上；Battrax保護(hù)器的柵極（Vref）引腳被連接到SLIC Vbat引腳上，這樣它就可以跟蹤SLIC電池電壓的變化。

2 線路保護(hù)-FXO端口

這是T-R線路的保護(hù)機(jī)制。典型保護(hù)是通過添加OC+OV來完成的，如圖5所示。

圖5 用SIDACtor完成FXO端口保護(hù)

具體解決方案為：OV采用SIDACtor P3100SB，OC采用PPTC 250R180或Telelink保險(xiǎn)絲4611.25。

3 以太網(wǎng)保護(hù)

為以太網(wǎng)端口提供保護(hù)功能的需求在不斷增長(zhǎng)。由于該以太網(wǎng)是一種快速數(shù)據(jù)端口，并且100 Base-T，甚至1000 Base-T（千兆位級(jí)）以太網(wǎng)在該端口中都很常見，所以當(dāng)以太網(wǎng)符合樓宇內(nèi)或樓宇間要求時(shí)保護(hù)機(jī)制就不相同。

● 樓宇內(nèi)以太網(wǎng)設(shè)計(jì)

芯片保護(hù)陣列SP03-3.3是一個(gè)理想的、具有樓宇內(nèi)保護(hù)功能的解決方案。它的最大變位電壓為3.3V，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于以太網(wǎng)數(shù)字信號(hào)的最大值。它為共模和差分浪涌事件提供了全面保護(hù)，并且其低關(guān)閉狀態(tài)電容有助于保持快速以太網(wǎng)的信號(hào)完整性。SP03-3.3具有100A（2/10）浪涌能力，這超過了GR1089樓宇內(nèi)浪涌電流的要求。

圖6 樓宇內(nèi)以太網(wǎng)保護(hù)器件SP03-3.3

圖7 樓宇間以太網(wǎng)保護(hù)器件SEP

● 樓宇間以太網(wǎng)設(shè)計(jì)

跟樓宇內(nèi)以太網(wǎng)不同，樓宇間以太網(wǎng)由于暴露在戶外環(huán)境，所以具有高浪涌能量100A（10/1000）浪涌功能保護(hù)。對(duì)于用于實(shí)現(xiàn)超高浪涌能力的芯片保護(hù)陣列技術(shù)來說，這是不可行的。SEP（SIDACtor以太網(wǎng)保護(hù)）是一款新發(fā)明的器件，用于實(shí)現(xiàn)高浪涌和快速以太網(wǎng)線路保護(hù)。它為以太網(wǎng)線路提供了平衡保護(hù)，并且通過將偏置引腳（引腳7）連接到系統(tǒng)電源上來提供恒定電容。由于電容穩(wěn)定，所以可以保持以太網(wǎng)信號(hào)的信號(hào)完整性。

4 USB端口

SP300x是一種芯片保護(hù)陣列，提供4線式ESD保護(hù)。它具有0.65pF的超低電容與符合IEC61000-4-2規(guī)定的15kV/8kV ESD水平。

5 電源端口

由于該電源端口會(huì)經(jīng)歷熱插拔的情況，所以這樣會(huì)讓很高的浪涌電流流入電源端口，進(jìn)而損壞下列敏感電子元件。

圖8 USB端口保護(hù)器件SP300x

推薦解決方案：PPTC 30R或1206/1812 PPTC+TVS二極管P6SMJ。

結(jié)語

VoIP產(chǎn)品是一種具有不同類型通信端口的電信設(shè)備，發(fā)生ESD和浪涌危險(xiǎn)的幾率很高。由于電信制造商需要為終端用戶提供可靠的產(chǎn)品，所以VoIP產(chǎn)品在各種天氣條件下都必須能夠正常運(yùn)行，因此，VoIP保護(hù)要求就不能忽視，否則會(huì)影響制造商的品牌形象。

隨著通信設(shè)備重要性的提高，市面上比較大規(guī)模的電路保護(hù)供應(yīng)商會(huì)有開發(fā)新的保護(hù)解決方案來滿足不斷變化的需求。特別是一些在業(yè)界上歷史較悠久的供應(yīng)商，會(huì)提供可以滿足各種端口保護(hù)要求的保護(hù)解決方案。上述解決方案只是這些解決方案中的一部分，并且都只適于一般情況。

作者：Littelfuse公司 Teddy To 來源：21ic