JP3195228U - ネットワーク信号処理回路の雷撃防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ネットワークコネクタが雷撃によって発生した瞬間的な高電圧を受けた際、各単巻変圧器によって高電圧をフィルタリングすることができるネットワーク信号処理回路の雷撃防止装置を提供する。【解決手段】ネットワークチップ１とネットワークコネクタ２との間が処理回路３によって電気的に接続される。処理回路３には、ネットワークチップ１とネットワークコネクタ２との間に複数の回路チャンネル３１が設けられ、少なくとも１組の２つの隣り合う回路チャンネル３１上には、信号カップリングキャパシタ３２がそれぞれ電気的に接続される。信号カップリングキャパシタ３２とネットワークコネクタ２との間の少なくとも１組の２つの隣り合う回路チャンネル３１間には、並列方式によって単巻変圧器４が電気的に接続される。各単巻変圧器４は、接地側４３にそれぞれ電気的に接続される。【選択図】図２

Description

本考案は、ネットワーク信号処理回路の雷撃防止装置に関し、特に、ネットワークチップとネットワークコネクタとの間の処理回路の少なくとも１組の２つの隣り合う回路チャンネルに単巻変圧器がそれぞれ電気的に接続されることにより、ネットワークコネクタが雷撃によって発生した瞬間的な高電圧を受けるのを低減することができる雷撃防止装置に関する。

現在、コンピュータテクノロジーは、急速に発展しており、デスクトップ型パソコン又はノートブック型パソコンは、既に社会の様々な場所に普遍的に存在するようになっている。コンピュータは、更に高い演算能力、更に速い演算速度、更なる小型化を目指して発展しており、ネットワーク通信技術も急速に発展している。これにより、人々の生活、学習、仕事、娯楽などに新たな世界をもたらしている。また、人と人との間は、ネットワーク通信を介し、必要とされるリアルタイムな情報、広告宣伝、メールなどのやり取りが行われている。また、ネットワークを介し、各種情報が検索されたり、リアルタイムな通信、オンラインゲームが行われたりしており、人とネットワークとの関係は、切り離すことができない密接なものとなっている。

ネットワークは、ケーブル接続又は無線接続によってデータが伝送される。ケーブル接続の場合、ネットワークコネクタが必要とされる。ネットワークが広く運用されるにつれ、ネットワーク上で伝送されるデータ容量も増えており、ネットワーク業者は、ユーザの需要を満たすために、ネットワークの伝送速度を１０Ｍｂｐｓから１００Ｍｂｐｓ又は１Ｇｂｐｓに高めている。また、現在、光ケーブルネットワークの伝送速度は、１０Ｇｂｐｓ以上にも達している。しかし、ネットワークケーブルが雷撃を受けた場合、ネットワークケーブルが接続されたネットワークコネクタが雷撃による瞬間的な高電圧信号を受信し、瞬間的な高電圧によって処理回路上の電気的に接続された各電子素子、ネットワークチップなどが損壊し、ネットワーク信号の伝送が不安定になったり、中断したり、完全に接続できなくなったりしたりする虞がある。或いは、ネットワークチップに装着された回路基板、電子装置（コンピュータ、ハブなど）のメインボードなどが瞬間的な高電圧の衝撃を受けて故障又は損壊する虞がある。一般に、ネットワークの種類は、コンピュータがカバーする地理的範囲に基づき、ローカルエリアネットワーク、メトロポリタンエリアネットワーク、ワイドエリアネットワーク、無線ネットワーク、インターネットなどに分類される。ネットワーク信号の接続、アップロード、ダウンロードなどの伝送作業を行う際、周辺の電子素子の信号、電磁波干渉、信号中に発生するサージ現象（雷撃など）などの影響を受けやすく、これによってネットワーク信号の伝送が不安定になる。このため、ネットワークコネクタ中にフィルタ素子を設置し、信号のフィルタリング処理を行い、ノイズ、電磁波及びサージの干渉を低減する必要がある。しかし、雷撃によって発生する瞬間的な高電圧の衝撃は、完全にフィルタリングすることができず、ネットワークライン、ネットワークチップなどの電子回路及び素子が破損する虞がある。

このために、ネットワークコネクタが雷撃によって発生する瞬間的な高電圧を受け、ネットワークチップ、電子装置などが損壊し、ネットワーク信号の伝送品質が悪化したり、伝送が中断したり、接続できなくなったりする問題を解決することが求められていた。
先行技術文献としては、本出願人によって出願登録された「インターネット信号カップリングと電磁干渉を防止できる回路」(例えば特許文献１参照)が開示されている。

本考案の考案者は、当該技術に長年従事しており、上述の問題及び欠点に鑑み、関連資料を収集し、試作及び改良を幾度も重ね、ネットワーク信号処理回路が雷撃の影響を受けて高電圧が発生するのを低減することができ、ネットワークチップ又は関連する電子装置が雷撃によって破壊されるのを防止することができ、ネットワーク信号をスムーズに伝送することができるネットワーク信号処理回路の雷撃防止装置を案出した。

実用新案登録第３１８５０３４号公報

本考案の主な目的は、処理回路がネットワークチップとネットワークコネクタとにそれぞれ電気的に接続され、ネットワークチップとネットワークコネクタとの間に設けられる処理回路が複数の回路チャンネルを有し、少なくとも１組の２つの隣り合う回路チャンネルの各々に、信号カップリングキャパシタがそれぞれ電気的に接続され、信号カップリングキャパシタとネットワークコネクタとの間の少なくとも１組の２つの隣り合う回路チャンネル間に並列方式で単巻変圧器がそれぞれ電気的に接続され、各単巻変圧器が接地側にそれぞれ電気的に接続されることにより、ネットワークコネクタが雷撃によって発生した瞬間的な高電圧変化を受けた際、各単巻変圧器によって高電圧をフィルタリングすることができるネットワーク信号処理回路の雷撃防止装置を提供することにある。
本考案のもう１つの目的は、上述の単巻変圧器がコア上に巻かれたコイル巻線であり、コアは、リング形、矩形などの形状であり、コイル巻線は、コア上に巻かれ、両端が上述の２つの隣り合う回路チャンネルにそれぞれ電気的に接続されるネットワーク信号処理回路の雷撃防止装置を提供することにある。

上述の課題を解決するために、請求項１の考案は、ネットワーク信号処理回路の雷撃防止装置であって、ネットワークチップと、処理回路と、ネットワーク信号を伝送するネットワークコネクタと、を備えるネットワーク処理回路の雷撃防止装置であって、ネットワークチップは、処理回路を利用してネットワークコネクタに電気的に接続され、処理回路には、ネットワークチップとネットワークコネクタとの間に複数の回路チャンネルが設けられ、少なくとも１組の２つの隣り合う回路チャンネル上には、信号カップリングキャパシタがそれぞれ電気的に接続され、処理回路は、信号カップリングキャパシタとネットワークコネクタとの間に介在する少なくとも１組の２つの隣り合う回路チャンネルであって、前記２つの隣り合う回路チャンネル間は、瞬間的な高電圧変化を低減させる単巻変圧器が並列方式によってそれぞれ電気的に接続され、各単巻変圧器は、高電圧をフィルタリングする接地側にそれぞれ電気的に接続されることを特徴とする。

請求項２の考案は、請求項１に記載のネットワーク信号処理回路の雷撃防止装置であって、単巻変圧器は、コアと、コア上に巻かれるコイルと、を有し、コイルの両端は、前記２つの隣り合う回路チャンネルにそれぞれ電気的に接続されることを特徴とする。

請求項３の考案は、請求項１に記載のネットワーク信号処理回路の雷撃防止装置であって、単巻変圧器は、コアと、コア上に巻かれるコイルと、を有し、コアは、リング形又は矩形枠状であることを特徴とする。

請求項４の考案は、請求項１に記載のネットワーク信号処理回路の雷撃防止装置であって、単巻変圧器の内部には、０．１Ω〜１０Ωの電気抵抗値が予め設けられることを特徴とする。

本考案は、ネットワーク処理回路の雷撃防止装置を提供するものであり、ネットワークチップとネットワークコネクタとの間に処理回路が電気的に接続され、処理回路の各回路チャンネルに信号カップリングキャパシタがそれぞれ電気的に接続される上、単巻変圧器が並列接続される。単巻変圧器のカップリング作用により、ネットワーク信号処理回路が受信した雷撃によって発生した瞬間的な高電圧をフィルタリングすることができる。これにより、瞬間的な高電圧によってネットワークチップ、関連する電子素子などが衝撃又は損壊を受けるのを防止することができ、ネットワーク信号処理回路が雷撃の影響によって発生した衝撃を受けるのを防止することができる。これにより、ネットワーク信号の応用をさらにスムーズにし、データ伝送が中断することがない。

本考案のネットワーク信号処理回路の一実施例を示すブロック図である。 本考案のネットワーク信号処理回路を示す簡略回路図である。 本考案のネットワーク信号処理回路の他の実施例を示すブロック図である。 本考案の単巻変圧器を示す回路図である。

本考案の目的、特徴及び効果を示す実施形態を図面に沿って詳細に説明する。

図１〜図３を参照する。図１は、本考案のネットワーク信号処理回路の一実施例を示すブロック図である。図２は、本考案のネットワーク信号処理回路を示す簡略回路図である。図３は、本考案のネットワーク信号処理回路の他の実施例を示すブロック図である。図１〜図３に示すように、本考案のネットワーク信号処理回路は、ネットワークチップ１と、ネットワークコネクタ２と、ネットワークチップ１とネットワークコネクタ２との間に電気的に接続される処理回路３と、を含む。

ネットワークチップ１は、電子／電圧信号を伝送するピン群１１を有する。ネットワークコネクタ２は、電子／電圧信号を伝送する端子群２１を有する。ピン群１１はネットワークチップ１の一部であり、端子群２１はネットワークコネクタ２の一部である。ネットワークチップ１及びネットワークコネクタ２の各回路構成については省略する。ピン群１１と端子群２１との間には、処理回路３が電気的に接続される。処理回路３は、少なくとも１組の２つの隣り合う回路チャンネル３１を含む。前記２つの隣り合う回路チャンネル３１の各々には、信号カップリングキャパシタ３２がそれぞれ電気的に接続される。ネットワークコネクタ２と信号カップリングキャパシタ３２との間の少なくとも１組の２つの隣り合う回路チャンネル３１間には、並列方式で単巻変圧器４がそれぞれ電気的に接続される。各単巻変圧器４は、コア４１上に巻かれたコイル巻線４２である。コイル巻線４２の両端の入力端４２１と出力端４２２とは、前記２つの隣り合う回路チャンネル３１にそれぞれ電気的に接続される。また、各単巻変圧器４のコイル巻線４２は、接地側４３にそれぞれ電気的に接続される。これにより、単巻変圧器４の回路が形成される。

図１に示すように、上述のネットワーク信号処理回路のネットワークチップ１及び処理回路３は、電気的に接続される方式で回路基板５上に形成され、回路基板５を介して外部のネットワークコネクタ２に電気的に接続される。或いは、図３に示すように、ネットワークコネクタ２及び処理回路３が回路基板５上に電気的に接続される方式で形成され、回路基板５を介して外部のネットワークチップ１に電気的に接続される。回路基板５を介し、ネットワークチップ１、ネットワークコネクタ２、処理回路３などの回路が必要とする電源が供給される。回路基板５には、電源（乾電池、充電池、リチウム電池、ボタン電池などや、或いは、電源ケーブルを介して外部の商業電源に電気的に接続され、回路基板５が必要とする電源が供給される）を設置することができる。しかし、ネットワークチップ１及びネットワークコネクタ２に関する配置は、従来技術であり、詳細な構成は本考案の重点ではないため、ここでは説明しない。

図１に示すように、処理回路３は、各回路チャンネル３１の一方の端部を利用してネットワークチップ１のピン群１１の各ピン１１１（各ピン１１１は、ＭＤ０＋、ＭＤ０−、ＭＤ１＋、ＭＤ１−、ＭＤ２＋、ＭＤ２−、ＭＤ３＋及びＭＸ３−に分けられるが、各番号は、各ピン１１１を区別する番号であり、各番号は、設計上の必要に応じて変換することができ、本考案を限定するものではない）に電気的に接続される。また、図３に示すように、処理回路３は、各回路チャンネル３１の他方の端部を利用してネットワークコネクタ２の端子群２１の各端子ピン２１１（各端子ピン２１１は、ＭＸ０＋、ＭＸ０−、ＭＸ１＋、ＭＸ１＋、ＭＸ２＋、ＭＸ２−、ＭＸ３＋及びＭＸ３−に分けられるが、各番号は、各端子ピン２１１を区別する番号であり、各番号は、設計上の必要に応じて変換することができ、本考案を限定するものではない）に電気的に接続される。

図２及び図４を参照する。図２は、本考案のネットワーク信号処理回路を示す簡略回路図である。図４は、本考案の単巻変圧器を示す回路図である。図２及び図４から分かるように、本考案のネットワーク信号処理回路を実施する際、ネットワークコネクタ２の端子群２１の一方の側部の端子ピン２１１がネットワーク信号を伝送する過程において外部から雷撃の衝撃を受信した場合、雷撃によって発生した瞬間的な高電圧及びサージは、ネットワークコネクタ２から処理回路３の各回路チャンネル３１に伝送され、各回路チャンネル３１から各単巻変圧器４に伝送されるが、各単巻変圧器４は、内部に低電気抵抗値（約０．１Ω〜１０Ω）を有するため、雷撃の衝撃によって発生した数千ボルトに達する瞬間的な高電圧及びサージは、接地側４３に伝送されて降圧され、高電圧が緩衝され、雷撃による瞬間的な高電圧がネットワークシステムに傷害をもたらすのを低減することができる。

雷撃発生シミュレーターによるテストを行って得られたデータを用いて説明を行う。ネットワークライン中に応用される直流フィルタリング回路は、直流、低周波のノイズをフィルタリングするために用いることができる。静電気又は雷撃によって発生したサージなどの直流、低周波のノイズは、持続時間が極めて短い上、低周波の信号である。静電気又は雷撃によって発生したサージは、振幅が約数千ボルトであり、周波数が約１ｋHz〜１ＭHzであり、電圧上昇時間（Ｒｉｓｅ Ｔｉｍｅ）が約１μｓ〜１０μｓである。しかし、ネットワークコネクタなどの高速伝送を行うコネクタの伝送速度は、約１０Ｍｂ／ｓ〜１Ｇｂ／ｓであり、対応する伝送信号の周波数は、２．５ＭHz〜１２５ＭHzであり、何れも１ＭHzを遥かに超える。このため、直流ハイパスフィルター回路の周波数閾値（例えば、１ＭHz）を設定し、閾値を超えた信号のみを通過させることにより、低周波信号をフィルタリングすることができる。雷撃によって発生した瞬間的な高電圧の衝撃に関し、ＩＥＣ ６１０００−４−５に基づいてテストを行う雷撃発生器が１０／７００の雷撃衝撃波形を使用する場合、内部が約１５Ωの内部抵抗値を有し、雷撃発生器の外部抵抗が２５Ωに等しい必要がある。ネットワークが１０／１００Ｍのネットワークケーブルを使用する場合、４本のラインから構成され、各ラインには、４つの１００Ωの電気抵抗（４組の１００Ωが並列接続されるのに等しく、外部の２５Ω等価抵抗となる）が直列接続される。例えば、電撃発生器が６Ｋボルトの瞬間的な高電圧が発生させた場合、単巻変圧器４（仮に直流１Ωの電気抵抗値とする）が降圧を行う。その計算公式を数式１に示す。

[数１]
６ＫＶ／（１５＋１００＋１）×１Ω（単巻変圧器４の電気抵抗値であり、１Ωに設定される）＝５１．７２Ｖ

ネットワークコネクタ２が受ける雷撃は、単巻変圧器４の低電気抵抗値によって５１．７２Ｖに降圧及び緩衝され、大量の電圧値（約５．９５ＫＶ）が各単巻変圧器４に電気的に接続された接地側４３によって排除される。単巻変圧器４が処理した後のネットワーク処理回路３上には、残りの５１．７２Ｖのみが残る。この電圧値は、処理回路３が耐えられる電圧値である（ネットワーク線路は、約数十〜数百ボルトの電圧に耐えることができる）。即ち、ネットワークコネクタ２が雷撃の瞬間的な高電圧を受けた際、単巻変圧器４によって降圧及び緩衝されるため、瞬間的な高電圧がネットワークチップ１に対応するピン群１１の各ピン１１１に伝送されることがなく、雷撃によって発生した高電圧が処理回路３、ネットワークチップ１などに傷害又は損壊をおよぼすことがない。

各単巻変圧器４の感応量は、衝撃に応じて４０μＨ〜１０００μＨの間で分けることができる。等価インピーダンス値に基づいて計算し、等価インピーダンス値が１００ＭHzの場合、単巻変圧器４の数値は、２００Ω〜１００００Ωの間とすることができ、ネットワークを伝送する周波数帯のライン上において出現するインピーダンスは、ネットワーク信号の伝送に影響を及ぼさない。即ち、一般的なネットワーク信号である１０Ｍ、１００Ｍ、１Ｇなどの信号伝送量は、処理回路をスムーズに通過することができ、単巻変圧器４の干渉又は影響を受けない。

以上の説明は、本考案の実施例を示すものであり、本考案の範囲を限定するものではない。本考案のネットワーク処理回路の雷撃防止装置は、ネットワークチップ１とネットワークコネクタ２との間が処理回路３によって電気的に接続される。処理回路３の少なくとも１組の２つの隣り合う回路チャンネル３１間には、信号カップリングキャパシタ３２がそれぞれ電気的に接続される上、単巻変圧器４が並列接続される。単巻変圧器４がコア４１に巻かれたコイル巻線４２であることにより、単巻変圧器４によるカップリング作用が実現され、ネットワークコネクタ２が受信した外部からの雷撃によって発生した瞬間的な高電圧がフィルタリングされ、ネットワークチップ１、回路チャンネル３１、関連する電子素子などが瞬間的な高電圧の影響を受けるのを低減する機能を実現し、回路チャンネル３１が雷撃によって発生する瞬間的な高電圧によって故障するのを防止することができる。ここで、前述の効果を実現することができる構造、装置などは、本考案に含まれ、簡易な修飾及び同等効果である変更は、何れも本考案に含まれる。

即ち、本考案は、ネットワーク処理回路の雷撃防止装置を提供するものであり、ネットワークチップとネットワークコネクタとの間に処理回路が電気的に接続され、処理回路の各回路チャンネルに信号カップリングキャパシタがそれぞれ電気的に接続される上、単巻変圧器が並列接続される。単巻変圧器のカップリング作用により、ネットワーク信号処理回路が受信した雷撃によって発生した瞬間的な高電圧をフィルタリングすることができる。これにより、瞬間的な高電圧によってネットワークチップ、関連する電子素子などが衝撃又は損壊を受けるのを防止することができ、ネットワーク信号処理回路が雷撃の影響によって発生した衝撃を受けるのを防止することができる。これにより、ネットワーク信号の応用をさらにスムーズにし、データ伝送が中断することがない。以上の説明は、本考案の好適な実施例を示すものであり、本考案の範囲を限定するものではなく、本明細書及び図面の内容の簡易な修飾及び同等効果である変更は、何れも本考案の実用新案登録請求の範囲に含まれる。

上述の内容から分かるように、本考案のネットワーク信号処理回路の雷撃防止装置を実施した場合、上述の効果及び目的を確実に実現することができ、本考案は、実用性に優れた考案である。

１ ネットワークチップ
１１ ピン群
１１１ ピン
２ ネットワークコネクタ
２１ 端子群
２１１ 端子ピン
３ 処理回路
３１ 回路チャンネル
３２ 信号カップリングキャパシタ
４ 単巻変圧器
４１ コア
４２ コイル巻線
４２１ 入力端
４２２ 出力端
４３ 接地側
５ 回路基板

Claims (4)

1. ネットワークチップと、処理回路と、ネットワーク信号を伝送するネットワークコネクタと、を備えるネットワーク処理回路の雷撃防止装置であって、
   前記ネットワークチップは、前記処理回路を利用して前記ネットワークコネクタに電気的に接続され、前記処理回路には、前記ネットワークチップと前記ネットワークコネクタとの間に複数の回路チャンネルが設けられ、少なくとも１組の２つの隣り合う前記回路チャンネルの各々には、信号カップリングキャパシタがそれぞれ電気的に接続され、
   前記処理回路は、前記信号カップリングキャパシタと前記ネットワークコネクタとの間に介在する少なくとも１組の２つの隣り合う回路チャンネルであって、前記２つの隣り合う回路チャンネル間は、瞬間的な高電圧変化を低減させる単巻変圧器が並列方式によってそれぞれ電気的に接続され、前記各単巻変圧器は、高電圧をフィルタリングする接地側にそれぞれ電気的に接続されることを特徴とするネットワーク信号処理回路の雷撃防止装置。
2. 前記単巻変圧器は、コアと、前記コア上に巻かれるコイルと、を有し、前記コイルの両端は、前記２つの隣り合う回路チャンネルにそれぞれ電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載のネットワーク信号処理回路の雷撃防止装置。
3. 前記単巻変圧器は、コアと、前記コア上に巻かれるコイルと、を有し、前記コアは、リング形又は矩形枠状であることを特徴とする請求項１に記載のネットワーク信号処理回路の雷撃防止装置。
4. 前記単巻変圧器の内部には、０．１Ω〜１０Ωの電気抵抗値が予め設けられることを特徴とする請求項１に記載のネットワーク信号処理回路の雷撃防止装置。

Images