以太網(wǎng)接口變壓器的設(shè)計與應(yīng)用
時間：
2023-12-19
來源：
億佰特物聯(lián)網(wǎng)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)汞”，或網(wǎng)絡(luò)絕緣變壓器。
在網(wǎng)絡(luò)接口中網(wǎng)絡(luò)變壓器起到兩個主要作用：一是通過將差模耦合和線圈耦合相結(jié)合的過濾器，增強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；二是隔離線連接到不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的不同電平，為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)汞在設(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：
等效電路圖如下圖：
這是一個較早的驅(qū)動程序，僅適用于10M和100M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1.8V和2.5V。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10M和100M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電壓，但可以直接連接到電容器的地。典型的電壓控制模式如下：
它的等效電路如下：
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。網(wǎng)絡(luò)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。
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不建議使用在PHY末端的網(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，0.1V，8mA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。
為什么這樣呢？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OCL，OCL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。
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