网络磁性元件介绍

准备人:WalterFang

2010年10月6日以太网磁性元件概要提纲元件概要POE功能應用介紹元件工藝流程介紹主要参数及测试方法提问讨论以太網磁性元件工作原理/應用介紹*網路變壓器/濾波器(10/100/1000BASE-T)在乙太網電路中起著信號的轉輸/阻抗匹配/濾波/信號干擾抑制等作用,它的品質性能,直接影響整個網路系統的運行(包括信號的傳輸速度/距離/信號失真等)功能。*以太网磁性组件应用于网絡高端路由器,集線器,交換机,各類計算机(包括筆記本型電腦),网絡服務器及各類網絡通訊儀器設備等领域.以太網磁性元件應用電路介紹一個基本的電路由一個隔離變壓器加一個共模CHOKE組成，如下圖figure1所示：也有部分電路由一個隔離變壓器加一個共模CHOKE，再加一個自耦變壓器組成，這主要是更好地抑制共模信號，如下圖figure2所示Figure1Figure2MainTransformer:主变压器Provide1500Vrmssafetyisolationbarrier.ImpedancematchingtomeettheIEEE802.3requirements.TransformershaveOCL=350uHmin(@8mADCbias)WithCenterTap(电线搭接)toprovidealowimpedancepathforCommonModeNoisetosignal.CommonModeChoke(CMC):共模扼流圈CMCcreatesahighimpedanceblocktoanycommonmodesignalwhileleavingadifferentialmodesignalunaffectedCMCimpedancedependsoncorematerial,windingturnsandwindingprocessAuto-transformer:自藕变压器Auto-xfmr相当于一个很大的并联电感,对差模信号形成很高的对地阻抗;Auto-xfmr对共模信号而言是O阻抗,相当于直接短路到地或Bob-Smith接头.IEEE802.3:CSMA/CD,此標準是國際電子電器協會針對乙太網10/100/1000Base-T產品的專業標準；IEEE802.3af:此標準是國際電子電器協會針對在乙太網上傳輸電源的10/100/1000Base-T專業標準，即乙太網PoE產品的標準；IEEE802.3ae:此標準為國際電子電器協會10Gb/s網速的乙太網專業標準；ANSIX3.263-1995:光纖分散式資料介面(FDDI)_權杖網雙絞線物理層媒介（TP-PMD)以太網磁性元件行業標準介紹目前我司主要依據以上標準中的如下子標準行設計驗證產品：IEEE802.3,2002Para~3(電性網路特性要求）IEEE802.3,2002Para（Hi-Pot要求）ANSIX.3.263-1995Para9.1..(Signalintegrity信號完整性的一些參數要求)以太網磁性元件行業標準介紹什么是10/100BASE-T?一條CAT-5以太網電纜一個普通保護層內包含4對24號無遮罩銅雙絞線,電纜兩端都有RJ45接頭.在一般的10BASE-T或100BASE-TX(10/100)網路中,這四對線中的兩對用來傳輸資料(稱為信

號線對),其中一對用於發送,另一對用於接收,另外兩對沒有用到(稱為備用線對).10/100BASE-TSCHEMATIC以太網磁性元件10/100/1000BASE-T介紹以太網磁性元件10/100/1000BASE-T介紹什么是1000BASE-T(GIGABIT)?1000BASE-T(通過銅線進行千兆級速率傳輸)中4對線都用到了,它與提供電源的乙太網在很多方面都相容,4個通道組成每個通道既可以傳送信號也可以接收信號。1000BASE-TSCHEMATIC以太網磁性元件帶POE功能應用介紹POWEROVERETHERNET

通過以太網資料傳輸線傳送電源

傳送電源功率約為15W/48V

基於IEEE802.3af標準.

什麼是POE?VoIPPhoneWLANAccessPointNetworkSecurityDevicePoEEnabled

LANSwitchPowerEthernet

CablePowerPowerPOE功能應用介紹在PoE和PoE+的应用线路中,一般会用到两种变压器,一种是网络变压器(LANtransformer),另一种是功率变压器(Powertransformer)1.网络变压器(LANtransformer):PHY芯片和Cable之间必须有LAN变压器作电气隔离,那么在PoE和PoE+线路中,因为需注入电流,LAN变压器则义不容辞成为电流注入的最理想器件,同时,由于有电流通过变压器,所以此LAN变压器必须考虑线圈发热和磁芯饱和问题,(36~57Vdc,最大输出功率为12.95W,符合IEEE802.3af标准;PoE+变压器的输入电压范围拓宽到36~72Vdc,最大输出功率可达到30W,符合IEEE802.3at标准)POE功能應用介紹2003年，针对以太网供电(PoE+)的IEEE802.3af标准为以太网开辟了一个新的应用领域，即通过以太网同时传输DC功率和10/100/1000Mbps数据。该标准规定了12.95W的标称传输功率，对于早期接受这项新技术的应用(包括标准VoIP电话、安全摄像机和无线接入点)来说，该功率绰绰有余。自此之后，PoE基础设施在业界变得十分普遍。与此同时，人们对于附加功能和较高功率的需求也有了显著的增长。固定安全摄像机逐渐获得了全动感视频，无线接入点能够在更远的距离上提供更高的信号强度，而VoIP电话则可提供视频和外设支持。为对功能的增加提供支持，这些受电设备(PD)需要从PSE(供电设备)获取超过最初PoE标准规定限值的功率。人们开始考虑制定基于IEEE802.3af规范的IEEE802.3at(亦称PoE+)标准，旨在适应新的高功率应用需求。PoE+满足高功率需求。POE產品應用:磁性元件帶POE功能應用介紹POE功能應用介紹以太网供电新标准POE+，IEEE802.3at

一、IEEE802.3at标准出现的背景

为了遵循IEEE802.3af规范，受电设备(PD)上的PoE功耗被限制为12.95W，这对于传统的IP电话以及网络摄像头而言足以满足需求，但随着双波段接入、视频电话、PTZ视频监控系统等高功率应用的出现，13W的供电功率显然不能满足需求，这就限制了以太网电缆供电的应用范围。为了克服PoE对功率预算的限制，并将其推向新的应用，于2004年11月创立了PoEPlus的研究小组，之后又于2005年7月批准了建立IEEE802.3at调查委员会的计划。新标准称为Power-over-EthernetPlus(PoEP)IEEE802.3at，将功率水平扩展到30W或更高。POE功能應用介紹二、IEEE802.3af与IEEE802.3at比较

与802.3af相比，802.3at可输出2倍以上的电力，每个端口的输出功率可在30W以上，因此可大幅拓宽PoE的应用领域：双波段接入，视频电话，802.11接入，RFID接入，工业传感器，POS终端等都将可以应用PoE技术来给终端提供充足的电力。

就标准而言，两者在功率、线缆上有不同的定义，下表是两者的比较：

PoEMax15.4WattatPSE(分组交换设备

)Min12.95WattsatPDMinvoltage:37VMaxvoltage:57V(safetyconsideration)Current:350mAPoE-PlusMax~45WattsatPSEMin~30WattsatPDMinvoltage:44VMaxvoltage:57V(safetyconsideration)Current:720mAPOE功能應用介紹三、POE+关键问题

1、电缆载流量与散热问题

电缆载流量是最基本的问题之一，也最先被提出。而且，对于这一基本问题，直到近期电缆专家们才给出了答案。像所有电子组件一样，电缆工作时也有最高环境温度要求，令人关切的是，电缆过热可能损坏绝缘材料，从而改变传输特性并缩短外部绝缘层的预期寿命。最近，美国电信行业协会(TIA)发布了一些初步的指引，建议当电缆制造厂每束电缆的根数被限制为100时，CAT5E可以支持每导线360mA的载流量(所有导体均处于运行状态)。在电缆环境温度达到45℃时，这样的工作电流是可以接受的，若要在更高的温度条件下工作，则需要降额。

POE功能應用介紹2、数据变压器(DataTransformer)

数据变压器是系统中第二个真正令人关切的组件。如大家所知，数据变压器用来将数据信号从PHY交流耦合到电缆中，同时注入用作PoE电源的直流电流。随着该变压器中直流电流的升高，并联电源通路中小的电阻不平衡在变压器中引起偏移电流，这会降低该变压器的电感。电感的这种减小将使数据传输特性发生劣化，而且，严重的时候还会导致很高的误码率(BER)或数据的完全丢失。

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

FilteredConnectorConnw/intPwrMngmtConnw/intPwr&DC/DCDiscreteMagneticsPOE産品电路原理:以太網磁性元件帶POE功能應用介紹線圈工藝流程:以太網磁性元件工藝流程介紹扭線穿線T測試穿線CMC外觀檢查分線包裝測試半成品工藝流程:绞线

缠线

整线

浸锡

补焊

清洗烘烤

视检

高压测试

综合测试

以太網磁性元件工藝流程介紹成品工藝流程:灌胶

抽真空

烘烤

印字

AIRREFLOWPIN脚镀锡

视检Hi-Pot

整脚

综合测试

PIN投影

FQC

以太網磁性元件工藝流程介紹

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

注：不良之IL在信號傳送上會因過度衰減或異常增幅而影響資料傳送品質，

在生產上可能因共模線圈、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。

以太網磁性組件測試介紹InsertionLoss(IL):插入损耗IEEE802.3没有对插入损耗定义规格.一般的IL规格要求是:–1.1dBMAX@100KHzto100MHzfor10/100/1000magnetics.相当于12%的能量损失.

测试方法(I/L):以太網磁性元件測試介紹

12、ReturnLoss(返回損耗):反射損耗是用來描述實測阻抗與標準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,反射損耗的運算式如下：

注：不良之RL在信號傳送上會因阻抗不匹配造成之反射而影響

資料傳送品質.

以太網磁性組件測試介紹

ReturnLoss(RL):反射损耗IEEE802.3对RL的规定:-16dBMINfrom1MHzto40MHz-10+20Lg(f/80MHz)dBminfrom40MHzto100MHzLoad:100Ohm+/-15%测试方法(R/L):以太網磁性組件測試介紹13、Crosstalk(近端串擾抑制

):串擾是指一個通道的無用信號耦合進鄰近的信號通道。串擾的單位是分貝,它是敏感電纜的耦合電壓與鄰近干擾源電壓之比.測試方法如下:

注：生產上可能因Lk過大/線圈間距離進近或隔離不足等形成不良。以太網磁性組件測試介紹Crosstalk(CT)：交叉干扰纯差模信号是：V1=－V2

大小相等,相位差是180°VDIFF=V1－V2

因为V1和V2对地是对称的,所以地线上没有电流流过。所有的差模电流（IDIFF）全流过负载。在以电缆传输信号时,差模信号是作为携带信息“想要”的信号。局域网（LAN