电子通讯设备的可靠性设计

摘 要

进入21世纪以后，我国电子通讯行业发展突飞猛进，市场行业竞争力与需求越来越大，设备的更新换代频率也在不断加快。在这种背景下，电子通讯设备的可靠性设计技术就成为关键，如何才能确保电子通讯设备在更加安全的技术环境下良好运营发展，本文将以电子通讯设备的雷击浪涌可靠性保护设计为主展开论述。

【关键词】电子通讯设备 可靠性设计 雷击浪涌保护 技术分析

目前，电子通讯设备的种类正在不断增多，它们都对电子设备的运行质量及维护质量提出更高要求，考虑到电子通讯设备体系结构较为精密脆弱，所以对它的可靠性设计必须基于多方面考虑，提出科学的可靠性设计策略。

1 电子通讯设备的雷击浪涌可靠性保护技术设计

1.1 雷浪涌效应对电子通讯设备的危害概述

通常情况下，电子通讯设备非常忌惮雷击浪涌效应，因为他会为设备及相关建筑物、信号电缆、输电线路以及操作人员本身带来极大伤害，直接导致设备故障通讯中断甚至将设备烧毁，造成财产乃至人身生命损失。具体来讲，雷电浪涌能够对结构物、建筑物直接放电，这会严重影响到电子通讯设备，其快速上升及大幅值的电流脉冲会形成高电压进而对放电点物体造成毁灭性打击。由于雷电流变化率相当之大，所以可能会在设备邻近导体上产生强烈的电磁感应电压，它会直接侵袭电子通讯设备架空线路与地下电缆附属设备。例如闪电所产生的雷电电磁脉冲LEMP就会严重干扰电子通讯设备的正常工作运行，还会造成电子通讯设备中绝缘体元器件的击穿与参数劣化，最终导致元器件失效，设备瘫痪。为了减少雷击浪涌效应所带来的巨大损失，必须对电子通讯设备进行雷击浪涌可靠性保护技术设计。

1.2 电子通讯设备对雷击浪涌可靠性保护设计的基本要求提出

电子通讯设备针对雷击浪涌进行可靠性保护设计时要遵循以下4点要求：

（1）因为电子通讯设备的外连线与接口线都是容易遭受雷击的危险区，所以要对诸如接口线、中继线、天馈线等等部位实施优先雷击保护。

（2）要充分考虑雷击效应瞬间所产生的电流电压过大问题，因此针对电子通讯设备的防雷设备千万不能采用系统工作地线来作为雷电流泄放通道接线，应该采用专门的防雷地线与保护地线。

（3）在针对较大的电子通讯设备时，应该用接地线分别将保护地、工作地与机壳共同连接引导到接地汇集线位置。而如果是较小的电子通讯设备，则要考虑将上述3者相连专门用地线将他们引导至接地汇集线方面。

（4）接地汇集线方面必须遵循接地线引入线就近原则来与地网相互连接，因此电子通讯设备机房在接地引入线选择方面必须采用大于60mm×6mm且截面面积大于150mm2的镀锌扁钢或多股铜导线，需要注意的是，铜导线与扁钢的连接处应该采用气焊焊接的方式。

1.3 基于雷击浪涌保护可靠性的设计技术方案

一般来说，基于雷击浪涌效应保护的可靠性设计技术方案主要要借助电子设备重要接口，利用二级保护措施来保护设备本身。以设计技术方案来看，它必须围绕3种器件来实现保护体系构建，它们分别为正温度系数热敏电阻PTC、瞬态电压抑制器TVS以及钳位二极管。

首先说正温度系数热敏电阻PTC，它又叫做自复保险丝，对它的选择应该基于设备线路平均工作电流及工作电压来选择。通常PTC的环境温度选择应该20～22℃为基础标准，如果设备内部温度超出这一范围，就要通过降低电流并配合电流折减率来表示。通常情况下它会通过电子通讯设备内部最高温度来检查电流折减率，最后计算设备的额定电流计算值：

IU=1/电流折减率

在选择PTC时，应该先模拟用户电路平均工作电流和工作电压，保证设备内部最高温度控制在60～65℃左右。具体来讲，PTC热敏电阻的选择步骤分为以下两步：

第一步，要确定电子通讯设备内部线路电压，并考虑设备的供电线直接接触问题，可以工作电压在60～250V范围的TR系列PTC，保证元器件在环境温度60℃，电流折减率在64%的环境下工作。

第二步，计算它的额定电流计算值（利用上式IU=1/电流折减率），最后在TR系列中选出具体的适合于电子通讯设备的元器件型号。

最后在TVS的选择上，要率先考虑SLIC的馈电电压V晴电和它的铃流发生器峰值电压v，在此基础上再实施有效保护措施，一般都会采取两级Tvs，并同时保证两级Tvs的截止电压不同。在可靠性保护设计过程中，设置Tvs1和Tvs2的截止电压分别为vNM1和vNM2，然后列出以下两式：

vNM1（1.1～1.2）v=（1.1～1.2）v

vNM2（1.1～1.2）v=（1.1～1.2）V晴电

基于上述两式计算出两级截止电压，最终确定TVS。

2 电子通讯设备的其它可靠性设计技术简析

电子通讯设备除上述的雷击浪涌可靠性设计技术以外，还有其它可靠性设计，例如降额设计、余度设计、电磁兼容设计等等。

在降额设计方面，主要是针对设备中电子元器件的过多故障所提出的。如果设备元器件的工作应力低于额定值，那么电子元器件的设备故障率机会有所降低，其设备可靠性也会有所上升，反之。因此在电子通讯设备的可靠性设计中应该优先考虑降额设计，确保设备工作应力小于而定设计值。

电磁兼容设计则主要针对目前电子通讯设备的电磁频谱紧张问题与电磁频谱兼容问题而提出的。它主要基于接地设计、屏蔽设计和滤波设计展开，在电气设备的电子环境中，根据电磁环境不会侵扰其它设备的基本原则来搭建防护体系。就目前电子通讯设备的发展现状来看，电磁兼容所产生的辐射率越来越高，所以需要对电子通讯设备进行行之有效的辐射抑制，因此电磁兼容设计就会重点考虑它的设计、接地与布线等问题，对设备的可靠性保护非常关键。

3 总结

电子通讯设备技术先进且精密，需要提高对它的安全保护意识，避免由内外部因素所带来的不必要风险。本文仅仅简要介绍了集中基于电子通讯设备可靠性保护的设计技术，希望解决制约设备安全运行的主要障碍，全面提升电子通讯设备的整体安全质量。

参考文献

[1]罗牧歌.有关电子通讯设备的雷击浪涌保护设计分析[J].广东科技，2009（04）：54-55.

[2]龚禧.关于电子通讯设备的可靠性设计技术研究[J].数码世界，2016（11）：69-70.