اترنت تبدیل به ستون فقرات شبکه های مدرن شده است، از تجهیزات صنعتی و سوئیچ ها تا دوربین های PoE و سیستم های جاسازی شده.در قلب هر رابط Ethernet مس قابل اعتماد یک جزء مهم اما اغلب اشتباه درک شده است:مغناطیس اترنت، که به عنوانترانسفورماتور LAN.
این مقاله به مهندسان، طراحان سخت افزار و خریداران فنی می دهدیک مرجع کامل و معتبر: تعاریف، نحوه کار مغناطیس، انواع، بهترین شیوه های طرح PCB، مشکلات رایج از انجمن های واقعی Reddit و مهندسان، راهنمایی انتخاب و روند آینده.
مغناطيس هاي اترنتماژول های ترانسفورماتور مغناطیسیقرار داده شده بین Ethernet PHY (transceiver لایه فیزیکی) و کانکتور RJ45 برای انجام سه نقش ضروری الکتریکی:
اين مغناطيس ها توسط IEEE مورد نياز هستند802.3 استاندارد هابرای 10/100/1000 و Multi-Gig Ethernet برای اطمینان از ایمنی و یکپارچگی سیگنال.
به عبارت ساده،ترانسفورماتورهای پالس با سیم پیچ مرکزیکه سیگنال دیفرانسیل اترنت را حمل می کنند در حالی که DC و نویز ناخواسته را جدا می کنند.
مغناطیس های اترنات به دلایل فنی متعدد در طرح های استاندارد اختیاری نیستند:
شبکه های اترنت دستگاه ها را در چندین دامنه زمینی به هم متصل می کنند.1500 Vrms یا بیشترانزوابین مدارهای PHY و کابل های خارجی برای محافظت از دستگاه ها و رعایت مقررات ایمنی.
مغناطيس اغلب شاملخفه کننده های حالت عادی، که صداهای الکتریکی ناخواسته را فیلتر می کند که در غیر این صورت می تواند سیگنال های دیفرانسیل با سرعت بالا را خراب کند.
کابل های Ethernet twisted-pair انتظار دارند کهمقاومت دیفرانسیل 100Ωترانسفورماتورها به مطابقت خروجی PHY با این مقدار کمک می کنند، منعکس و از دست دادن سیگنال را به حداقل می رسانند.
یک ماژول مغناطیسی معمولی اترنت دارای ویژگی های زیر است:
مغناطیس اجازه می دهد سیگنال های تفاوتی بین PHY و کابل از طریق محرک مغناطیسی در حالی که مسدود کردن DC و سرکوب جریان های حالت مشترک است.
قطعات مستقل ترانسفورماتی که باید روی PCB بین PHY و RJ45 قرار داده شوند. این ها حداکثر انعطاف پذیری در طرح را فراهم می کنند اما نیاز به طراحی دقیق دارند.
یک کانکتور RJ45 با مغناطیس های داخلی و اغلب شاخص های LED.فضای PCB را ذخیره می کند، طرح را ساده می کند و تکرار پذیری مونتاژ را بهبود می بخشد.
به طور خاص برایقدرت از طریق اترنت(PoE/PoE+/PoE++)برنامه های کاربردی با مدیریت جریان بالاتر و ساختارهای ترانسفورماتور اصلاح شده برای تزریق قدرت.
اينهامسائل واقعی که مهندسان با آن مواجه هستندو اینکه چگونه مغناطیس نقش دارد:
در Reddit، یک مهندس طراحی یک صفحه سفارشی گزارش Ethernet کار فقط در10 Mbit/sپاسخ های جامعه به مشکلات طرح PCB یا پیکربندی PHY در اطراف منطقه ترانسفورماتور LAN اشاره کرد.که نشان می دهد قرار دادن مغناطیس و استراتژی مسیر بازگشت بسیار مهم است..
این یک مسئله معمولی است که وقتییکپارچگی سیگنال فرکانس بالابه دلیل اشتباه قرار دادن، مسیر نادرست مرکز، یا تداخل در مغناطیس، مختل می شود.
یک موضوع دیگر توضیح داد که مردم گاهی اوقات مغناطیس را فقط برای فیلترهای سر و صدا اشتباه می گیرند، اما مهندسان تأکید می کنند که آنها برایجداسازی، ایمنی و عملکرد استاندارد اترنت.
یک انجمن الکترونیک بحث کرد که چگونهجهت گیری مواد مغناطیسی، به ویژه برای قرار دادن خنک کننده حالت مشترک نسبت به کانکتور PHY یا Ethernet که بر کیفیت سیگنال و عملکرد EMC تأثیر می گذارد.
برخی از طراحان می پرسند که آیا مغناطیس مورد نیاز است زمانی که دو Ethernet PHY در PCB یکسان هستند. پاسخ نشان می دهد که شما گاهی اوقات می توانید بدون آنها در hops کوتاه، امااغلب مغناطیس یا مسدود کردن DC برای اطمینان از عملکرد قوی اضافه می شود، به خصوص با تراشه های PHY مختلف.
طرح مناسب برای طرح های آینده ضروری است:
یک چک لیست سخت افزاری از یک تولید کننده عمده PHY تایید می کند که11 ترانسفورماتور عایق بندی مورد نیاز استو جزئیات استحکام، از دست دادن ورودی، و مشخصات HIPOT که طراحان باید برآورده شوند.
مهندسان باید در نظر بگیرند:
اترن سریع (10/100) ، گیگابیت (1000BASE-T) و چند گیگ (2.5G / 5G / 10GBASE-T) همه خواسته های مختلفی در مورد عملکرد مغناطیسی دارند. گزینه های جداگانه و یکپارچه برای هر سرعت وجود دارد.
دنبالحداقل 1500 ولت RMS HIPOTبرای مصرف کنندگان و عایق بندی تقویت شده بالاتر برای کاربردهای صنعتی یا پزشکی. برخی از ترانسفورماتورهای پیشرفته عایق بندی بالا را ارائه می دهند (به عنوان مثال، 4680 V DC).
پشتیبانی PoE/PoE+/PoE++ را در صورت تحویل برق از طریق کابل تضمین کنید.
ماژول های جدایی یافته در مقابل ماژول های مجتمع بر روی سطح PCB و پیچیدگی مونتاژ تاثیر می گذارد.
| ویژگی | مغناطيس هاي جدا | MagJack یکپارچه |
|---|---|---|
| مساحت PCB | بزرگتر | کوچک تر |
| کنترل قرار دادن | بالا | محدود |
| سادگی مونتاژ | پایین تر | بالاتر |
| EMI / تنظیم عملکرد | بهتره | خوبه |
نگاه به جلو:
یک ترانسفورماتور LAN، همچنین به ناممغناطیس اترنت، یک قطعه عایق مغناطیسی است که بین اتصال Ethernet PHY و کانکتور RJ45 قرار دارد. این عایق گالوانک ، تطابق مقاومت برای جفت های تمایز 100 Ω را فراهم می کند ،و سرکوب سر و صدای حالت مشترک برای اطمینان از ارتباطات پایدار اترنت.
استانداردهای اترنت نیاز به ترانسفورماتورهای LAN برای ارائهجداسازی الکتریکی و یکپارچگی سیگنالآنها مدارهای داخلی را از تفاوت ولتاژ بین دستگاه ها محافظت می کنند، تداخل الکترومغناطیسی (EMI) را کاهش می دهند و به تطابق با مقاومت کابل های اترنت جفت پیچیده کمک می کنند.
در رابط های استاندارد اترنت، یک ترانسفورماتور LAN به طور معمول برای برآورده کردنالزامات آیزولی و EMC IEEE 802.3برخی از اتصالات داخلی کوتاه بین تراشه های PHY ممکن است بدون مغناطیس کار کنند، اما پورت های تولید اترنت به طور معمول شامل ترانسفورماتورها برای ایمنی و عملکرد قابل اعتماد هستند.
اکثر ترانسفورماتورهای LAN اترنت ارائه می دهندولتاژ عایق 1500 Vrmsبین کابل و مدارهای داخلی. نسخه های عایق بندی بالاتر ممکن است پشتیبانی۲۲۵۰ Vrms یا بیشتربرای تجهیزات صنعتی یا پزشکی.
مغناطیس های اترنت، قطعات ترانسفورم و فیلتر کننده ای هستند که در رابط اترنت استفاده می شوند.
Aماگ جکیک کانکتور RJ45 است که در حال حاضر این مغناطیس ها را در داخل خانه کانکتور ادغام می کند، طراحی PCB را ساده می کند و فضای صفحه را صرفه جویی می کند.
در هنگام انتخاب یک ترانسفورماتور LAN، مهندسان معمولاً:
انتخاب نامناسب مغناطیس یا طرح PCB ممکن است منجر به:
قرار دادن درست و مسیر کنترل شده با مقاومت برای عملکرد قابل اعتماد اترنت ضروری است.
مغناطيس هاي اترنتبخش کوچکی ولی ضروریآنها امنیت، یکپارچگی سیگنال، سرکوب سر و صدا و انطباق با استانداردهای شبکه را فراهم می کنند.کنترل کننده صنعتی، یا دستگاه فعال PoE، درک مقناطیسی از نزدیک طرح های شما را از تله های رایج جدا می کند.
برای مهندسان و خریداران فنی که به دنبالمغناطیس های صنعتی، ماژول های متمایز با قابلیت اطمینان بالا و راه حل های مجتمع MagJack را در نظر بگیریدعملکرد و الزامات قانونی.
