【導讀】對于G.FAST等高帶寬線路，放置在線路上的任何電路保護元件的電容都可能會降低信號強度，從而降低其速率和覆蓋范圍。但是節點中的G.FAST調制解調器和電路必須受到保護，以防止雷電引起的浪涌造成損壞。以下將分析G.FAST電路保護所面臨的挑戰。
盡管客戶駐地設備(CPE)設計人員可采取三種基本的電路保護方案：氣體放電管(GDT)、瞬態電壓抑制(TVS)二極管陣列和保護型晶閘管，但他們所選擇的任何設備都必須使其設計最小程度地符合浪涌TIA-968B(以前稱為FCC第68部分)的要求。在美國，任何連接到公共交換電話網絡(PSTN)的通信設備均需具備此性能。其他國家也有類似要求，如表1所示。一些G.FAST供應商可能會傾向于在美國市場采用符合GR-1089-Core的安全設計。
表1
GDT、TVS二極管陣列和保護型晶閘管在G.FAST電路保護方面各有優缺點：
GDT的優點包括浪涌電流額定值高達20 kA，電容額定值低至 1 pF，0 V偏壓。它們通常用于一次保護，這是因為它們的浪涌額定值很高，但是它們對高頻元件的干擾度較低，由此可用于高速數據鏈路。但是，對于G.FAST應用來說它們也有一些缺點，包括初始電壓閾值過高（這意味著在發生超過系統正常工作電壓的電涌時，它們可能無法在足夠低的閾值下激活以保護電路），安裝于黑暗環境中時GDT性能特征可能會發生變化，占用空間相對較大、電源故障期間會產生熱積累。
TVS二極管陣列是可提供低電壓閾值導通值的箝位型元件。然而，由于其箝位特性，它們會耗散更高的功率水平，因此必須加大尺寸，以實現類似于晶閘管箝位元件的浪涌額定值。這種尺寸較大的硅封裝可產生可能與高帶寬信號不兼容的較高斷態電容值。
保護型晶閘管是一種PNPN元件，可以被認為是沒有柵極的晶閘管。當它超過峰值斷態電壓(VDRM)時，它會將瞬態電壓箝位在器件的開關電壓(VS)額定值內。然后，一旦流經它的電流超過其開關電流，它就會快速切斷（撬棍）并模擬短路狀況。而流經它的電流小于其載流(IH)時，它將復位并恢復到其高斷態阻抗。該應用的下一代保護型晶閘管優點包括響應時間快速、電氣特性穩定、長期可靠性和電容較低。而且由于它們是開關型保護器，不會因電壓造成損壞。
在美國，電信公司在網絡側安裝設備的電路保護（例如，安裝光纖網絡終端單元或ONT的附近機柜中）必須符合NEBS（網路設備建設系統）設計指南，這反過來可能需要符合GR-1089第6期端口類型3浪涌。由于這些回路很短，端口類型可被指定為類型3a / 5a。每個供應商應界定其自身的防雷電要求。端口類型3是這類設備中的最嚴重情況。欲了解有關端口類型的更多信息，請參見表2。
表2
來源：Littelfuse
