網(wǎng)絡(luò)磁性元件介紹

準(zhǔn)備人:WalterFang

2010年10月6日以太網(wǎng)磁性元件概要提綱元件概要POE功能應(yīng)用介紹元件工藝流程介紹主要參數(shù)及測(cè)試方法提問討論以太網(wǎng)磁性元件工作原理/應(yīng)用介紹*網(wǎng)路變壓器/濾波器(10/100/1000BASE-T)在乙太網(wǎng)電路中起著信號(hào)的轉(zhuǎn)輸/阻抗匹配/濾波/信號(hào)干擾抑制等作用,它的品質(zhì)性能,直接影響整個(gè)網(wǎng)路系統(tǒng)的運(yùn)行(包括信號(hào)的傳輸速度/距離/信號(hào)失真等)功能。*以太網(wǎng)磁性組件應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)高端路由器,集線器,交換機(jī),各類計(jì)算機(jī)(包括筆記本型電腦),網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器及各類網(wǎng)絡(luò)通訊儀器設(shè)備等領(lǐng)域.以太網(wǎng)磁性元件應(yīng)用電路介紹一個(gè)基本的電路由一個(gè)隔離變壓器加一個(gè)共模CHOKE組成，如下圖figure1所示：也有部分電路由一個(gè)隔離變壓器加一個(gè)共模CHOKE，再加一個(gè)自耦變壓器組成，這主要是更好地抑制共模信號(hào)，如下圖figure2所示Figure1Figure2MainTransformer:主變壓器Provide1500Vrmssafetyisolationbarrier.ImpedancematchingtomeettheIEEE802.3requirements.TransformershaveOCL=350uHmin(@8mADCbias)WithCenterTap(電線搭接)toprovidealowimpedancepathforCommonModeNoisetosignal.CommonModeChoke(CMC):共模扼流圈CMCcreatesahighimpedanceblocktoanycommonmodesignalwhileleavingadifferentialmodesignalunaffectedCMCimpedancedependsoncorematerial,windingturnsandwindingprocessAuto-transformer:自藕變壓器Auto-xfmr相當(dāng)于一個(gè)很大的并聯(lián)電感,對(duì)差模信號(hào)形成很高的對(duì)地阻抗;Auto-xfmr對(duì)共模信號(hào)而言是O阻抗,相當(dāng)于直接短路到地或Bob-Smith接頭.IEEE802.3:CSMA/CD,此標(biāo)準(zhǔn)是國際電子電器協(xié)會(huì)針對(duì)乙太網(wǎng)10/100/1000Base-T產(chǎn)品的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；IEEE802.3af:此標(biāo)準(zhǔn)是國際電子電器協(xié)會(huì)針對(duì)在乙太網(wǎng)上傳輸電源的10/100/1000Base-T專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，即乙太網(wǎng)PoE產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)；IEEE802.3ae:此標(biāo)準(zhǔn)為國際電子電器協(xié)會(huì)10Gb/s網(wǎng)速的乙太網(wǎng)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；ANSIX3.263-1995:光纖分散式資料介面(FDDI)_權(quán)杖網(wǎng)雙絞線物理層媒介（TP-PMD)以太網(wǎng)磁性元件行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)介紹目前我司主要依據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)中的如下子標(biāo)準(zhǔn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證產(chǎn)品：IEEE802.3,2002Para~3(電性網(wǎng)路特性要求）IEEE802.3,2002Para（Hi-Pot要求）ANSIX.3.263-1995Para9.1..(Signalintegrity信號(hào)完整性的一些參數(shù)要求)以太網(wǎng)磁性元件行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)介紹什么是10/100BASE-T?一條CAT-5以太網(wǎng)電纜一個(gè)普通保護(hù)層內(nèi)包含4對(duì)24號(hào)無遮罩銅雙絞線,電纜兩端都有RJ45接頭.在一般的10BASE-T或100BASE-TX(10/100)網(wǎng)路中,這四對(duì)線中的兩對(duì)用來傳輸資料(稱為信

號(hào)線對(duì)),其中一對(duì)用於發(fā)送,另一對(duì)用於接收,另外兩對(duì)沒有用到(稱為備用線對(duì)).10/100BASE-TSCHEMATIC以太網(wǎng)磁性元件10/100/1000BASE-T介紹以太網(wǎng)磁性元件10/100/1000BASE-T介紹什么是1000BASE-T(GIGABIT)?1000BASE-T(通過銅線進(jìn)行千兆級(jí)速率傳輸)中4對(duì)線都用到了,它與提供電源的乙太網(wǎng)在很多方面都相容,4個(gè)通道組成每個(gè)通道既可以傳送信號(hào)也可以接收信號(hào)。1000BASE-TSCHEMATIC以太網(wǎng)磁性元件帶POE功能應(yīng)用介紹POWEROVERETHERNET

通過以太網(wǎng)資料傳輸線傳送電源

傳送電源功率約為15W/48V

基於IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn).

什麼是POE?VoIPPhoneWLANAccessPointNetworkSecurityDevicePoEEnabled

LANSwitchPowerEthernet

CablePowerPowerPOE功能應(yīng)用介紹在PoE和PoE+的應(yīng)用線路中,一般會(huì)用到兩種變壓器,一種是網(wǎng)絡(luò)變壓器(LANtransformer),另一種是功率變壓器(Powertransformer)1.網(wǎng)絡(luò)變壓器(LANtransformer):PHY芯片和Cable之間必須有LAN變壓器作電氣隔離,那么在PoE和PoE+線路中,因?yàn)樾枳⑷腚娏?LAN變壓器則義不容辭成為電流注入的最理想器件,同時(shí),由于有電流通過變壓器,所以此LAN變壓器必須考慮線圈發(fā)熱和磁芯飽和問題,(36~57Vdc,最大輸出功率為12.95W,符合IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn);PoE+變壓器的輸入電壓范圍拓寬到36~72Vdc,最大輸出功率可達(dá)到30W,符合IEEE802.3at標(biāo)準(zhǔn))POE功能應(yīng)用介紹2003年，針對(duì)以太網(wǎng)供電(PoE+)的IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)為以太網(wǎng)開辟了一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域，即通過以太網(wǎng)同時(shí)傳輸DC功率和10/100/1000Mbps數(shù)據(jù)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了12.95W的標(biāo)稱傳輸功率，對(duì)于早期接受這項(xiàng)新技術(shù)的應(yīng)用(包括標(biāo)準(zhǔn)VoIP電話、安全攝像機(jī)和無線接入點(diǎn))來說，該功率綽綽有余。自此之后，PoE基礎(chǔ)設(shè)施在業(yè)界變得十分普遍。與此同時(shí)，人們對(duì)于附加功能和較高功率的需求也有了顯著的增長(zhǎng)。固定安全攝像機(jī)逐漸獲得了全動(dòng)感視頻，無線接入點(diǎn)能夠在更遠(yuǎn)的距離上提供更高的信號(hào)強(qiáng)度，而VoIP電話則可提供視頻和外設(shè)支持。為對(duì)功能的增加提供支持，這些受電設(shè)備(PD)需要從PSE(供電設(shè)備)獲取超過最初PoE標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定限值的功率。人們開始考慮制定基于IEEE802.3af規(guī)范的IEEE802.3at(亦稱PoE+)標(biāo)準(zhǔn)，旨在適應(yīng)新的高功率應(yīng)用需求。PoE+滿足高功率需求。POE產(chǎn)品應(yīng)用:磁性元件帶POE功能應(yīng)用介紹POE功能應(yīng)用介紹以太網(wǎng)供電新標(biāo)準(zhǔn)POE+，IEEE802.3at

一、IEEE802.3at標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)的背景

為了遵循IEEE802.3af規(guī)范，受電設(shè)備(PD)上的PoE功耗被限制為12.95W，這對(duì)于傳統(tǒng)的IP電話以及網(wǎng)絡(luò)攝像頭而言足以滿足需求，但隨著雙波段接入、視頻電話、PTZ視頻監(jiān)控系統(tǒng)等高功率應(yīng)用的出現(xiàn)，13W的供電功率顯然不能滿足需求，這就限制了以太網(wǎng)電纜供電的應(yīng)用范圍。為了克服PoE對(duì)功率預(yù)算的限制，并將其推向新的應(yīng)用，于2004年11月創(chuàng)立了PoEPlus的研究小組，之后又于2005年7月批準(zhǔn)了建立IEEE802.3at調(diào)查委員會(huì)的計(jì)劃。新標(biāo)準(zhǔn)稱為Power-over-EthernetPlus(PoEP)IEEE802.3at，將功率水平擴(kuò)展到30W或更高。POE功能應(yīng)用介紹二、IEEE802.3af與IEEE802.3at比較

與802.3af相比，802.3at可輸出2倍以上的電力，每個(gè)端口的輸出功率可在30W以上，因此可大幅拓寬PoE的應(yīng)用領(lǐng)域：雙波段接入，視頻電話，802.11接入，RFID接入，工業(yè)傳感器，POS終端等都將可以應(yīng)用PoE技術(shù)來給終端提供充足的電力。

就標(biāo)準(zhǔn)而言，兩者在功率、線纜上有不同的定義，下表是兩者的比較：

PoEMax15.4WattatPSE(分組交換設(shè)備

)Min12.95WattsatPDMinvoltage:37VMaxvoltage:57V(safetyconsideration)Current:350mAPoE-PlusMax~45WattsatPSEMin~30WattsatPDMinvoltage:44VMaxvoltage:57V(safetyconsideration)Current:720mAPOE功能應(yīng)用介紹三、POE+關(guān)鍵問題

1、電纜載流量與散熱問題

電纜載流量是最基本的問題之一，也最先被提出。而且，對(duì)于這一基本問題，直到近期電纜專家們才給出了答案。像所有電子組件一樣，電纜工作時(shí)也有最高環(huán)境溫度要求，令人關(guān)切的是，電纜過熱可能損壞絕緣材料，從而改變傳輸特性并縮短外部絕緣層的預(yù)期壽命。最近，美國電信行業(yè)協(xié)會(huì)(TIA)發(fā)布了一些初步的指引，建議當(dāng)電纜制造廠每束電纜的根數(shù)被限制為100時(shí)，CAT5E可以支持每導(dǎo)線360mA的載流量(所有導(dǎo)體均處于運(yùn)行狀態(tài))。在電纜環(huán)境溫度達(dá)到45℃時(shí)，這樣的工作電流是可以接受的，若要在更高的溫度條件下工作，則需要降額。

POE功能應(yīng)用介紹2、數(shù)據(jù)變壓器(DataTransformer)

數(shù)據(jù)變壓器是系統(tǒng)中第二個(gè)真正令人關(guān)切的組件。如大家所知，數(shù)據(jù)變壓器用來將數(shù)據(jù)信號(hào)從PHY交流耦合到電纜中，同時(shí)注入用作PoE電源的直流電流。隨著該變壓器中直流電流的升高，并聯(lián)電源通路中小的電阻不平衡在變壓器中引起偏移電流，這會(huì)降低該變壓器的電感。電感的這種減小將使數(shù)據(jù)傳輸特性發(fā)生劣化，而且，嚴(yán)重的時(shí)候還會(huì)導(dǎo)致很高的誤碼率(BER)或數(shù)據(jù)的完全丟失。

POE工作原理TxRJ-45RJ-45RxTx1236457812364578DataPairDataPairSparePairSparePairCAT5LANCable100m(max)+PDPoEFE48VII/2I/2I/2I/248V+IRx--以太網(wǎng)磁性元件帶POE功能應(yīng)用介紹(UnusedPair)(UnusedPair)(Voice/DataChannel)VoIPPhoneHead-endPOE功能應(yīng)用介紹(DCFeedRtn.Path)(DCFeed350mA)100to350mALOADPower30~60VDCPDDC/DC48V/?EthernetAppliancePhoneCameraMusicSecurityRJ451x1PowerSupply48VDCOpticalInterfacePowerControllerMagsMagsRJ452xNMagsMagsPSEIsolationIsolationDataPowerDataPowerSerialBus12CInterfMACPHYHUB/SwitchTerminal100mUTPCat5Cable(4PR)POE功能應(yīng)用介紹(IEEE802.3af)

FilteredConnectorConnw/intPwrMngmtConnw/intPwr&DC/DCDiscreteMagneticsPOE産品電路原理:以太網(wǎng)磁性元件帶POE功能應(yīng)用介紹線圈工藝流程:以太網(wǎng)磁性元件工藝流程介紹扭線穿線T測(cè)試穿線CMC外觀檢查分線包裝測(cè)試半成品工藝流程:絞線

纏線

整線

浸錫

補(bǔ)焊

清洗烘烤

視檢

高壓測(cè)試

綜合測(cè)試

以太網(wǎng)磁性元件工藝流程介紹成品工藝流程:灌膠

抽真空

烘烤

印字

AIRREFLOWPIN腳鍍錫

視檢Hi-Pot

整腳

綜合測(cè)試

PIN投影

FQC

以太網(wǎng)磁性元件工藝流程介紹

11、InsertionLoss(插入損耗):能量通過介質(zhì)，在介質(zhì)中所損失的能量。

注：不良之IL在信號(hào)傳送上會(huì)因過度衰減或異常增幅而影響資料傳送品質(zhì)，

在生產(chǎn)上可能因共模線圈、耦合線圈之不理想性（TR、Lk、DCR)及配線

雜散電容過大等形成不良。

以太網(wǎng)磁性組件測(cè)試介紹InsertionLoss(IL):插入損耗IEEE802.3沒有對(duì)插入損耗定義規(guī)格.一般的IL規(guī)格要求是:–1.1dBMAX@100KHzto100MHzfor10/100/1000magnetics.相當(dāng)于12%的能量損失.

測(cè)試方法(I/L):以太網(wǎng)磁性元件測(cè)試介紹

12、ReturnLoss(返回?fù)p耗):反射損耗是用來描述實(shí)測(cè)阻抗與標(biāo)準(zhǔn)阻抗不同或不匹配的程度,不同和不匹配既包括幅值大小的不同又包括相位角的不同.反射損耗的單位是分貝,反射損耗的運(yùn)算式如下：

注：不良之RL在信號(hào)傳送上會(huì)因阻抗不匹配造成之反射而影響

資料傳送品質(zhì).

以太網(wǎng)磁性組件測(cè)試介紹

ReturnLoss(RL):反射損耗IEEE802.3對(duì)RL的規(guī)定:-16dBMINfrom1MHzto40MHz-10+20Lg(f/80MHz)dBminfrom40MHzto100MHzLoad:100Ohm+/-15%測(cè)試方法(R/L):以太網(wǎng)磁性組件測(cè)試介紹13、Crosstalk(近端串?dāng)_抑制

):串?dāng)_是指一個(gè)通道的無用信號(hào)耦合進(jìn)鄰近的信號(hào)通道。串?dāng)_的單位是分貝,它是敏感電纜的耦合電壓與鄰近干擾源電壓之比.測(cè)試方法如下:

注：生產(chǎn)上可能因Lk過大/線圈間距離進(jìn)近或隔離不足等形成不良。以太網(wǎng)磁性組件測(cè)試介紹Crosstalk(CT)：交叉干擾純差模信號(hào)是：V1=－V2

大小相等,相位差是180°VDIFF=V1－V2

因?yàn)閂1和V2對(duì)地是對(duì)稱的,所以地線上沒有電流流過。所有的差模電流（IDIFF）全流過負(fù)載。在以電纜傳輸信號(hào)時(shí),差模信號(hào)是作為攜帶信息“想要”的信號(hào)。局域網(wǎng)（LAN