網(wǎng)絡(luò)磁性元件介紹

1、準(zhǔn)備人準(zhǔn)備人: Walter Fang 2010 年年 10 月月6 日日元件概要元件概要成 功 源 于 責(zé) 任*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,各類計算機(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.成 功 源 于 責(zé) 任Figure1Figure2Main Transformer: 主變壓器Provide 1500Vrms safety isolation barrier.Impedance matching to meet the IEEE802.3 requirements.Transformers have OCL = 350uH min ( 8

2、mA DC bias)With Center Tap(電線搭接電線搭接)to provide a low impedance path for Common Mode Noise to signal.Common Mode Choke(CMC): 共模扼流圈CMC creates a high impedance block to any common mode signal while leaving a differential mode signal unaffectedCMC impedance depends on core material, winding turns and w

3、inding process02004006008001000120014001600180020000.1 MHz1.0 MHz10.0 MHz100.0 MHz1000.0 MHz-35-30-25-20-15-10-50CMR(dB)IMP()FrequencyAuto-transformer: 自藕變壓器Auto-xfmr 相當(dāng)于一個很大的并聯(lián)電感相當(dāng)于一個很大的并聯(lián)電感, 對差模信號形成很高的對差模信號形成很高的對地阻抗對地阻抗; Auto-xfmr 對共模信號而言是對共模信號而言是O阻抗阻抗, 相當(dāng)于直接短路到地或相當(dāng)于直接短路到地或Bob-Smith 接頭接頭.成 功 源 于 責(zé)

4、 任u IEEE802.3:CSMA/CD,此標(biāo)準(zhǔn)是國際電子電器協(xié)此標(biāo)準(zhǔn)是國際電子電器協(xié)會針對乙太網(wǎng)會針對乙太網(wǎng)10/100/1000 Base-T產(chǎn)品的專業(yè)標(biāo)產(chǎn)品的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；準(zhǔn)；u IEEE802.3af:此標(biāo)準(zhǔn)是國際電子電器協(xié)會針對在乙太網(wǎng)上傳輸電源的10/100/1000 Base-T專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，即乙太網(wǎng)PoE產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)；u IEEE802.3ae:此標(biāo)準(zhǔn)為國際電子電器協(xié)會此標(biāo)準(zhǔn)為國際電子電器協(xié)會10Gb/s網(wǎng)速的乙太網(wǎng)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；網(wǎng)速的乙太網(wǎng)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；u ANSI X3.263-1995:光纖分散式資料介面光纖分散式資料介面(FDDI)_權(quán)杖網(wǎng)雙絞線物理層媒介（權(quán)杖網(wǎng)雙絞線物理層媒介（TP

5、-PMD)成 功 源 于 責(zé) 任目前我司主要依據(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)計驗證產(chǎn)品：設(shè)計驗證產(chǎn)品：IEEE802.3,2002 Para 3(電性網(wǎng)路特性電性網(wǎng)路特性要求）要求）IEEE802.3,2002 Para （Hi-Pot要求）要求）ANSI X.3.263-1995 Para 9.1.(Signal integrity信號完整性的一些參數(shù)要求信號完整性的一些參數(shù)要求)成 功 源 于 責(zé) 任867R D 131 C T :1 C T21T D 11 C T :1 C T91 01 1R X 11 51 4T X

6、 11 6成 功 源 于 責(zé) 任1CT:1CT205TD2+MX2+12TD4-11TD4+10TCT4TD3+89TD3-6TD2-7TCT31CT:1CT1314MX4-MX4+1CT:1CT151716MX3+MX3-MCT41918MX2-MCT32TD1+4TCT23TD1-1TCT11CT:1CT23MX1+2122MX1-MCT224MCT1MCT1成 功 源 于 責(zé) 任VoIP PhoneWLAN Access PointNetwork Security DevicePoE EnabledLAN SwitchPowerEthernetCablePowerPowerPOE功能應(yīng)用

7、介紹功能應(yīng)用介紹在在PoE和和PoE+的應(yīng)用線路中的應(yīng)用線路中, 一般會用到兩種變一般會用到兩種變壓器壓器, 一種是網(wǎng)絡(luò)變壓器一種是網(wǎng)絡(luò)變壓器(LAN transformer), 另一種是功率變壓器另一種是功率變壓器(Power transformer)1. 網(wǎng)絡(luò)變壓器網(wǎng)絡(luò)變壓器(LAN transformer): PHY芯片芯片和和Cable之間必須有之間必須有LAN變壓器作電氣隔離變壓器作電氣隔離, 那么那么在在PoE和和PoE+線路中線路中, 因為需注入電流因為需注入電流, LAN變變壓器則義不容辭成為電流注入的最理想器件壓器則義不容辭成為電流注入的最理想器件, 同時同時, 由于有電流通

8、過變壓器由于有電流通過變壓器, 所以此所以此LAN變壓器必須考變壓器必須考慮慮線圈發(fā)熱和磁芯飽和問題線圈發(fā)熱和磁芯飽和問題, (3657Vdc, 最大最大輸出功率為輸出功率為12.95W, 符合符合IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn); PoE+變壓器的輸入電壓范圍拓寬到變壓器的輸入電壓范圍拓寬到3672Vdc, 最大輸出功率可達到最大輸出功率可達到30W, 符合符合IEEE802.3at標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn))POE功能應(yīng)用介紹功能應(yīng)用介紹2003年，針對以太網(wǎng)供電年，針對以太網(wǎng)供電(PoE+)的的IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)為以太網(wǎng)開辟了一個新的應(yīng)用領(lǐng)域，即通過以太網(wǎng)同時傳輸為以太網(wǎng)開辟了一個新的應(yīng)用領(lǐng)域，

9、即通過以太網(wǎng)同時傳輸DC功率和功率和10/100/1000Mbps數(shù)據(jù)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了數(shù)據(jù)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了12.95W的標(biāo)稱傳輸功率，對于早期接受這項新技術(shù)的應(yīng)的標(biāo)稱傳輸功率，對于早期接受這項新技術(shù)的應(yīng)用用(包括標(biāo)準(zhǔn)包括標(biāo)準(zhǔn)VoIP電話、安全攝像機和無線接入點電話、安全攝像機和無線接入點)來說，來說，該功率綽綽有余。該功率綽綽有余。自此之后，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，基礎(chǔ)設(shè)施在業(yè)界變得十分普遍。與此同時，人們對于附加功能和較高功率的需求也有了顯著的增長。人們對于附加功能和較高功率的需求也有了顯著的增長。固固定安全攝像機逐漸獲得了全動感視頻，無線接入點能夠在更定安全攝像機

10、逐漸獲得了全動感視頻，無線接入點能夠在更遠的距離上提供更高的信號強度，而遠的距離上提供更高的信號強度，而VoIP電話則可提供視電話則可提供視頻和外設(shè)支持頻和外設(shè)支持。為對功能的增加提供支持，這些受電設(shè)備。為對功能的增加提供支持，這些受電設(shè)備(PD)需要從需要從PSE(供電設(shè)備供電設(shè)備)獲取超過最初獲取超過最初PoE標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定限標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定限值的功率。人們開始考慮制定基于值的功率。人們開始考慮制定基于IEEE802.3af規(guī)范的規(guī)范的IEEE802.3at(亦稱亦稱PoE+)標(biāo)準(zhǔn)，旨在適應(yīng)新的高功率應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，旨在適應(yīng)新的高功率應(yīng)用需求。用需求。PoE+滿足高功率需求。滿足高功率需求。成 功 源 于 責(zé)

11、任磁性元件帶POE功能應(yīng)用介紹POE功能應(yīng)用介紹功能應(yīng)用介紹以太網(wǎng)供電新標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)供電新標(biāo)準(zhǔn)POE+，IEEE802.3at一、一、IEEE 802.3at標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)的背景標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)的背景為了遵循為了遵循IEEE 802.3af規(guī)范，受電設(shè)備規(guī)范，受電設(shè)備(PD)上的上的PoE功耗被限制為功耗被限制為12.95W，這對于傳統(tǒng)的，這對于傳統(tǒng)的IP電話以電話以及網(wǎng)絡(luò)攝像頭而言足以滿足需求，及網(wǎng)絡(luò)攝像頭而言足以滿足需求，但隨著雙波段接入、但隨著雙波段接入、視頻電話、視頻電話、PTZ視頻監(jiān)控系統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)等高功率應(yīng)用的出現(xiàn)，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，這就限制了以太的供電功率顯

12、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。為了克服網(wǎng)電纜供電的應(yīng)用范圍。為了克服PoE對功率預(yù)算的限對功率預(yù)算的限制，并將其推向新的應(yīng)用，于制，并將其推向新的應(yīng)用，于2004年年11月創(chuàng)立了月創(chuàng)立了PoEPlus的研究小組，之后又于的研究小組，之后又于2005年年7月批準(zhǔn)了建月批準(zhǔn)了建立立IEEE 802.3at調(diào)查委員會的計劃。新標(biāo)準(zhǔn)稱為調(diào)查委員會的計劃。新標(biāo)準(zhǔn)稱為 Power-over-Ethernet Plus (PoEP) IEEE 802.3at，將功率水平擴展到，將功率水平擴展到30W或更高?；蚋?。POE功能應(yīng)用介紹功能應(yīng)用介紹二、二、IEEE 802.3af與與IEE

13、E 802.3at比較比較與與802.3af相比，相比，802.3at可輸出可輸出2倍以上的電力，每個端口的倍以上的電力，每個端口的輸出功率可在輸出功率可在30W以上，因此可大幅拓寬以上，因此可大幅拓寬PoE的應(yīng)用領(lǐng)域：雙的應(yīng)用領(lǐng)域：雙波段接入，視頻電話，波段接入，視頻電話，802.11接入，接入，RFID接入，工業(yè)傳感器接入，工業(yè)傳感器，POS終端等都將可以應(yīng)用終端等都將可以應(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，下表是兩者的比較比較：uPoEuMax 15.4 Wat

14、t at PSE(分組交換設(shè)備分組交換設(shè)備 )uMin 12.95 Watts at PDuMin voltage: 37VuMax voltage: 57V (safety consideration)1.Current: 350mAuPoE-PlusuMax 45 Watts at PSEuMin 30 Watts at PDuMin voltage: 44VuMax voltage: 57V (safety consideration)uCurrent: 720mAPOE功能應(yīng)用介紹功能應(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，

15、對于這一基本問題，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(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，CAT5E可以支持每導(dǎo)線可以支持每導(dǎo)線360mA的載流量的載流量(所有所有導(dǎo)體均處于運行狀態(tài)導(dǎo)體均處于運行狀態(tài))。在電纜環(huán)境溫度達到45時，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)用介紹功能應(yīng)用介紹2、數(shù)據(jù)變壓器、數(shù)據(jù)變壓器(Data Transformer)數(shù)據(jù)變壓器是

16、系統(tǒng)中第二個真正令人關(guān)切的組件。如大數(shù)據(jù)變壓器是系統(tǒng)中第二個真正令人關(guān)切的組件。如大家所知，數(shù)據(jù)變壓器用來將數(shù)據(jù)信號從家所知，數(shù)據(jù)變壓器用來將數(shù)據(jù)信號從PHY交流耦合到電交流耦合到電纜中，同時注入用作纜中，同時注入用作PoE電源的直流電流。電源的直流電流。隨著該變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，這會降低該變壓器的電感。衡在變壓器中引起偏移電流，這會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)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)重的時候還會導(dǎo)致很高的重的時候還會導(dǎo)

17、致很高的誤碼率誤碼率(BER)或數(shù)據(jù)的完全丟或數(shù)據(jù)的完全丟失失。成 功 源 于 責(zé) 任TxRJ-45RJ-45RxTx1236457812364578Data PairData PairSpare PairSpare PairCAT5 LAN Cable100m (max)+PD PoE FE48VII/2I/2I/2I/248V+IRx-以太網(wǎng)磁性元件帶POE功能應(yīng)用介紹成 功 源 于 責(zé) 任(Unused Pair)(Unused Pair)( Voice / Data Channel)VoIP PhoneHead-endPOE功能應(yīng)用介紹功能應(yīng)用介紹(DC Feed Rtn. Path)

18、( DC Feed 350mA)100 to 350mALOADPower30 60VDC成 功 源 于 責(zé) 任PDDC/DC48V / ?Ethernet AppliancePhoneCameraMusicSecurityRJ451x1Power Supply48VDCOpticalInterfacePowerControllerMagsMagsRJ452xNMagsMagsPSEIsolationIsolationDataPowerDataPowerSerial Bus12C InterfMAC PHYHUB / SwitchTerminal100 m UTP Cat 5 Cable (4

19、 PR)POE功能應(yīng)用介紹功能應(yīng)用介紹(IEEE 802.3af) Filtered ConnectorConn w/int Pwr MngmtConn w/int Pwr&DC/DCDiscrete Magnetics成 功 源 于 責(zé) 任以太網(wǎng)磁性元件帶POE功能應(yīng)用介紹成 功 源 于 責(zé) 任線圈工藝流程線圈工藝流程:扭線扭線穿線穿線T測試測試穿線穿線CMC外觀檢查外觀檢查分線分線包裝包裝測試測試成 功 源 于 責(zé) 任半成品工藝流程半成品工藝流程:絞絞 線線 纏纏 線線 整整 線線 浸浸 錫錫 補補 焊焊 清洗清洗烘烤烘烤 視視 檢檢 高壓測試高壓測試 綜合測試綜合測試 成 功 源

20、 于 責(zé) 任成品工藝流程成品工藝流程:灌灌 膠膠 抽真空抽真空 烘烘 烤烤 印字印字 AIR AIR REFLOWREFLOWPINPIN腳鍍錫腳鍍錫 視視 檢檢Hi-Pot 整腳整腳 綜合測試綜合測試 PIN投影投影 FQC 成 功 源 于 責(zé) 任11、Insertion Loss (插入損耗插入損耗):能量通過介質(zhì)，在介質(zhì)中所損失的能量。能量通過介質(zhì)，在介質(zhì)中所損失的能量。 注：不良之注：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(zhì)，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(zhì)， 在生產(chǎn)上可能因共模線圈、耦合線圈之不理想性（在生產(chǎn)上可能因共模線圈、耦合線圈之不理想

21、性（TR、Lk、DCR)及配線及配線 雜散電容過大等形成不良。雜散電容過大等形成不良。 Insertion Loss (IL): 插入損耗插入損耗IEEE 802.3 沒有對插入損耗定義規(guī)格.一般的IL規(guī)格要求是: 1.1dB MAX 100KHz to 100MHz for 10/100/1000 magnetics. 相當(dāng)于12%的能量損失. 成 功 源 于 責(zé) 任測試方法(I/L):成 功 源 于 責(zé) 任12、Return Loss(返回?fù)p耗返回?fù)p耗):反射損耗是用來描述實測阻抗與反射損耗是用來描述實測阻抗與標(biāo)準(zhǔn)阻抗不同或不匹配的程度標(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

22、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單位是分貝,反射損反射損耗的運算式如下：耗的運算式如下： 注：不良之注：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(zhì)資料傳送品質(zhì). Return Loss (RL): 反射損耗IEEE 802.3 對對RL的規(guī)定的規(guī)定: -16dB MIN from 1MHz to 40MHz-10+20Lg(f/80 MHz) dB min from 40MHz to 100MHz Load: 100Ohm +/-15%成 功 源 于 責(zé) 任測試方法(R/L):成 功 源 于 責(zé) 任13、Crosstalk (近端串?dāng)_抑制近端串?dāng)_