(Luận văn thạc sĩ hcmute) nghiên cứu và mô phỏng thiết bị chống sét lan truyền trên mạng máy tính và đường dây điện thoại

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐỖ BÌNH DƯƠNG NGHIÊN CỨU VÀ MƠ PHỎNG THIẾT BỊ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRÊN MẠNG MÁY TÍNH VÀ ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN THOẠI NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2005 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐỖ BÌNH DƯƠNG NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG THIẾT BỊ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRÊN MẠNG MÁY TÍNH VÀ ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN THOẠI CHUYÊN NGÀNH : THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN MÃ SỐ NGÀNH : 60 52 50 Tp.Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2005 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG THIẾT BỊ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRÊN MẠNG MÁY TÍNH VÀ ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN THOẠI CHUYÊN NGÀNH : THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN MÃ SỐ NGÀNH : 60 52 50 Họ tên học viên : ĐỖ BÌNH DƯƠNG Người hướng dẫn: TS QUYỀN HUY ÁNH Tp.Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2005 Luan van CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH o0o Cán hướng dẫn khoa học : TS QUYỀN HUY ÁNH Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn thạc só bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Ngày tháng năm 2005 Luan van LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến TS Quyền Huy Ánh, người Thầy tận tình trực tiếp hướng dẫn, cung cấp tài liệu quan trọng, định hướng sửa chữa thiếu sót suốt trình nghiên cứu để hoàn thành luận văn Tôi xin cảm ơn q Thầy Cô Bộ môn Điện – Điện Tử thuộc Trung Tâm Việt Đức Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật động viên, góp ý tạo điều kiện tối đa cho thực luận văn Trong suốt trình thực luận văn này, nhận lời hỏi thăm, động viên nhiệt tình anh chị học viên lớp Cao Học khóa ngành thiết bị mạng nhà máy điện, bạn đồng nghiệp gia đình Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện để hoàn thành tốt luận văn Học viên thực Luan van Mục lục MỤC LỤC Trang Mục lục Chương Chương Chương Chương Chương Mở đầu I Đặt vấn đề II Giới thiệu phần tử bảo vệ III Giới hạn đề tài Mạng LAN 1.1 Giới thiệu 1.2 Các phương pháp truyền liệu 1.3 Cấu trúc mạng LAN 1.4 Các thiết bị mạng LAN Đường dây điện thoại 2.1 Giới thiệu 2.2 Băng thông đường dây điện thoại 2.3 Mạng điện thoại công cộng PSTN Phần tử bảo vệ GDT 3.1 Giới thiệu 3.1.1 Bảo vệ điện thoại/fax/modem 3.1.2 Bảo vệ đường dây tín hiệu 3.1.3 Các dạng mạch bảo vệ 3.2 Cấu trúc GDT 3.3 Các thông số kỹ thuật 3.4 Nguyên lý bảo vệ 3.5 Trạng thái đáp ứng Điốt Zener – Zener TVS 4.1 Chất bán dẫn chế dẫn điện 4.1.1 Mạng tinh thể liên kết hoá trị 4.1.2 Bán dẫn loại N bán dẫn loại P 4.1.3 Mối nối P-N trạng thái cân 4.2.4 Mối nối P-N có điện áp 4.2 Đặc tính V-I điốt Zener 4.2.1 Đặc tính thuận chiều 4.2.2 Đặc tính đánh thủng 4.3 Trở kháng Zener 4.4 Hệ số nhiệt độ 4.5 Công suất suy hao Học viên : Đỗ Bình Dương 7 11 13 13 18 18 18 19 20 22 23 25 27 27 28 29 30 30 32 33 33 35 35 Trang Luan van Muïc luïc Chương Chương Chương Chương 4.6 Điện dung Zener 4.7 Zener triệt xung áp lan truyền (Zener TVS) 4.7.1 Giới thiệu 4.7.2 Các thông số 4.7.3 Đặc tính kẹp điện áp 4.7.4 Công suất xung đỉnh – ảnh hưởng nhiệt độ 4.7.5 Dung kháng Mô tả TSPD 5.1 Tổng quát Thyristor 5.2 Cấu tạo hoạt động 5.3 Các thông số 5.4 Hoạt động TSPD 5.5 Cấu tạo TSPD 5.6 Mô hình TSPD dùng cho mô Các tiêu chuẩn viễn thông 6.1 Tiêu chuẩn GR 1089 6.1.1 Các kiểm tra thiết bị bảo vệ áp 6.1.2 Kiểm tra xung sét cấp thứ 6.1.3 Kiểm tra xung sét cấp thứ 6.1.4 Kiểm tra giới hạn dòng 6.2 Tiêu chuẩn ITU-T K20 K21 6.3 Tiêu chuẩn TIA-968-A (FCC part 68) 6.3.1 Kiểm tra áp 6.3.2 Xung áp dây Tip Ring (Metallic) 6.3.3 Xung áp dây Tip Ring với đất (Longitudinal) 6.4 Tiêu chuẩn UL60950 Bảo vệ phối hợp phần tử bảo vệ 7.1 Bảo vệ áp 7.2 Bảo vệ dòng 7.3 Bảo vệ sơ cấp 7.4 Bảo vệ thứ cấp 7.5 Phối hợp bảo vệ Bảo vệ mạng Lan – Wan đường dây điện thoại 8.1 Bảo vệ mạng Lan – Wan 8.1.1 Giới thiệu 8.1.2 Bảo vệ mạng 10Base-T 8.1.3 Bảo vệ mạng 100Base-T 8.2 Bảo vệ đường dây điện thoại 8.2.1 Tổng quát 8.2.2 Điện trở dây Tip Ring Học viên : Đỗ Bình Dương 36 37 37 38 38 41 43 44 44 45 46 46 47 48 48 50 50 50 51 52 52 52 53 53 55 56 57 58 58 64 64 65 66 66 66 67 Trang Luan van Muïc lục Chương Mạch phát xung sét 9.1 Xung sét quy định theo tiêu chuẩn 9.1.1 Định nghóa thử nghiệm điện áp xung sét 9.1.2 Định nghóa thử nghiệm dòng điện xung sét 9.1.3 Dạng sóng xung tắt dần 9.2 Mô hình mạch phát xung sét Chương 10 Kết mô 10.1 Các dạng xung sét chuẩn 10.1.1 Xung sét thử theo tiêu chuẩn K20 K21 10.1.2 Xung sét thử theo tiêu chuẩn TIA-968 10.1.3 Xung sét thử theo tiêu chuẩn GR-1089 A Bảo vệ thứ cấp đường dây điện thoại TSPD 10.2 Cách thức tiến hành mô 10.3 Kết mô theo sơ đồ bảo vệ số 10.4 Kết mô theo sơ đồ bảo vệ số 10.5 Kết mô theo sơ đồ bảo vệ số 10.6 Nhận xét kết bảo vệ TSPD B Bảo vệ sơ cấp đường dây điện thoại GDT 10.7 Các sơ đồ bảo vệ maïng Lan 10.7.1 Maïng Lan 10Base-T 10.7.2 Maïng Lan 100Base-T Chương Kết luận đề nghị Tài liệu tham khảo Học viên : Đỗ Bình Dương 69 69 70 70 71 75 75 76 77 78 79 80 85 88 89 91 93 93 94 96 98 Trang Luan van Chương mở đầu CHƯƠNG MỞ ĐẦU I ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày thiết bị truyền liệu nói chung trở nên dễ nhạy cảm với xung điện áp độ Các IC, chip ngày nhỏ có điện áp hoạt động thấp nên chúng dễ bị hư hỏng xung điện áp Một số bị hư hỏng với xung điện áp khoảng 20V Có nhiều nguồn gây xung điện áp độ tác động vào đường truyền cảm ứng sét, cảm ứng đường dây AC, phóng điện tónh điện ESD Mặc dù thời gian tác động ngắn chúng có lượng lớn Cơ sở hạ tầng viễn thông, đặc biệt hệ thống dây thường trời dễ bị tác động nguồn nhiễu trên, đặc biệt sét cảm ứng sét Năng lượng lớn sét tạo độ hệ thống lân cận Những tình truyền sét đánh tạo độ lan truyền nhanh hệ thống điện thoại hay mạng máy tính Điện áp hàng trăm, hàng ngàn vôn tạo độ làm hư hỏng thiết bị viễn thông hay máy tính Theo thống kê số xung sét có cường độ vượt 200kA, giá trị thường sử dụng nghiên cứu sét đánh trực tiếp Các nghiên cứu IEEE cho thấy độ cảm ứng sét hệ thống điện thoại thường khoảng vài kV xung dòng 1kA Các xung sét nguồn gây độ thường gặp hệ thống máy tính hay viễn thông Dòng sét chạy dây dẫn sét đánh hay vào cáp ngầm qua dòng điện tản đất Bởi đường dây điện thoại thường dùng chung trụ, chung tuyến hay chung cọc nối đất với đường dây AC nên thường xuyên xuất dòng điện cảm ứng có giá trị đo dây Tip Ring Các độ điện áp hay dòng điện thường xảy đường dây điện thoại hai dạng là: độ dây Tip, Ring với đất (longitudinal) độ xảy dây Tip Ring (metallic) Các bảo vệ thường chia làm loại bảo vệ thứ cấp bảo vệ sơ cấp Các bảo vệ sơ cấp có khả chịu công suất lớn nhiều so với bảo vệ sơ cấp nhiên chúng có ngưỡng tác động xác Các bảo vệ sơ cấp thường lắp đặt tổng đài đầu vào tòa nhà thường tài sản công ty cung cấp dịch vụ, bảo vệ thứ cấp thường lắp phía khách hàng thuê bao Các bảo vệ thứ cấp thường bao gồm bảo vệ dòng áp Trang Học viên : Đỗ Bình Dương Luan van Chương mở đầu II GIỚI THIỆU CÁC PHẦN TỬ BẢO VỆ Các thiết bị bảo vệ thường chia làm lọai bảo vệ áp bảo vệ dòng Các thiết bị bảo vệ áp thường dùng GDT (Gas Discharge Tube), MOV (Metal Oxide Varistor), TVS zener Thyristor Các thiết bị bảo vệ dòng cầu chì PPTC (Polymeric PTC) Hiện nay, Thyristor PPTC phần tử bán dẫn bảo vệ tin cậy thiết bị điện tử viễn thông Dưới giới thiệu tóm tắt số đặc điểm phần tử bảo vệ này:  GDT (Gas Discharge Tube) ống phóng khí thường có dạng cực cực điện cực giữ khoảng cách gần đặt ống có đầy khí Khi có điện áp cao đặt vào điện cực vượt giá trị định mức khí bên bị ion hóa xuất dòng điện chạy qua điện cực trạng thái không dẫn (off) điện trở ống phóng khí cao, dẫn giá trị điện trở giảm xuống Các GDT có thời gian đáp ứng chậm giải thoát lượng xung lớn có điện dung nhỏ từ đến 1,2pf Tuy nhiên chúng thường bị hư hỏng sau vài trăm lần tác động  MOV (Metal Oxide Varistor) phần tử bảo vệ thông dụng, rẻ tiền, bền khả dẫn dòng lượng lớn mà không hư hỏng Tuy nhiên sau lần MOV tác động khả chúng bị suy giảm Chúng có đáp ứng chậm phần tử bảo vệ bán dẫn  TVS diode (Transient Voltage Suppressor Diode) diode chế tạo đặc biệt dùng cho bảo vệ áp Chúng có đặc tính điện áp hoạt động điện áp kẹp thấp, thời gian đáp ứng nhanh tác động  TSPD (Thyristor Surge Protective Device) phần tử bảo vệ có cấu tạo bán dẫn tin cậy Chúng dùng nhiều thiết bị điện tử viễn thông dùng cho mục đích bảo vệ áp Chúng gồm có cực có khả dẫn dòng xung lớn có áp độ hai cực  PPTC phần tử dùng bảo vệ dòng mạch việc tăng giá trị điện trở xảy áp độ Chúng có hai ưu điểm lớn là: bảo vệ không gây nhiệt điện trở đường dây tác động giới hạn dòng không gây hở mạch Và hết độ giá trị điện trở chúng trở lại bình thường (self resetting)  Cầu chì: xảy dòng cầu chì đứt làm hở mạch để bảo vệ thiết bị Chúng dễ kiểm tra thay bị đứt, chúng Trang Học viên : Đỗ Bình Dương Luan van Chương 10 Kết mô 300V 250V 200V 150V 100V 50V 0V 0s 0.5us 1.0us V(U18:MT1,U18:MT2) 1.5us 2.0us 2.5us 3.0us Time Hình 10.44 Dạng sóng áp sau TSPD 500V 375V 250V 125V 0V 0s 0.5us 1.0us V(U21:MT1,U21:MT2) 1.5us 2.0us 2.5us 3.0us Time Hình 10.45 Dạng sóng áp sau TSPD 400V 300V 200V 100V 0V 0s 0.5us 1.0us V(U22:MT1,U22:MT2) 1.5us 2.0us 2.5us 3.0us Time Hình 10.46 Dạng sóng áp sau TSPD Trang 86 Học viên : Đỗ Bình Dương Luan van Chương 10 Kết mô 10.4.2 Xung thử 1500V-10/160s Sơ đồ mạch: L1 D1 R2 R5 25 MT2 R1 6.3 R3 TSPD TSPD MT1 TSPD MT1 MT2 1 1080 50u MT2 C1 5.2 10uH MT1 U1 R6 25 Hình 10.47 Sơ đồ mạch thử xung 1500V-10/160s 1.4KV 300V 1.2KV 1.0KV 200V 0.8KV 0.6KV 100V 0.4KV 0.2KV 0V 0V 0s 50us 100us V(U25:MT1,U25:MT2) Time 0s 150us 200us V(R3:2) 1.0us 2.0us V(U25:MT1,U25:MT2) Time 3.0us Hình 10.49 Dạng sóng áp đầu sau TSPD Hình 10.48 Dạng sóng xung sét ngõ vào mạch dạng áp đầu sau TSPD 500V 1.4KV 1.2KV 375V 1.0KV 0.8KV 250V 0.6KV 0.4KV 125V 0.2KV 0V 0V 0s 50us V(U27:MT2,U26:MT2) 0s 100us 150us V(R3:2,0) Time Hình 10.50 Dạng sóng xung sét ngõ vào mạch dạng áp đầu sau TSPD 1.0us 2.0us V(U27:MT2,U26:MT2) Time 3.0us Hình 10.51 Dạng sóng áp đầu sau TSPD Trang 87 Học viên : Đỗ Bình Dương Luan van Chương 10 Kết mô phoûng 1.4KV 400V 1.2KV 1.0KV 300V 0.8KV 0.6KV 200V 0.4KV 0.2KV 100V 0V 0s 50us 100us V(R5:2,U31:MT1) Time 150us V(R3:2,0) 0V 0s 1.0us 2.0us V(R5:2,U31:MT1) Time Hình 10.52 Dạng sóng xung sét ngõ vào mạch dạng áp đầu sau TSPD 3.0us Hình 10.53 Dạng sóng áp đầu sau TSPD 10.5 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG THEO SƠ ĐỒ BẢO VỆ SỐ (tiêu chuẩn TIA-968) 10.5.1 Xung thử 800V-10/560s Sơ đồ mạch L1 D1 R2 R5 36uH C1 25 MT2 5.2 R1 50u 27.1 TSPD R3 MT1 U1 TSPd 1080 MT2 MT1 MT2 0 R6 MT1 TSPD 25 Hình 10.54 Sơ đồ mạch bảo vệ số Trang 88 Học viên : Đỗ Bình Dương Luan van Chương 10 Kết mô Theo sơ đồ bảo vệ số 3, điện áp TSPD giảm nửa nên ta cần sử dụng TSPD có thông số: VDRM(V) 140 IH(mA) 270 IDRM(A) 0,5 VT(V) 1,53 TON(ns) 400V 300V 200V 100V 0V 0s 0.5us 1.0us V(U42:MT2,U43:MT1) 1.5us 2.0us 2.5us 3.0us Time Hình 10.55 Dạng sóng áp đầu theo sơ đồ bảo vệ số 10.5.2 Kết xung thử 1500V-10/160s 400V 300V 200V 100V 0V 0s 0.5us 1.0us V(U42:MT2,U43:MT1) 1.5us 2.0us 2.5us 3.0us Time Hình 10.56 Dạng sóng áp đầu 10.6 NHẬN XÉT KẾT QUẢ BẢO VỆ BẰNG TSPD a Sơ đồ bảo vệ số – triệt điện áp dây Tip Ring (metallic): - Các dạng sóng nhận TSPD cho thấy khả cắt xung áp TSPDø xác Với TSPD có VDRM 240V điện áp xung sét tăng lên đến khoảng 254V bị cắt xuống giá trị an toàn điện áp dư sau tác động khoảng 20V Với TSPD có VDRM 280V xung sét tăng lên khoảng 300V bị cắt xuống giá trị khoảng 20-25V TSPD có VDRM 300 V Trang 89 Học viên : Đỗ Bình Dương Luan van Chương 10 Kết mô - - cắt xung khoảng 320V Như thời gian chuyển từ trạng thái off sang trạng thái tác động TSPD nhanh (nanôgiây), ưu điểm lớn TSPD Thời gian từ điện áp xung sét tăng lên TSPD cắt kéo dài khoảng từ 0,6s tới 1,7s tuỳ thuộc vào sóng xung thử Khi TSPD cắt xung sét nhận thấy biên độ điện áp xung sét ngõ mạch phát xung bị suy giảm khoảng 300V- 400V, điều ảnh hưởng điện trở dây Tip Ring cộng với tổng trở nguồn phát xung sét Các TSPD cần chọn có giá trị VDRM cho hoàn toàn không tác động đường dây có mức điện áp cao đổ chuông Với số đường dây điện thoại đổ chuông điện áp vào khoảng 270V sử dụng TSPD có VDRM 240V b Sơ đồ bảo vệ số – triệt điện áp dây Tip Ring với đất (kết hợp dạng metallic longitudinal): - Mạch có khả triệt xung sét lan truyền với điện áp chênh lệch dây Tip với đất điện áp chênh lệch dây Ring với đất xảy áp dây Tip Ring - Cần sử dụng tới TSPD cho mạch bảo vệ làm giá thành mạch tăng lên - Với xung thử 10/560 TSPD1 cắt thời điểm 1s, TSPD cắt 1,1s TSPD cắt thời điểm 1,16s Điều cho thấy với xung sét lan truyền TSPD phụ thuộc vào tốc độ tăng trưởng xung sét giá trị VDRM TSPD c Sơ đồ bảo vệ số – triệt điện áp dây Tip Ring với đất - Là sơ đồ mở rộng sơ đồ bảo vệ số - Ở dạng sơ đồ bảo vệ giá trị điện áp trạng thái off (VDRM) TSPD nửa, cần sử dụng TSPD có trị số VDRM nhỏ nửa so với TSPD sơ đồ bảo vệ số số Cụ thể, sơ đồ mạch mô sử dụng TSPD có VDRM = 140V - Giá trị điện áp dư sau TSPD tác động cao so với sơ đồ bảo vệ số số 2, chúng vào khoảng 25V (hình 10.55) khoảng 50V (hình 10.56 ) Trang 90 Học viên : Đỗ Bình Dương Luan van Chương 10 Kết mô B BẢO VỆ SƠ CẤP ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN THOẠI BẰNG GDT Theo sơ đồ nguyên lý bảo vệ chống áp cho đường dây điện thoại (hình 8.4) GDT thường lắp đặt phần bảo vệ sơ cấp tức phía nhà cung cấp dịch vụ hay tổng đài, theo tiêu chuẩn ITU-T K20 áp dụng cho thiết bị bảo vệ phía sơ cấp thiết bị cắt xung sét phải có khả cắt xung sét lan truyền có biên độ 4Kv dạng sóng 10/700s mà không bị hư hỏng hoạt động tốt sau kiểm tra Để khảo sát đặc tuyến bảo vệ GDT có xung sét lan truyền đường dây ta sử dụng GDT hãng Siemens có thông số sau: Loại FS08 -X1 Vbreak 800 V Vglow 80V Varc 18 V Iglow 0.8 A Cách thức tiến hành : Sơ đồ mạch phát xung sét thử theo hình 10.1 Dạng sóng xung sét thử 4Kv, 10/700s theo hình 10.2 GDT có thông số bảng Tiêu chuẩn thử áp dụng ITU- T K20 Sơ đồ mạch mô phỏng: R2 R3 25 15 1 U126 R1 50 U48 GDT C1 20u C2 0.2u V Hình 10.57 Sơ đồ mạch mô bảo vệ sơ cấp GDT Trang 91 Học viên : Đỗ Bình Dương Luan van Chương 10 Kết mô Kết sau mô : 4.0KV SONG XUNG SET DAU VAO 2.0KV SONG RA SAU GDT 0V 0s 100us V(U48:1) 200us V(R3:1) 300us 400us 500us 600us 700us Time Hình 10.58 Dạng sóng xung sét đầu vào dạng sóng áp sau GDT 1.0KV 0.5KV 0V 0s 1.0us V(U48:1) 2.0us 3.0us 4.0us 5.0us Time Hình 10.59 Dạng sóng áp sau GDT Nhận xét: Biên độ xung sét bị cắt giảm từ 4Kv xuống khoảng 950 V Sau GDT tác động tồn điện áp dư khoảng 100V Như điện áp dư lớn so với giá trị điện áp dư TSPD Tuy nhiên chúng tồn thời gian ngắn khoảng vài trăm s tắt Dạng sóng điện áp sau GDT có dạng gần giống dạng sóng đầu TSPD Điều hoàn toàn xác GDT TSPD xếp vào nhóm gọi nhóm thiết bị chuyển mạch (Switching), chúng có dạng sóng khác hẳn so với thiết bị bảo vệ áp cách kẹp điện áp (clamping) MOV Zener TVS Trang 92 Học viên : Đỗ Bình Dương Luan van Chương 10 Kết mô 10.7 CÁC SƠ ĐỒ MẠCH BẢO VỆ MẠNG LAN Đối với mạng Lan mạng truyền liệu lắp đặt nhà, đó, tiêu chuẩn thử xung sét lan truyền theo tiêu chuẩn GR 1089 Xung sét thử xung 2/10s với biên độ xung 800V 10.7.1 Mạng Lan 10base-T : Sơ đồ bảo vệ dạng Metallic: Hình 10.60 Sơ đồ bảo vệ mạng Lan 10Base-T (Metallic) * Thông số TSPD: - VDRM : 58V - IH: 150mA - IDRM:5A - Co: 50pF - VT: 4V *Sơ đồ mạch mô phỏng: R2 U1 R5 4.4 C1 10u 25 MUR1100 MUR1100 D2 R1 1.4 R3 D1 MT2 100 MT1 TSPD C2 0.002U R6 25 Hình 10.61 Sơ đồ mạch thử xung sét mạng Lan 10Base Trang 93 Học viên : Đỗ Bình Dương Luan van Chương 10 Kết mô 80V 70V 60V 50V 40V 30V 20V 10V 0V 0s 0.5us V(D2:1,R6:2) 1.0us 1.5us 2.0us 2.5us 3.0us Time Hình 10.62 Dạng sóng áp khỏi mạch - biên độ xung 800V 10.7.2 Mạng Lan 100base-T : R2 U1 R5 4.4 C1 10u 25 MUR1100 MUR1100 D2 R1 1.4 R3 D1 TSPD C2 0.002U MT1 MT2 100 D3 MUR1100 R6 D4 MUR1100 25 Hình 10.63 Sơ đồ mạch thử xung sét mạng Lan 10Base 80V 40V 0V 0s 0.5us 1.0us V(D1:2,D3:1) 1.5us 2.0us 2.5us 3.0us Time Hình 10.64 Dạng sóng áp khỏi mạch - biên độ xung 800V Trang 94 Học viên : Đỗ Bình Dương Luan van Chương 10 Kết mô Nhận xét: - Sử dụng sóng xung sét theo tiêu chuẩn GR 1089, với dạng sóng 2/10s– biên độ 800V - Kết áp nhận mạng Lan 10Base mạng Lan 100Base cho thấy dạng sóng xung điện áp bị cắt khoảng 62V thời điểm 0,6s Thời gian cắt xung nhanh, từ điện áp xung đạt giá trị VDRM TSPD đến TSPD cắt xung nhỏ (nanô giây) - Sau TSPD tác động tồn mạch điện áp dư khoảng 50V Do mạch mắc thêm điện trở phối hợp với tổng trở mạch để giảm giá trị điện áp dư Trang 95 Học viên : Đỗ Bình Dương Luan van Chương Kết luận đề nghị KẾT LUẬN Trong thời gian giao thực đề tài : nghiên cứu mô thiết bị chống sét lan truyền mạng máy tính đường dây điện thoại, đề tài hoàn thành tiến độ đề đạt kết theo yêu cầu nhiệm vụ đặt cho đề tài là: khảo sát đặc điểm mạng máy tính đường dây điện thoại, nghiên cứu phần tử bảo vệ chống sét lan truyền thực mô tả hành vi chúng xung sét chuẩn Việc hiểu rõ đặc tính thiết bị chống sét lan truyền giúp sử dụng đúng, thử nghiệm sơ đồ mạch bảo vệ, phối hợp bảo vệ đánh giá hiệu thiết bị bảo vệ Thời gian thực đề tài không nhiều thân cố gắng thực khối lượng công việc nghiên cứu lớn từ tìm tài liệu, đọc hiểu, thực mô biên soạn Trong đó, có nhiều kiến thức mẻ thú vị thân Đề tài tìm hiểu tiêu chuẩn hành áp dụng cho thiết bị bảo vệ mạng máy tính đường dây điện thoại (một phần mạng viễn thông), tìm hiểu sơ đồ mạch bảo vệ phối hợp phần tử bảo vệ sơ cấp thứ cấp, đặc điểm phần tử bảo vệ GDT, TVS diode TSPD thực mô đáp ứng phần tử GDT TSPD Trong khó khăn việc tìm kiếm mô hình để mô phần tử bảo vệ GDT TVS, đặc biệt TSPD phần tử bảo vệ chống áp so với phần tử bảo vệ truyền thống MOV Trong thư viện phần mềm Orcad-Pspice phần tử Trong sơ đồ mạch bảo vệ cho mạng máy tính đường dây điện thoại TSPD phần tử bảo vệ Do đề tài tập trung khảo sát đáp ứng TSPD với dạng xung sét khác theo tiêu chuẩn ITU-T K20 K21, GR 1089, TIA-968 UL 6090 Các TSPD có nhiều ưu điểm : không bị bào mòn GDT, thời gian chuyển mạch nhanh, khả cắt xung áp xác Do đó, TSPD phần tử bảo vệ thiếu tất bảo vệ chống áp Chúng phần tử bảo vệ chống áp lan truyền xung sét gây tin cậy mạng máy tính điện thoại hay tổng đài viễn thông Điểm đề tài  Tạo dạng sóng xung sét chuẩn 2/10s, 10/700s, 10/160s, 10/560s với biên độ 800V, 1000V, 1500V, 2500V 4000V  Đã thực mô đáp ứng GDT TSPD Hạn chế đề tài  Chưa thực mô đáp ứng phần tử bảo vệ dòng khó khăn mô hình Trang 96 Học viên : Đỗ Bình Dương Luan van Chương Kết luận đề nghị  Chưa áp dụng mô tất dạng sóng chuẩn Hướng phát triển đề tài  Thực nghiên cứu khảo sát thiết bị bảo vệ dòng PPTC cầu chì  Thực mô phần tử PPTC cầu chì  Khảo sát ảnh hưởng điện dung thân phần tử mô có đáp ứng xung độ  Khảo sát đáp ứng phần tử bảo vệ với tất dạng sóng chuẩn -o0o Trang 97 Học viên : Đỗ Bình Dương Luan van Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [25] Tomi Engdahl, Telephone line surge protection, ePanorama.net , 1996 ITW Linx Surge Protection Solutions corp, 2003 World Productc Inc, Transient voltage supression diodes, 2005 Tomi Engdahl, Telephone ringing circuits, ePanorama.net , 2000 Onsemi, TVS/Zener theory and design considerations Hanbook, 2001 www.keison.com, The coordinated Protection Strategy Micheal J.Maytum, Coordination of building entrance and telecom equipment protection, september-2002 MTL surge technologies, Application Note TAN 1001, TAN 1002, TAN 1007 Kent Walters & Mel Clark, Microsemi Scottsdale, MicroNotes series 105 K.L.Poland, TT-Basic transmission Theory Bourns.Inc, Selection guide telecom circuit protection ,2002 Alfredo Ochoa- Alex Lara,Onsemi, AND8057 Options for lowering the capacitance in TSPD devices, march-2001 Onsemi, Thyristor Surge protectors MMT20B350t3, march-2004 Alfredo Ochoa- Alex Lara,Onsemi, AND8022Thyristor Surge protective device TSPD , june-2000 Raychem Circuit Protection Devices, ITU-T Recommendations 75 Maxim, Application notes Secondary surge protection design, march2003 Onsemi, Thyristor Theory and Design Considerations Handbook , HBD855/D Jun-2005 Littelfuse, Inc Sidactor Data Book and Design Guide, 2004 Tim Ardley, Protecting Plain Old Telephone Customer Premise Equipment with a TISP , 2003 Litellfuse, SIDAC application notes Littelfuse, GDT application notes Epcos AG, applicaton notes Surge arrester Littlefuse web page, Total Circuit Protection, , November 1998 Raychem Circuit Protection , Intrabuilding Protection Requirements Application Note www.ttiinc.com , Circuit protection guide TTI Udo Steinebrunner Diotec GmbH, Germany, Overvoltage Protection of Devices and Circuits using TVS Diodes Trang 96 Học viên : Đỗ Bình Dương Luan van Tài liệu tham khảo [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] John Keller, Transient Voltage Surge Suppression Basics, Georgia Institute of Technology January, 2003 WORLD PRODUCTS INC Gas Tube Arrestors Cisco CCIE Fundamentals: Network Design Cermetek Microelectronics, Inc Document No 611-0175 Rev B Application Note #175 Surge Protection Guidelines and Recommendations, 2002 Richard Whitehead, Dick Tung-Implementing Tip and Ring Protection Circuitry, september 1999 EXAR, revision 1.5, TAN-54 Lightning and Power Cross Protection for Telecom Circuits Onsemi, MR2520L Overvoltage Transient Suppressor, Rev 1, December, 2002 O.M Clark, “A Guide For Transient Suppression Using The Transzorb™ TVS,” General Semiconductor Industries, Inc application note, Tempe, AZ, 1986 Steve Hageman, Model Transient Voltage Suppressor Diodes Steven Boggs And Hideyasu Andoh, A statistical approach to prediction of zno arrester element characteristics, IEEE transactions on power delivery, vol 16, no 4, october 2001 A.M Gole, D.W Durbak, E.H Camm, Modeling Guidelines for Switching Transients, IEEE PES Switching Transients Task Force 15.08.09.03 Daniel W Durbak, Member, IEEE, Surge Arrester Modeling Agere System, Lightning protection for data line, October-1998 EAE Ewert Ahrensburg Electronic GmbH, Overvoltage and lightning protection Kazimieras Maceika1, Lightning Protection of Electronic Data Processing Systems, Scientific Proceedings of RTU Series Telecommunications and Electronics, 2003, vol.3 Technical Literature Selector Guide and Cross Reference, A Listing and Cross Reference of Available Technical Literature from ON Semiconductor, BR1522/D Rev 2, Aug–2000 LittelfuseSilicon Avalanche Diodes , 1500 Watt Axial Leaded Transient Voltage Suppressors Cisco System, Introduction to LAN Protocols, Internetworking Technologies Handbook 1-58705-001-3 Trang 97 Học viên : Đỗ Bình Dương Luan van Luan van ... CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG THIẾT BỊ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRÊN MẠNG MÁY TÍNH VÀ ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN THOẠI CHUYÊN NGÀNH : THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN MÃ SỐ NGÀNH : 60 52 50 Họ... DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐỖ BÌNH DƯƠNG NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG THIẾT BỊ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRÊN MẠNG MÁY TÍNH VÀ ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN THOẠI... thiệu 1.2 Các phương pháp truyền liệu 1.3 Cấu trúc mạng LAN 1.4 Các thiết bị mạng LAN Đường dây điện thoại 2.1 Giới thiệu 2.2 Băng thông đường dây điện thoại 2.3 Mạng điện thoại công cộng PSTN Phần