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摘 要：本文通过测量采用PPTC器件的ADSL设备的传输性能，证实了PPTC电路保护器 件对ADSL设备性能发挥的效力。
为了获得安全和可靠的性能，电信网络设备必须符合各地方安全管理机构所要求的配备过电流和过电压保护措施的标准。自复式聚合物正温度系数（PPTC）器件已经为人们所接受，成为模拟和数字用户电路、ADSL和xDSL调制解调器、T1/E1和基于IP协议的语音传输设备的电路保护解决方案，而这些设备必须符合国际电信联盟（ITU-T）针对用户端和局端所推荐的标准。
PPTC器件为设备制造商和网络运营商提供了一系列的性能优势，包括：通过自复功能提高了可靠性；对过电流故障提供更为严格的保护；允许通过的功率更低，能够保护敏感易损的电子器件。
PPTC器件通常用于满足电信设备的标准和提高系统的可靠性。但是，针对PPTC器件所带来的附加电阻值对比特率和传输距离的影响，部分ADSL
设计人员存有一定的疑问，因而转向采用非自复式的保险丝保护措施，这样就造成ADSL连接的可靠性和稳定性的下降。最近在New Hampshire大学的ADSL协同实验室进行了采用PPTC器件的传输距离和速率性能的测试，测试数据表明，在用户环路中，PPTC器件所增加的阻值对于线路阻抗的影响极低?/p>
电流限制方面的考虑
在保护设备免受交流电源感应和电源故障影响的电流限制装置中，可能会包括电阻器、保险丝或PPTC器件。在电信应用中，由于PPTC器件具有自复式功能、更快的动作时间、更低的通过功率以及故障状态下更低的表面温度，成为防雷击电信保险丝的替代解决方案。
由于保险丝属于一次性使用的器件，而且具有很低的热容量，所以在电信应用中必须规定一个非常高的电流额定值。例如，在北美地区为了达到网络设备保护的Telcodia
GR-1089技术规范，通常所采用的保险丝的电流额定值为1.25A至1.5A，而用于满足同一技术规范的PPTC器件的电流额定值为160mA至200mA。对采用保险丝的方案来说，保险丝电流额定值(1.5A)与实际工作电流(150mA)的比例大于10比1是十分必要的，因为这一技术规范要求电信设备在发生了各种过电流和雷击事件后，能够具有满足规定水平的耐受性和可操作性。这些防雷击保险丝通常利用时间延迟特性来提高耐受性。时间延迟特性的不利之处在于，过电流保护器件对故障作出反应所需要的时间越长，通过能量就越多，这些能量可能造成电子元器件的损坏，也可能成为着火源。
PPTC器件的热容量和动作/温度特性可以使其(动作电流)与设备的损坏电流更好地匹配，从而缩短小电流故障下的动作时间。图1对常用的电信保险丝与数个用于电信设备的PPTC器件的动作时间进行了比较。在给定的故障电流下，PPTC器件比表面安装的保险丝反应更快，器件的反应时间影响着过电流保护器件的通过能量和表面温度。
图1 电信设备应用中防雷击保险丝与PPTC器件反应时间的比较(略)
图2 对采用PPTC器件的ADSL设备进行测试(略)
图3 采用种阻值PPTC器件后ADSL线路的输入阻抗(略)
图4 PPTC器件的衰减性能(略)
表1 频率范围内的阻抗值(略)
图5 采用PPTC器件的ADSL系统上行连接速率(略)
图6 采用PPPTC器件的ADSL系统的平均上行连接速率差异(略)
通过能量（I2t）是保险丝技术领域的一项参数，用于测量保险丝的瞬间故障耐受特性。防雷击保险丝的I2t值通常情况下为2位数，而在同样的应用中，PPTC器件的I2t值要小得多，从而防止了过多能量的通过。
使用尺寸过大的保险丝会导致故障情况下表面温度升高，从而使设备损坏或处于不安全的状态。当设备处于超过系统工作电流的故障情况下，而同时电流值又尚未达到能使保险丝及时反应的条件值时，防雷击保险丝的温度就有可能超出要求范围。相比之下，PPTC器件的反应更为迅速，而且温度较为稳定，故障电流对其表面温度的影响也较小。
采用PPTC器件后的传输距离测试
New Hampshire大学的ADSL协同实验室近日对采用了PPTC器件的ADSL设备的传输距离和传输速率性能进行了测试，结果表明PPTC器件所带入用户环路中的附加阻值对于线路阻抗的影响非常轻微。
在这些测试中，在一台ADSL DSLAM和一台Alcatel Home Pro CPE调制解调器之间设置了上行和下行比特率。在DSLAM至一台Spirent
DLS 400 HN线路仿真器之间设置了一块包含PPTC器件的测试板，每个测试板均如图2所示，在用户环路中包括了一个PPTC器件。
在0－18，000英尺的线路长度范围内，连接速率以1，000英尺的递增单位进行确定。连接速率在施加了负140 dBm的白噪音线路上进行测量，白噪音用一台Sony/Tektronix
AWG2005 任意波形发生器产生。同时采用DCM 2XLD自动化电缆测试仪对输入阻抗、相位和衰减进行测量，此设备用于测量100
的双绞线的传输线路特性。测试板用24 AWG Cat 3 的电缆连接起来。
试验中对所有条件均进行了测试，其中包括对比线路，成功连接的最长线路长度达到17，500英尺。除了线路长度为16，000英尺外，其它所测得的比特传输率与用户环路中没有此PPTC器件的比特率并无明显不同。
如图3所示，线路的输入阻抗会由于PPTC器件的加入而有轻微的改变。在PPTC器件的电阻值增加时，这种差异值也会增大。
但是，需要注意的一点是，因为PPTC器件而增加的线路阻值，不会造成线路的输入阻抗增加到所使用部件全部阻抗值的程度。由于输入阻抗属于传输线路参数，而增加到A、B两条线上的阻值是基本平衡的，阻抗值保持相对不变。因此PPTC器件的存在没有影响到谐振频率下所测量到的最小和最大阻抗值，如表一所示。
如图所示，PPTC器件确实会给线路带来某种程度的衰减，但这一衰减曲线是平直的，而且其频率不属于ADSL的频率范围。在本图中，所表现出来的衰减值是"仅电缆本身"和"附加PPTC器件后的电缆"测试板之间的差值。
采用PPTC器件的ADSL系统的传输率
图5至7的数据表明，在DSLAM用户环路中采用PPTC器件对于DSLAM和CPE调制解调器之间的连接速率并无明显影响。其中，在16，000英尺同时检测最小和平均连接速率差异时，观察到的下行速率的最大降低值为96
kb/s。除此之外，对下行速率并无实质影响。其原因可苁窃ぜ葡呗纷杩褂胧导氏呗纷杩怪涞牟黄ヅ涠斐傻姆瓷湎窒螅贾埋詈显谟没Щ仿分械墓β式档汀Ｈ绻陆档脑蚴怯捎诜瓷涠鸬墓β仕鸷牡脑黾樱蛟ぜ苹岢鱿稚闲兴俾实慕档汀５牵?6，000英尺线路点的上行速率并未观测到有降低现象，而且，PPTC器件电阻值的增加还减轻了下行速率的降低程度。
对于测试中特定的DSLAM设备，在用户环路中接入3.5 器件时表现出最佳的综合性能。在线路的16，000英尺测试点，用户环路中接入6
器件后获得了最佳性能。在使用3.5 和6 器件的用户环路测试中，每一线长的上行速率均为 32 kb/s的对照速率。在与未包括PPTC器件的对照线路进行对比时，未观察到传输距离的减小。在各种试验条件下，均成功达到了最长为17，500英尺的连接长度。
总结
自复式PPTC器件与防雷击保险丝相比，可以与ADSL系统的工作电流配合得更加紧密，使过电流故障期间通过设备的功率值大大降低。这样，就可在线路中使用体积更小、功率额定值更低、成本更低的元器件。使用PPTC器件的ADSL设备能够提供与使用保险丝或其它非自复式保护器件ADSL设备同等程度的速率和传输距离。最为重要的一点是，PPTC器件自复性有助于提高系统的可靠性。
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