一、工業(yè)常用網口協議分類

工業(yè)場景中，網口協議需兼顧“通信穩(wěn)定性”“同步精度”“抗干擾能力” 三大核心需求，不同協議因設計目標差異，在防護方案選型上存在本質區(qū)別，主流分類如下：

實時控制類協議：以EtherCAT、Profinet IRT 為代表，核心優(yōu)勢是納秒至微秒級同步精度，支持數千個從站級聯，適用于汽車生產線、光伏逆變器集群等需精準協同的場景；防護需重點關注 “低寄生電容”“無額外延遲”，避免破壞同步邏輯。

通用工業(yè)以太網協議：以Modbus TCP、Ethernet/IP 為代表，基于傳統 TCP/IP 架構改良，兼容性強但實時性較弱（毫秒級延遲），適用于樓宇自控、普通機床監(jiān)控等場景；防護側重 “低成本”“易集成”，對容值、延遲要求相對寬松，上海雷卯電子針對此類場景也推出了高性價比防護器件組合。

高速傳輸類協議：以Glink（分高速 / 通用型）、10Gigabit Ethernet 為代表，側重大數據量高速傳輸（如工業(yè)相機圖像、風電設備狀態(tài)監(jiān)測數據）；高速型需兼顧 “低延遲” 與 “高帶寬”，通用型可優(yōu)先平衡成本與基礎防護。

在工業(yè)分布式控制場景中，EtherCAT 協議因支持 65535 個從站、納秒級同步精度，成為汽車生產線、光伏設備、風電變槳系統的核心通信協議；這類場景中，電機啟停浪涌、粉塵靜電、戶外雷擊感應等干擾，常導致EtherCAT 從站斷連、幀滑動延遲超標的問題 —— 其根源在于防護方案未匹配 EtherCAT 的 100Base-TX 差分信號特性與拓撲需求。本文結合雷卯 EMC 技術方案，拆解 EtherCAT 協議的專屬防護邏輯。

二、EtherCAT 防護的核心約束：標準與協議

EtherCAT接口需同時滿足工業(yè) EMC 強制標準與協議自身特性要求，二者共同決定防護器件選型：

1. 靜電浪涌強制標準

靜電（ESD）：需符合 IEC 61000-4-2 標準，達到Criterion A 級（無通信中斷、無性能下降），具體指標為接觸放電 8kV、空氣放電 15kV；

浪涌：IEC 61000-4-5 電源端口 ±4kV（線 - 地）、信號端口 ±2kV（線 - 線），干擾波形為 8/20μs（工業(yè)場景最常見的感性負載啟停浪涌波形）；

2. 協議特性限制

寄生電容敏感：100Base-TX 差分信號（TX+/TX-）對防護器件的單個寄生電容臨界值為 5pF，容值超標會導致幀滑動處理延遲超 500ns，直接破壞從站同步精度；

拓撲兼容性：EtherCAT冗余環(huán)網自愈時間需 < 50ms，防護電路（如 GDT、TVS 的響應時間）不能引入額外延遲（需 < 1μs）；

PHY 芯片耐受：多數 EtherCAT PHY 芯片（如 TI DP83848）耐壓≤18V，防護器件鉗位電壓需嚴格控制在此閾值內，避免芯片過壓損壞。

三、EtherCAT 分場景防護方案：

從普通到強干擾環(huán)境

場景 1：普通工業(yè)環(huán)境

干擾特點：粉塵靜電積累（±5kV）、小型電機啟停干擾（<±1kV），無直接雷擊風險；

核心需求：平衡信號保真與成本，無需過度防護；

雷卯適配方案：

①信號端防護：雷采用卯二級防護設計，保證百兆網口信號完整性與高溫環(huán)境下可靠工作，符合IEC 61000-4-2 4 級標準（接觸放電 8kV、空氣放電 15kV）。

②電源端防護：并聯SMDJ26CATVS 管（鉗位電壓42V，適配 24V 工業(yè)電源，預留電源波動余量，如用40V DCDC 可采用雷卯3LM26CA或3LM33CA 這種回掃型的鉗位電壓更低的TVS二極管），阻斷電源側浪涌串入。

場景 2：強干擾環(huán)境（汽車焊裝線、電機集群）

干擾特點：大功率電機啟停浪涌（±3kV）、車身靜電（±12kV），共模干擾耦合明顯；

核心需求：大電流泄放 + 信號保真雙兼顧；
雷卯分級防護方案：

①第一級：浪涌泄放：RJ45 端口串聯雷卯3R090-5SGDT（氣體放電管），擊穿電壓 90V，可泄放90%浪涌電流，避免大能量直接沖擊PHY 芯片；

②第二級：靜電鉗位+ 殘壓控制：后置GBLC03C，將殘壓嚴格控制在安全閾值內，同時保證差分信號無失真。

EtherCAT 防護的核心是 “在 EMC 合規(guī)與信號同步精度間找平衡”—— 既要通過分級防護（GDT 泄放 + TVS 鉗位）滿足 IEC 61000-4 系列標準，又要嚴格控制防護器件的寄生電容（≤5pF / 單個）與延遲（<1μs），避免破壞協議的納秒級同步邏輯；上海雷卯電子的方案已通過多家工業(yè)設備廠商驗證，可直接落地應用。

在工業(yè)通信領域，不同協議的防護邏輯需緊扣其核心特性—— 除 EtherCAT 外，另一類核心協議 Glink 因分為高速與通用兩大類型，防護需求差異顯著（高速型側重 “低延遲保同步精度”，通用型側重 “低成本與兼容性”）。下一篇雷卯EMC 小哥將聚焦這兩類Glink 協議的場景化防護方案，進一步拆解 “協議特性決定防護選型” 的核心邏輯。