网络磁性元件介绍

1、准备人准备人: Walter Fang 2010 年年 10 月月6 日日元件概要元件概要成 功 源 于 责 任*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.成 功 源 于 责 任Figure1Figure2Main Transformer: 主变压器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(电线搭接电线搭接)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: 自藕变压器Auto-xfmr 相当于一个很大的并联电感相当于一个很大的并联电感, 对差模信号形成很高的对差模信号形成很高的对地阻抗对地阻抗; Auto-xfmr 对共模信号而言是对共模信号而言是O阻抗阻抗, 相当于直接短路到地或相当于直接短路到地或Bob-Smith 接头接头.成 功 源 于 责

4、 任u IEEE802.3:CSMA/CD,此標準是國際電子電器協此標準是國際電子電器協會針對乙太網會針對乙太網10/100/1000 Base-T產品的專業標產品的專業標準；準；u 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10/100/1000 Base-T專業標準，即乙太網PoE產品的標準；u IEEE802.3ae:此標準為國際電子電器協會此標準為國際電子電器協會10Gb/s網速的乙太網專業標準；網速的乙太網專業標準；u ANSI X3.263-1995:光纖分散式資料介面光纖分散式資料介面(FDDI)_權杖網雙絞線物理層媒介（權杖網雙絞線物理層媒介（TP

5、-PMD)成 功 源 于 责 任目前我司主要依據以上標準中的如下子標準行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：設計驗證產品：IEEE802.3,2002 Para 3(電性網路特性電性網路特性要求）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要求信號完整性的一些參數要求)成 功 源 于 责 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 责 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 责 任VoIP PhoneWLAN Access PointNetwork Security DevicePoE EnabledLAN SwitchPowerEthernetCablePowerPowerPOE功能應用

7、介紹功能應用介紹在在PoE和和PoE+的应用线路中的应用线路中, 一般会用到两种变一般会用到两种变压器压器, 一种是网络变压器一种是网络变压器(LAN transformer), 另一种是功率变压器另一种是功率变压器(Power transformer)1. 网络变压器网络变压器(LAN transformer): PHY芯片芯片和和Cable之间必须有之间必须有LAN变压器作电气隔离变压器作电气隔离, 那么那么在在PoE和和PoE+线路中线路中, 因为需注入电流因为需注入电流, LAN变变压器则义不容辞成为电流注入的最理想器件压器则义不容辞成为电流注入的最理想器件, 同时同时, 由于有电流通

8、过变压器由于有电流通过变压器, 所以此所以此LAN变压器必须考变压器必须考虑虑线圈发热和磁芯饱和问题线圈发热和磁芯饱和问题, (3657Vdc, 最大最大输出功率为输出功率为12.95W, 符合符合IEEE802.3af标准标准; PoE+变压器的输入电压范围拓宽到变压器的输入电压范围拓宽到3672Vdc, 最大输出功率可达到最大输出功率可达到30W, 符合符合IEEE802.3at标标准准)POE功能應用介紹功能應用介紹2003年，针对以太网供电年，针对以太网供电(PoE+)的的IEEE802.3af标准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为以太网开辟了一个新的应用领域，

9、即通过以太网同时传输DC功率和功率和10/100/1000Mbps数据。该标准规定了数据。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的标称传输功率，对于早期接受这项新技术的应用用(包括标准包括标准VoIP电话、安全摄像机和无线接入点电话、安全摄像机和无线接入点)来说，来说，该功率绰绰有余。该功率绰绰有余。自此之后，自此之后，PoE基础设施在业界变得十分普遍。与此同时，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。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定安全摄像机

10、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，而远的距离上提供更高的信号强度，而VoIP电话则可提供视电话则可提供视频和外设支持频和外设支持。为对功能的增加提供支持，这些受电设备。为对功能的增加提供支持，这些受电设备(PD)需要从需要从PSE(供电设备供电设备)获取超过最初获取超过最初PoE标准规定限标准规定限值的功率。人们开始考虑制定基于值的功率。人们开始考虑制定基于IEEE802.3af规范的规范的IEEE802.3at(亦称亦称PoE+)标准，旨在适应新的高功率应标准，旨在适应新的高功率应用需求。用需求。PoE+满足高功率需求。满足高功率需求。成 功 源 于 责

11、任磁性元件帶POE功能應用介紹POE功能應用介紹功能應用介紹以太网供电新标准以太网供电新标准POE+，IEEE802.3at一、一、IEEE 802.3at标准出现的背景标准出现的背景为了遵循为了遵循IEEE 802.3af规范，受电设备规范，受电设备(PD)上的上的PoE功耗被限制为功耗被限制为12.95W，这对于传统的，这对于传统的IP电话以电话以及网络摄像头而言足以满足需求，及网络摄像头而言足以满足需求，但随着双波段接入、但随着双波段接入、视频电话、视频电话、PTZ视频监控系统视频监控系统等高功率应用的出现，等高功率应用的出现，13W的供电功率显然不能满足需求，这就限制了以太的供电功率显

12、然不能满足需求，这就限制了以太网电缆供电的应用范围。为了克服网电缆供电的应用范围。为了克服PoE对功率预算的限对功率预算的限制，并将其推向新的应用，于制，并将其推向新的应用，于2004年年11月创立了月创立了PoEPlus的研究小组，之后又于的研究小组，之后又于2005年年7月批准了建月批准了建立立IEEE 802.3at调查委员会的计划。新标准称为调查委员会的计划。新标准称为 Power-over-Ethernet Plus (PoEP) IEEE 802.3at，将功率水平扩展到，将功率水平扩展到30W或更高。或更高。POE功能應用介紹功能應用介紹二、二、IEEE 802.3af与与IEE

13、E 802.3at比较比较与与802.3af相比，相比，802.3at可输出可输出2倍以上的电力，每个端口的倍以上的电力，每个端口的输出功率可在输出功率可在30W以上，因此可大幅拓宽以上，因此可大幅拓宽PoE的应用领域：双的应用领域：双波段接入，视频电话，波段接入，视频电话，802.11接入，接入，RFID接入，工业传感器接入，工业传感器，POS终端等都将可以应用终端等都将可以应用PoE技术来给终端提供充足的电力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，下表是两者的比较比较：uPoEuMax 15.4 Wat

14、t at PSE(分组交换设备分组交换设备 )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功能應用介紹功能應用介紹三、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，

15、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可以支持每导线可以支持每导线360mA的载流量的载流量(所有所有导体均处于运行状态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功能應用介紹功能應用介紹2、数据变压器、数据变压器(Data Transformer)数据变压器是

16、系统中第二个真正令人关切的组件。如大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家所知，数据变压器用来将数据信号从PHY交流耦合到电交流耦合到电缆中，同时注入用作缆中，同时注入用作PoE电源的直流电流。电源的直流电流。随着该变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。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重的时候还会导

17、致很高的误码率误码率(BER)或数据的完全丢或数据的完全丢失失。成 功 源 于 责 任TxRJ-45RJ-45RxTx1236457812364578Data PairData PairSpare PairSpare PairCAT5 LAN Cable100m (max)+PD PoE FE48VII/2I/2I/2I/248V+IRx-以太網磁性元件帶POE功能應用介紹成 功 源 于 责 任(Unused Pair)(Unused Pair)( Voice / Data Channel)VoIP PhoneHead-endPOE功能應用介紹功能應用介紹(DC Feed Rtn. Path)

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

19、 PR)POE功能應用介紹功能應用介紹(IEEE 802.3af) Filtered ConnectorConn w/int Pwr MngmtConn w/int Pwr&DC/DCDiscrete Magnetics成 功 源 于 责 任以太網磁性元件帶POE功能應用介紹成 功 源 于 责 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 责 任半成品工藝流程半成品工藝流程:绞绞 线线 缠缠 线线 整整 线线 浸浸 锡锡 补补 焊焊 清洗清洗烘烤烘烤 视视 检检 高压测试高压测试 综合测试综合测试 成 功 源

20、 于 责 任成品工藝流程成品工藝流程:灌灌 胶胶 抽真空抽真空 烘烘 烤烤 印字印字 AIR AIR REFLOWREFLOWPINPIN脚镀锡脚镀锡 视视 检检Hi-Pot 整脚整脚 综合测试综合测试 PIN投影投影 FQC 成 功 源 于 责 任11、Insertion Loss (插入損耗插入損耗):能量通過介質，在介質中所損失的能量。能量通過介質，在介質中所損失的能量。 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，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（在生產上可能因共模線圈、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): 插入损耗插入损耗IEEE 802.3 没有对插入损耗定义规格.一般的IL规格要求是: 1.1dB MAX 100KHz to 100MHz for 10/100/1000 magnetics. 相当于12%的能量损失. 成 功 源 于 责 任测试方法(I/L):成 功 源 于 责 任12、Return Loss(返回損耗返回損耗):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準阻抗不同或不匹配的程度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

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 資料傳送品質資料傳送品質. Return Loss (RL): 反射损耗IEEE 802.3 对对RL的规定的规定: -16dB MIN from 1MHz to 40MHz-10+20Lg(f/80 MHz) dB min from 40MHz to 100MHz Load: 100Ohm +/-15%成 功 源 于 责 任测试方法(R/L):成 功 源 于 责 任13、Crosstalk (近端串擾抑制近端串擾