網(wǎng)絡磁性元件介紹

準備人:WalterFang

2010年10月6日以太網(wǎng)磁性元件概要提綱元件概要POE功能應用介紹元件工藝流程介紹主要參數(shù)及測試方法提問討論以太網(wǎng)磁性元件工作原理/應用介紹*網(wǎng)路變壓器/濾波器(10/100/1000BASE-T)在乙太網(wǎng)電路中起著信號的轉(zhuǎn)輸/阻抗匹配/濾波/信號干擾抑制等作用,它的品質(zhì)性能,直接影響整個網(wǎng)路系統(tǒng)的運行(包括信號的傳輸速度/距離/信號失真等)功能。*以太網(wǎng)磁性組件應用于網(wǎng)絡高端路由器,集線器,交換機,各類計算機(包括筆記本型電腦),網(wǎng)絡服務器及各類網(wǎng)絡通訊儀器設備等領域.以太網(wǎng)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相當于一個很大的并聯(lián)電感,對差模信號形成很高的對地阻抗;Auto-xfmr對共模信號而言是O阻抗,相當于直接短路到地或Bob-Smith接頭.IEEE802.3:CSMA/CD,此標準是國際電子電器協(xié)會針對乙太網(wǎng)10/100/1000Base-T產(chǎn)品的專業(yè)標準；IEEE802.3af:此標準是國際電子電器協(xié)會針對在乙太網(wǎng)上傳輸電源的10/100/1000Base-T專業(yè)標準，即乙太網(wǎng)PoE產(chǎn)品的標準；IEEE802.3ae:此標準為國際電子電器協(xié)會10Gb/s網(wǎng)速的乙太網(wǎng)專業(yè)標準；ANSIX3.263-1995:光纖分散式資料介面(FDDI)_權杖網(wǎng)雙絞線物理層媒介（TP-PMD)以太網(wǎng)磁性元件行業(yè)標準介紹目前我司主要依據(jù)以上標準中的如下子標準行設計驗證產(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信號完整性的一些參數(shù)要求)以太網(wǎng)磁性元件行業(yè)標準介紹什么是10/100BASE-T?一條CAT-5以太網(wǎng)電纜一個普通保護層內(nèi)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(wǎng)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(fā)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(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(wǎng)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(wǎng)磁性元件帶POE功能應用介紹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標準.

什麼是POE?VoIPPhoneWLANAccessPointNetworkSecurityDevicePoEEnabled

LANSwitchPowerEthernet

CablePowerPowerPOE功能應用介紹在PoE和PoE+的應用線路中,一般會用到兩種變壓器,一種是網(wǎng)絡變壓器(LANtransformer),另一種是功率變壓器(Powertransformer)1.網(wǎng)絡變壓器(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,因為需注入電流,LAN變壓器則義不容辭成為電流注入的最理想器件,同時,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標準;PoE+變壓器的輸入電壓范圍拓寬到36~72Vdc,最大輸出功率可達到30W,符合IEEE802.3at標準)POE功能應用介紹2003年，針對以太網(wǎng)供電(PoE+)的IEEE802.3af標準為以太網(wǎng)開辟了一個新的應用領域，即通過以太網(wǎng)同時傳輸DC功率和10/100/1000Mbps數(shù)據(jù)。該標準規(guī)定了12.95W的標稱傳輸功率，對于早期接受這項新技術的應用(包括標準VoIP電話、安全攝像機和無線接入點)來說，該功率綽綽有余。自此之后，PoE基礎設施在業(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。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遠的距離上提供更高的信號強度，而VoIP電話則可提供視頻和外設支持。為對功能的增加提供支持，這些受電設備(PD)需要從PSE(供電設備)獲取超過最初PoE標準規(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+)標準，旨在適應新的高功率應用需求。PoE+滿足高功率需求。POE產(chǎn)品應用:磁性元件帶POE功能應用介紹POE功能應用介紹以太網(wǎng)供電新標準POE+，IEEE802.3at

一、IEEE802.3at標準出現(xiàn)的背景

為了遵循IEEE802.3af規(guī)范，受電設備(PD)上的PoE功耗被限制為12.95W，這對于傳統(tǒng)的IP電話以及網(wǎng)絡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)電纜供電的應用范圍。為了克服PoE對功率預算的限制，并將其推向新的應用，于2004年11月創(chuàng)立了PoEPlus的研究小組，之后又于2005年7月批準了建立IEEE802.3at調(diào)查委員會的計劃。新標準稱為Power-over-EthernetPlus(PoEP)IEEE802.3at，將功率水平擴展到30W或更高。POE功能應用介紹二、IEEE802.3af與IEEE802.3at比較

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

就標準而言，兩者在功率、線纜上有不同的定義，下表是兩者的比較：

PoEMax15.4WattatPSE(分組交換設備

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

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可以支持每導線360mA的載流量(所有導體均處于運行狀態(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)中第二個真正令人關切的組件。如大家所知，數(shù)據(jù)變壓器用來將數(shù)據(jù)信號從PHY交流耦合到電纜中，同時注入用作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，嚴重的時候還會導致很高的誤碼率(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産品電路原理:以太網(wǎng)磁性元件帶POE功能應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測試穿線CMC外觀檢查分線包裝測試半成品工藝流程:絞線

纏線

整線

浸錫

補焊

清洗烘烤

視檢

高壓測試

綜合測試

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（TR、Lk、DCR)及配線

雜散電容過大等形成不良。

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

測試方法(I/L):以太網(wǎng)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(zhì).

以太網(wǎng)磁性組件測試介紹

ReturnLoss(RL):反射損耗IEEE802.3對RL的規(guī)定:-16dBMINfrom1MHzto40MHz-10+20Lg(f/80MHz)dBminfrom40MHzto100MHzLoad:100Ohm+/-15%測試方法(R/L):以太網(wǎng)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(chǎn)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(wǎng)磁性組件測試介紹Crosstalk(CT)：交叉干擾純差模信號是：V1=－V2

大小相等,相位差是180°VDIFF=V1－V2

因為V1和V2對地是對稱的,所以地線上沒有電流流過。所有的差模電流（IDIFF）全流過負載。在以電纜傳輸信號時,差模信號是作為攜帶信息“想要”的信號。局域網(wǎng)（LAN