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以太網(wǎng)接口接網(wǎng)絡(luò)變壓器的設(shè)計與應(yīng)用

網(wǎng)絡(luò)變壓器的工作原理:

網(wǎng)絡(luò)變壓器又稱數(shù)據(jù),又稱網(wǎng)絡(luò)絕緣變壓器。在網(wǎng)絡(luò)接口中起到兩個主要作用:一是通過將差模耦合和線圈耦合相結(jié)合的過濾器,強PHY傳輸?shù)牟罘中盘柕臄?shù)據(jù)傳輸并將電磁場轉(zhuǎn)換為不同電平連接線的另一端;二是隔離連接到不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的不同電平防止不同的電壓通過網(wǎng)絡(luò)線路傳輸,從而損壞設(shè)備。此外,數(shù)據(jù)在設(shè)備防雷方面也可以發(fā)揮作用,主要用于網(wǎng)絡(luò)交換機、路由器、網(wǎng)卡、集線器內(nèi)部,起到信號通信、高壓絕緣、電網(wǎng)變壓器電阻匹配、電磁干擾抑制等作用。

網(wǎng)絡(luò)變壓器通常有兩種驅(qū)動方式:電壓驅(qū)動和電流驅(qū)動。

1、電流驅(qū)動方式:

1電流驅(qū)動方式

等效電路圖如下圖:

2等效電路圖

這是一個較早的驅(qū)動程序,僅適用于10M100M網(wǎng)絡(luò)。

通過調(diào)整恒流源和電流的大小,可以改變載波頻率。當(dāng)電流驅(qū)動方法連接到變壓器時,變壓器中間插頭必須連接到應(yīng)變電壓(產(chǎn)生偏置和電流感)。上拉電壓由PHY芯片決定。一般有1.8V2.5V。只需閱讀PHY芯片的數(shù)據(jù)手冊。

2、電壓驅(qū)動方式:

這是目前常用的控制方法,不僅可以應(yīng)用于10M100M網(wǎng)絡(luò),還可以應(yīng)用于千兆網(wǎng)絡(luò)。千兆PoE網(wǎng)絡(luò)的電源也基于這一原理,就像電壓源調(diào)整電壓以實現(xiàn)載波變化一樣。當(dāng)電壓驅(qū)動方法連接到變壓器時,變壓器的中心引腳不需要連接到壓,但可以直接連接到電容器的地。典型的電壓控制模式如下:

3電壓驅(qū)動方式

他的等效電路如下:

4等效電路

為什么要接網(wǎng)絡(luò)變壓器?

事實上,變壓器理論上不起作用,但風(fēng)險太大。電網(wǎng)變壓器的優(yōu)點如下:

1.增加傳輸距離。PHY芯片驅(qū)動器的功率有限,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)線長時,信號到達(dá)接收端,信號可能會衰減到不再工作的程度。但在添加網(wǎng)絡(luò)變壓器后,通過變壓器輸出,驅(qū)動能力顯著提高,允許信號進(jìn)一步傳輸;

2.減少接收PHY芯片時的干擾。接收器和發(fā)射機以及網(wǎng)絡(luò)變壓器相當(dāng)于將PHY與網(wǎng)絡(luò)線路隔離。網(wǎng)絡(luò)線路暴露在室外,容易受到各種干擾,無絕緣,PHY芯片的數(shù)字輸出容易不穩(wěn)定;

3.改進(jìn)PHY芯片的接收和傳輸終端的兼容性。如果PHY接收器使用3.3V,而PHY發(fā)射機使用5V,則兩者之間的電平信號在沒有網(wǎng)絡(luò)變壓器的情況下不兼容。網(wǎng)絡(luò)變壓器可以確保信號正常傳輸,而不考慮接收和傳輸時使用的電壓。

5接網(wǎng)絡(luò)變壓器
6接網(wǎng)絡(luò)變壓器

由此分析:

可以注意到,共形電感器位于不同的位置:一個位于電纜端部,另一個位于PHY端部。

注意

PHY側(cè)比電纜側(cè)更貴,可能是因為不常用吧。

電流型的PHY不建使用議在PHY末端網(wǎng)絡(luò)變壓器,這可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)關(guān)閉。

電壓型的PHY沒有關(guān)系。

@100kHz,0.1V8mA直流偏置350uhmin

網(wǎng)絡(luò)變壓器制造商的產(chǎn)品插頭將使用開路OCL電感:表明頻率為100 kHz、振幅為0.1 V的正弦信號電壓將檢測電感大于350 uH、線圈供電加上8 mA直流偏移的網(wǎng)絡(luò)變壓器的開路OCL電感。

那為什么呢?有兩個原因:

1、制造商必須向線圈添加8mA直流偏移檢測條件的原因是,在局域網(wǎng)運行期間,網(wǎng)絡(luò)變壓器,由于正極性和負(fù)極性矩形數(shù)據(jù)脈沖的數(shù)量不同,在網(wǎng)絡(luò)變壓器線圈內(nèi)自動產(chǎn)生不超過8mA的直流或慢偏移,線圈內(nèi)的直流或慢速偏移降低了線圈的OCLOCL下降使平屋頂傾斜矩形數(shù)據(jù)脈沖,而當(dāng)平屋頂高度傾斜時會發(fā)生誤差,產(chǎn)生誤碼。

2另一方面,最近在網(wǎng)絡(luò)變壓器傳送數(shù)據(jù)信號的同時還要利用它向數(shù)十米以外的電子設(shè)備輸送直流電壓(POE供電系統(tǒng))。PoE電流相對較大,可以達(dá)到安培量級。PoE電流也是網(wǎng)絡(luò)變壓器內(nèi)層壓器的連續(xù)或緩慢移動。電流或緩慢偏移可能導(dǎo)致電感器電感降低,從而改變網(wǎng)絡(luò)變壓器消除電磁干擾的能力。

7網(wǎng)絡(luò)變壓器

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