Ethernet_Transformer网络变压器的作用
网络变压器在有线局域网中的作用是什么
网络变压器在有线局域网中的作用是什么?华强盛电子导读:大体说来,网络变压器具有第一,保证网卡上的chip的安全。
第二,减少外界EMI 造成的误码。
第三,抑制计算机内部电磁噪声向空中发射能量。
第四,还是一个很好的阻抗转换器。
网络变压器在有线局域网中的作用是什么?在有线局域网中,计算机与服务器之间,计算机与路由器之间都是采用特性阻抗接近100欧的非屏蔽双绞线(unshielded twisted paired UTP)来连接的,由于服务器,计算机,路由器可能安装在同一栋大楼的不同楼层,也可能安装在不同大楼的不同楼层,它们之间的连线长度可能达到数十米。
如果相距数十米的计算机服务器或路由器直接用UTP连接起来,在它们之间互相传送数据信号是没有问题的,但是由于各个地方的地电位不同,在UTP两端形成频率极低的缓变电压,将直接加载网卡的集成电路芯片CHIP上,可能会损坏CHIP。
UTP上感应到外界电磁干扰(electro magnetic interfence, EMI)可能会使被传送的数据信号产生误码。
服务器,计算机内部开关,电源和时钟信号发生器等产生的电磁噪声,也将通过ftp向周围空间发射,形成对其他电子仪器的干扰源。
图1:网络变压器在有限局域网卡上的应用(网络变压器在有线局域网中的作用)为了保证网卡上CHIP的安全,减少外界EMI造成的误码和抑制计算机内部的电磁噪声向空中发射的能量,就需要在网卡与UTP连接处加上一个既能使被传送的数据信号畅通无阻,又能阻断低频地电压和高频EMI相互传播的器件,这个器件在目前在有线局域网中被广泛采用,它就是网络变压器。
网络变压器除了具有上述阻断各种EMI的功能,还是一个很好的阻抗转换器。
如果网卡上的CHIP中相关电路的输入输出阻抗不等于100欧,则它们与UTP连接处将处在阻抗失配的状态。
此时用改变网络变压器初级次级圈比的方法,很容易使CHIP与UTP之间实现阻抗匹配。
这就是网络变压器在有线局域网中的作用。
网络变压器简介、功能、分类、应用
网络变压器:网络变压器是在有限局域网中各级网络设备中都具备的变压器元件。
网络变压器(Ethernet Transformer,也称数据汞模块,是网卡电路中不可或缺的部分,它主要包含中间抽头电容、变压器、自耦变压器、共模电感。
其又叫网络隔离变压器、以太网变压器、网络滤波器、网口变压器、LAN变压器等等。
——————————————————————————————————网络变压器的功能一,传输数据,它把PHY送出来的差分信号用差模耦合的线圈耦合滤波以增强信号,并且通过电磁场的转换耦合到不同电平的连接网线的另外一端;二,电气隔离防雷任何CMOS制程的芯片工作的时候产生的信号电平总是大于0V的(取决于芯片的制程和设计需求),PHY输出信号送到100米甚至更长的地方会有很大的直流分量的损失。
而且如果外部网线直接和芯片相连的话,电磁感应(打雷)和静电,很容易造成芯片的损坏。
再就是设备接地方法不同,电网环境不同会导致双方的0V电平不一致,这样信号从A传到B,由于A设备的0V电平和B点的0V电平不一样,这样可能会导致很大的电流从电势高的设备流向电势低的设备。
网络变压器把PHY送出来的差分信号用差模耦合的线圈耦合滤波以增强信号,并且通过电磁场的转换耦合到连接网线的另外一端。
这样不但使网线和PHY 之间没有物理上的连接而换传递了信号,隔断了信号中的直流分量,还可以在不同0V电平的设备中传送数据。
网络变压器本身就是设计为耐2KV~3KV的电压的。
也起到了防雷保护作用。
有些朋友的网络设备在雷雨天气时容易被烧坏,大都是PCB设计不合理造成的,而且大都烧毁了设备的接口,很少有芯片被烧毁的,就是变压器起到了保护作用。
隔离变压器可满足IEEE802.3的绝缘要求,但不能抑制EMI。
二、共模抑制在双绞线中的每一根导线是以双螺旋形结构相互缠绕着。
流过每根导线的电流所产生的磁场受螺旋形的制约。
导线的电流方向,决定每对导线发射噪音的程度。
Pulse Transformer 网络变压器(滤波器)PoE介绍
PoE應用系統與現有系統比較圖
POE 系統架構圖
POE 802.3af/at PSE系統圖
PoE Output From PSE
• Output Pin Assignment 1,2(+) 3,6(-) 1,2(-) 3,6(+) 4,5(+) 7,8(-)
• Output Voltage type 1 : 44Ve Transformer 網絡變壓器 PoE 產品介紹
• PoE 功能以及應用介紹 • 內建PoE 功能的關鍵 • PoE 方案介紹 • 實際案例說明 • 問題討論
PoE功能介紹
• 電力可以透過網路線傳遞。 • 使用標準網路線,減少電力佈線。 • 無須軟體設定,支援即插即用。 • 電源及網路可以集中控管。
提供電力與網路信號 整合與分離 功能
產品內建POE的技術與零件考量(續)
– PSE端
可供電的電壓,功率 電力注入網路線的方式…(極性,使用線對)
– PD端
可汲取電量的限制,相關要求… 電力自網路線分離的方法…
– 其他
線材種類,線對定義,傳輸速率…
變壓器產品選擇考量
• 機構設計-腳位,外觀 • PoE功能- 電流量(350,600mA) ,偏壓量(8mA, 18mA) •傳輸要求-10Mb/100Mb/1000 Mb
Previously PoE Switch Design
需Po有PEo路PE機o功變E種功能壓專能子器板之版專網品用名:8 Port Switch
功能:通常應用於企業 及機房,由於每個 port都有專屬的 頻寬並具備資料 交換功能,故可 在同一時間傳輸 較大的資料量
Side View
速度:10/100 Base 1G Base
网络变压器简介
网络变压器简介网络变压器具体有T1/E1隔离变压器;ISDN/ADSL接口变压器;VDSL 高通/低通滤波器模块、接口变压器;T3/E3、SDH、64KBPS接口变压器;10/100BASE、1000BASE-TX网络滤波器;RJ45集成变压器;还可根据客户需要设计专用变压器。
产品主要应用于:高性能数字交换机;SDH/ATM传输设备;ISDN、ADSL、VDSL、POE受电设备综合业务数字设备;FILT光纤环路设备;以太网交换机等等,如裕泰电子的YL18-2050S,YL18-3002S等比较常见!数据泵是消费级PCI网卡上都具备的设备,数据泵也被叫做网络变压器或可称为网络隔离变压器。
它在一块网卡上所起的作用主要有两个,一是传输数据,它把PHY送出来的差分信号用差模耦合的线圈耦合滤波以增强信号,并且通过电磁场的转换耦合到不同电平的连接网线的另外一端;一是隔离网线连接的不同网络设备间的不同电平,以防止不同电压通过网线传输损坏设备。
除此而外,数据汞还能对设备起到一定的防雷保护作用。
编辑本段网络变压器在以太网中的作用在以太网设备中,通过PHY接RJ45时,中间都会加一个网络变压器。
有的变压器中心抽头接到地。
而且接电源时,电源值又可以不一样,3.3V,2.5V,1.8V都有。
这个变压器的作用分析如下:1、中间抽头为什么有些接电源?有些接地?这个主要是与使用的PHY 芯片UTP口驱动类型决定的,这种驱动类型有两种,电压驱动和电流驱动。
电压驱动的就要接电源;电流驱动的就直接接个电容到地即可!所以对于不同的芯片,中心抽头的接法,与PHY是有密切关系的,具体还要参看芯片的datasheet和参考设计了。
2、为什么接电源时,又接不同的电压呢?这个也是所使用的PHY芯片资料里规定的UTP端口电平决定的。
决定的什么电平,就得接相应的电压了。
即如果是2.5v的就上拉到2.5v,如果是3.3v的就上拉到3.3v。
3.这个变压器到底是什么作用呢,可不可以不接呢。
网口变压器简介[专业内容]
电流驱动型PHY
为什么2线共模电感不能放置于于电流驱动形PHY 的PHY侧。如图,当有意信号的瞬时电流走在其 中一个线圈或者在两个线圈中电流方向相同的时 候,在磁芯中没有磁力线抵消,此电感会对这个 有意信号产生一个高阻抗,从而影响有意信号。
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电流驱动型PHY
对于电流驱动型PHY,共模电感要放于线缆侧, 如下图的应用。自耦变压器用于混合模式的端接。
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非理想参数
绕线电阻
漏磁:磁力线不能在两个线圈中完全耦合, 可以用一个耦合系数k来描述,0<k<1。漏 磁和绕线技术和磁芯形状有关。
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非理想参数
分布电容:绕线和磁芯之间的耦合,相邻绕线间的耦合
线圈间电容:初级和次级线圈间的电容,容值足够小,对 于正常差模信号没有影响,对于无意的共模信号有足够低 的阻抗,会明显影响EMI相关特性。
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差模传输特性
法拉第定律,闭合环路的感应电动势与磁力线随 时间的变化率成比例。
理想变压器电压,电流和变比之间的关系
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差模传输特性
R2
环形磁芯上的自感和互感
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差模传输特性
变压器的线路符号
阻抗的转换
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差模传输特性
磁芯的磁化和饱和
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非理想参数
有限的磁导率
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非理想参数
磁芯损耗:磁滞现象和涡旋电流损耗可以 用图中与线圈并联的电阻RCL表示。降低 磁芯损耗可以通过采用高电阻系数材料 (如铁氧体材料)和采用薄板磁芯阻止涡 旋电流的流动。
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非理想参数
变压器等效电路
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频率响应
降低磁化和泄露电感和分布电容可以增加频 率范围
降低磁芯损耗和绕线电阻可以降低插入损耗
以太网络变压器的用途及工作原理与分类
1.网络变压器的介绍•何为网络变压器?•网络变压器亦称为网络隔离变压器,或称数据汞。
它主要用在网络交换机、路由器、网卡、集线器里面,起到信号耦合、高压隔离、阻抗匹配、电磁干扰抑制等作用。
2.产品的用途及分类•2.1. 产品于网络交换机之应用2.产品的用途及分类•2.2 产品于网卡之应用2.产品的用途及分类•2.3 产品的分类:• 2.3.1 产品依据结构类型,可以分为两类:• a. 离散性网络变压器(Discrete LAN Magnetics Module);• b. 内部集成磁性变压器模块的RJ45连接器•(RJ45 Connector with Integrated Magnetics,ICMs);• 2.3.2 产品依据客户焊接类型,可以分为两类:• a. 表面贴装元件(SMT, Surface Mount Type)• b. 插件元件(TH, Through-Hole Type)• 2.3.3 产品依据传输速率,可以分类四类:• a. 10Base-T,• b. 10/100Base-T,• c. Gigabit Base-T,• d. 10G Base-T.•2.产品的用途及分类•2.3.4 产品依据管脚数目,可以作以下分类:• a. SMT, 16PIN、24PIN、40PIN、48PIN• b. DIP, 12PIN,16PIN,20PIN,24PIN,36PIN,40PIN,•48PIN,60PIN,72PIN,88PIN,90PIN•2.3.5 产品依据集成的Port数,可以作以下分类:• a. 单口(Single Port)• b. 双口(Dual Port)• c. 四口(Quad Port)• d. 五口(Five Port)•2.3.6 产品依据PoE功能与否,可以分为:• a. 具有PoE/PoE+功能的网络变压器(PoE/PoE+ Enabled)• b. 没有PoE/PoE+功能的网络变压器(PoE/PoE+ Unabled)4.产品的拓朴结构、工作原理及典型应用线路•4.1 产品的拓朴结构4.产品的拓朴结构、工作原理及典型应用线路•4.2 工作原理:4.产品的拓朴结构、工作原理及典型应用线路•变压器工作原理详解•FARADAY’S LAW4.产品的拓朴结构、工作原理及典型应用线路4.3. 共模扼流圈(CMC, Common Mode Choke)顾名思义,共模扼流圈是用来抑制共模噪声信号(无用的信号,干扰信号)的元件,它对共模噪声信号形成高阻抗,而对差模信号(有用的信号)基本上无影响。
谈谈网络变压器
谈谈网络变压器谈谈网络变压器2010-08-07 / 5:59 pm Daniel已有 3 条评论在设计以太网模块的时候,在以太网PHY芯片和RJ45接口中间我们会用到一个很常用的器件——网络变压器,又叫做数据汞。
当然,现在很多网络变压器是集成在RJ45接口中的,这会为产品的设计节省空间和时间,减小出错的概率。
那么为什么在以太网模块中需要这个网络变压器呢?其实,从理论上说,是可以不接这个网络变压器的,我们直接将PHY芯片和RJ45连上,设备也能正常工作,但是这时传输距离就会受到限制,而且由于外部其他网口的PHY芯片的电平不是固定的(有2.5V、3.3V等),当外接不同电平的网口时也会受到影响,同时外部干扰也会对设备造成很大的影响。
但是,我们有了网络变压器这个好东东之后,它就可以用于信号电平耦合和隔离外部的干扰以及实现阻抗匹配。
这样就可以增加传输距离,同时使芯片与外部隔离,增强抗干扰能力。
如上面两个图所示,在发送差分线和接收差分线之间会并联两个49.9或者50Ω(精度1%)的终接电阻,这个电阻的作用是为了实现阻抗匹配,对于初次比1:1的变压器,其输入电阻和输出电阻之比也是1:1,这样并联的结果,在输出端看来就是100Ω的匹配电阻,现在我们所用的双绞线的特征阻抗大多是100Ω。
我们仔细观察上图会发现,变压器的中心抽头有的接了3.3V的电平,有的接了2.5V的电平,有的悬空了。
实际上这个主要与PHY芯片UTP口驱动类型决定的。
这种驱动类型有两种,电压驱动和电流驱动。
电压驱动的接电源,电流驱动的直接接电容到底即可。
至于为什么接电源时,所接的电压会不同呢?这是由所用的PHY芯片规定的UTP端口电平决定的。
所以对于不同的PHY芯片,网络变压器的中心抽头会有不同的解法,我们在进行设计时,需要仔细查看芯片资料和参考设计。
由此看来,网络变压器的主要作用就是信号传输、阻抗匹配、波形修复、信号杂波抑制和电压隔离等。
transformer工作原理
transformer工作原理
Transformer(变压器)是一种电气设备,它可以将交流电的电压和电流进行转换。
它由两个或多个线圈组成,这些线圈被绕在一个共同的
铁芯上。
其中一个线圈被称为“主线圈”,另一个线圈被称为“副线圈”。
当主线圈中有交流电通过时,它会在铁芯中产生一个磁场。
这个磁场
会穿过副线圈,并在副线圈中产生一定的电势差。
如果副线圈上有负
载(如灯泡或电动机),则会有电流通过。
变压器的工作原理基于法拉第定律和洛伦兹力定律。
法拉第定律指出,当导体在磁场中移动时,会在导体两端产生一定的电势差。
洛伦兹力
定律指出,当磁场与运动中的导体相交时,会对导体施加一个力。
变压器可以将交流电的电压进行升高或降低。
如果主线圈比副线圈拥
有更多的匝数,则输出的电压将比输入的电压高;反之亦然。
这是因
为根据法拉第定律,在相同的磁场中,线圈匝数越多,产生的电势差
就越大。
变压器可以通过改变铁芯的磁通量来调节输出电压。
当铁芯中的磁通
量增加时,输出电压也会随之增加。
这是因为根据洛伦兹力定律,在
相同的线圈中,磁通量越大,产生的电势差就越大。
总之,变压器是一种重要的电气设备,它可以将交流电的电压和电流进行转换。
它的工作原理基于法拉第定律和洛伦兹力定律,并可以通过改变线圈匝数和铁芯磁通量来调节输出电压。
什么是网络变压器,网络变压器的基本作用,具体分类及其基本应用是什么
今天在这里,我们先对网络变压器做一个官方式的初步介绍,后续,我们将逐步简短的直白地剖析它的结构,用途及使用方法,以便更好的协助客户工程来了解辨别并使用这个产品————————————————————————————首先,我们来说说什么是网络变压器网络变压器:一般在以太网设备中,通过PHY接RJ45时,中间都会加一个用以传输数据及电气隔离等功能的小器件,它通常也被称作为“数据汞”,也称为网络隔离变压器。
————————————————————-——————网络变压器的基本作用:在一块网络接口上,网络变压器会完成差模信号传输、电气电压隔离,阻抗匹配、波形修复、信号杂波抑制等等功能。
信号数据传输:网络变压器把PHY送出来的差分信号用差模耦合的线圈耦合滤波以增强信号,并且通过电磁场的转换耦合到不同电平的连接网线的另外一端以达到传输数据的目的。
电气电压隔离:本身变压功能用以隔离网线连接的不同网络设备间的不同电平,以防止不同电压通过网线传输损坏设备。
除此而外,数据汞还能对设备起到一定的防雷保护作用。
————————————————————————网络变压器具体分类:T1/E1隔离变压器;ISDN/ADSL接口变压器;VDSL高通/低通滤波器模块、接口变压器;T3/E3、SDH、64KBPS接口变压器;10/100BASE(如华强盛H81601S)、1000BASE-TX(如华强盛H5008NL)网络滤波器;RJ45集成变压器;等还可根据客户需要设计专用变压器。
————————————————————————————————网络变压器产品主要应用于:高性能数字交换机、路由器、光端机、高清互动播放器、交互式机顶盒、ISDN、ADSL、VDSL、POE受电设备综合业务数字设备;FILT光纤环路设备;以太网交换机等等___________________________________________ _______________________以上,仅是对网络变压器官方式的初步介绍,后续,我们将逐步简短的直白地剖析它的结构,用途及使用方法,以便更好的协助客户工程来了解辨别并使用这个产品。
网络变压器原理
网络变压器原理网络变压器是一种用于数据通信设备中的重要组件,它起着传输信号和隔离信号的作用。
在网络设备中,网络变压器能够将电信号转换成磁信号,然后再将磁信号转换成电信号,从而实现数据的传输和隔离。
网络变压器的原理涉及到电磁感应、磁路和互感等知识,下面我们将详细介绍网络变压器的原理。
首先,网络变压器的原理基于电磁感应。
当网络变压器的一侧通入交流电流时,会在铁芯中产生交变磁场,这个磁场会穿过另一侧的线圈,从而在另一侧产生感应电动势。
这样就实现了电信号到磁信号的转换。
其次,网络变压器的原理涉及到磁路。
网络变压器的铁芯起着传导磁场的作用,它能够集中磁场并引导磁场通过线圈,从而实现信号的传输。
同时,铁芯的材料和形状也会对磁场的传输产生影响,因此在设计网络变压器时需要考虑铁芯的选择和设计。
另外,网络变压器的原理还涉及到互感。
在网络变压器中,两个线圈之间通过磁场进行能量传递,这种能量传递是通过互感实现的。
互感是指两个线圈之间通过磁场相互感应,从而实现能量的传递。
在网络变压器中,通过合理设计线圈的匝数和位置,可以实现不同电压和阻抗的匹配,从而实现信号的隔离和传输。
总的来说,网络变压器的原理是基于电磁感应、磁路和互感的。
通过这些原理,网络变压器能够实现信号的传输和隔离,从而在数据通信设备中发挥重要作用。
在实际应用中,需要根据具体的要求来设计网络变压器的参数和结构,以实现最佳的性能和效果。
以上就是关于网络变压器原理的介绍,希望能够对大家有所帮助。
网络变压器作为数据通信设备中的重要组件,其原理和工作原理至关重要,只有深入理解了网络变压器的原理,才能更好地应用和设计网络通信设备。
FPE小科普通信设备以太网口的重要器件--网络变压器
FPE小科普通信设备以太网口的重要器件--网络变压器以太网硬件接口作为以太网网络传输系统中物理层互连组件,在长期以来的硬件系统设计中已经逐步形成了一套标准的接口设计以及规范。
网变压器作为其中的关键器件,也有其明确的指标定义要求,在系统板级设计中是和PHY驱动部分紧密相关的。
一些不经意的使用上的改变,都有可能造成无法预计的后果。
在我们的通信设备里,网络变压器到底起到了什么作用,是否必须选用。
答案是:少“我”也行,用“我”会更好。
从工作原理上,是可以考虑不用,直接联RJ45连接器,也是可工作的。
但是,在整机性价比上会大打折扣,1.传输距离就很受限值,当输入不同电平网口时,也会有影响。
2.来至外部因素对PHY的干扰及直接损坏也很大。
当设备PHY输出信号送到100米甚至更长的地方会有很大的直流分量的损失。
而且如果外部网线直接和芯片相连的话,来自外部大脉冲电压和静电,很容易造成芯片的损坏。
网络变压器把PHY送出来的差分信号用差模耦合的线圈耦合滤波以增强信号,并且通过电磁场的转换耦合到连接网线的另外一端。
这样不但使网线和PHY之间没有物理上的连接而换传递了信号,隔断了信号中的直流分量,还可以设备中传送数据。
网络变压器的共模信号抑制当差模信号经过网络变压器当共模信号经过变压器当共模信号经过网络变压器时,对共模信号呈现高阻抗g,共模信号是指在两输入端输入大小相等极性相同的信号,故不会将共模信号传递至次级线路。
但是变压器间的耦合电容Cww为共模信号的传递提供了通路:为了防止变压器上的共模信号通过耦合电容Cww通道耦合到次级,我们在设计使用中心抽头方式,为共模信号的泄放提供通路(在整机设备网口设计上,硬件工程师大部分会采用中心抽头增加滤波电路,或者在网口差分信号走线上预留共模电感的位置):总结:通信设备网口设计中网络变压器在满足功能(差分信号传输)前提下,不仅能对后端电路起到抗扰防护作用,还能抑制共模辐射噪声。
因此网络变压器是通信设备以太网口的标配设计!。
网口变压器的作用
在以太网中的作用在以太网设备中,通过PHY接RJ45时,中间都会加一个网络变压器。
有的变压器中心抽头接到地。
而且接电源时,电源值又可以不一样,3.3V,2.5V,1.8V都有。
这个变压器的作用分析如下:1、中间抽头为什么有些接电源?有些接地?这个主要是与使用的PHY芯片UTP口驱动类型决定的,这种驱动类型有两种,电压驱动和电流驱动。
电压驱动的就要接电源;电流驱动的就直接接个电容到地即可!所以对于不同的芯片,中心抽头的接法,与PHY是有密切关系的,具体还要参看芯片的datasheet和参考设计了。
2、为什么接电源时,又接不同的电压呢?这个也是所使用的PHY 芯片资料里规定的UTP端口电平决定的。
决定的什么电平,就得接相应的电压了。
即如果是2.5v的就上拉到2.5v,如果是3.3v的就上拉到3.3v。
3.这个变压器到底是什么作用呢,可不可以不接呢。
从理论上来说,是可以不需要接变压器,直接接到RJ45上,也是能正常工作的。
但是呢,传输距离就很受限制,而且当接到不同电平网口时,也会有影响。
而且外部对芯片的干扰也很大。
当接了网络变压器后,它主要用于信号电平耦合。
其一,可以增强信号,使其传输距离更远;其二,使芯片端与外部隔离,抗干扰能力大大增强,而且对芯片增加了很大的保护作用(如雷击);其三,当接到不同电平(如有的PHY芯片是2.5V,有的PHY芯片是3.3V)的网口时,不会对彼此设备造成影响。
功能一、电气隔离任何CMOS制程的芯片工作的时候产生的信号电平总是大于0V 的(取决于芯片的制程和设计需求),PHY输出信号送到100米甚至更长的地方会有很大的直流分量的损失。
而且如果外部网线直接和芯片相连的话,电磁感应(打雷)和静电,很容易造成芯片的损坏。
再就是设备接地方法不同,电网环境不同会导致双方的0V电平不一致,这样信号从A传到B,由于A设备的0V电平和B点的0V电平不一样,这样可能会导致很大的电流从电势高的设备流向电势低的设备。
Ethernet_Transformer网络变压器的作用
Ethernet_Transformer⽹络变压器的作⽤⽹络变压器作⽤、原理及主要参数前⾔图1所⽰的⽹络变压器(Ethernet Transformer,也称数据汞/⽹络隔离变压器)模块是⽹卡电路中不可或缺的部分,它主要包含中间抽头电容、变压器、⾃耦变压器、共模电感。
该变压器⼀般都安装在⽹卡的输⼊端附近。
⼯作时,由收发器送出的上⾏数据信号从络变压器的Pin16-Pin15进⼊,由Pin10-Pin11输出,经RJ45型转接头,再通过⾮屏蔽双绞线送往服务器;服务器送来的下⾏数据信号经另⼀对⾮屏蔽双绞线和RJ45型转接头,由Pin7-Pin6进⼊,由Pin1-Pin2输出,然后送到⽹卡的收发器上。
本⽂将主要分析⽹络变压器的原理、主要参数及实现的功能。
图1:⽹络变压器电路图功能Ethernet Transformer主要实现以下三个功能:1.满⾜IEEE 802.3电⽓隔离要求2.⽆失真传输以太⽹信号3.辐射发射的抑制电⽓隔离任何CMOS制程的芯⽚⼯作的时候产⽣的信号电平总是⼤于0V的(取决于芯⽚的制程和设计需求),PHY输出信号送到100⽶甚⾄更长的地⽅会有很⼤的直流分量的损失。
⽽且如果外部⽹线直接和芯⽚相连的话,电磁感应(打雷)和静电,很容易造成芯⽚的损坏。
再就是设备接地⽅法不同,电⽹环境不同会导致双⽅的0V电平不⼀致,这样信号从A 传到B,由于A设备的0V电平和B点的0V 电平不⼀样,这样可能会导致很⼤的电流从电势⾼的设备流向电势低的设备。
⽹络变压器把PHY送出来的差分信号⽤差模耦合的线圈耦合滤波以增强信号,并且通过电磁场的转换耦合到连接⽹线的另外⼀端。
这样不但使⽹线和PHY之间没有物理上的连接⽽换传递了信号,隔断了信号中的直流分量,还可以在不同0V电平的设备中传送数据。
⽹络变压器本⾝就是设计为耐2KV~3KV的电压的。
也起到了防雷保护作⽤。
有些朋友的⽹络设备在雷⾬天⽓时容易被烧坏,⼤都是PCB设计不合理造成的,⽽且⼤都烧毁了设备的接⼝,很少有芯⽚被烧毁的,就是变压器起到了保护作⽤。
变压器transformer工作原理
变压器Transformer工作原理
变压器Transformer的工作原理基于电磁感应的原理。
具体来说,它包含两个或更多的线圈,这些线圈在交流电流通过原始线圈时会产生变化的磁场。
这个磁场会在铁芯中产生涡流,从而在副线圈中感应出电流。
为了实现电压的转换,变压器需要有不同的匝数。
在变压器的一侧,初级线圈(也称为原始线圈)被连接到电源,并带有较低的电压。
在另一侧,次级线圈(也称为副线圈)被连接到负载,并带有较高的电压。
由于电磁感应的作用,通过初级线圈的电流会在次级线圈中产生一个相反的磁场。
这个磁场的变化会在次级线圈中引起电流的变化,从而实现电压的转换。
需要注意的是,变压器只能在交流电路中工作,并且只能转换交流电压,而不能直接转换直流电压。
此外,变压器的工作效率受到一定的限制,因为存在能量损失(如铜损和铁损)。
因此,在设计和应用变压器时,需要考虑到效率和其他因素,以实现最佳的性能。
网络变压器的作用、原理及主要参数
前言图1所示的网络变压器(EthernetTransformer,也称数据汞/网络隔离变压器)模块是网卡电路中不可或缺的部分,它主要包含中间抽头电容、变压器、自耦变压器、共模电感。
该变压器一般都安装在网卡的输入端附近。
工作时,由收发器送出的上行数据信号从络变压器的Pin16-Pin15进入,由Pin10-Pin11输出,经RJ45型转接头,再通过非屏蔽双绞线送往服务器;服务器送来的下行数据信号经另一对非屏蔽双绞线和RJ45型转接头,由Pin7-Pin6进入,由Pin1-Pin2输出,然后送到网卡的收发器上。
本文将主要分析网络变压器的原理、主要参数及实现的功能。
功能Ethernet Transformer主要实现以下三个功能:1.满足IEEE 802.3电气隔离要求2.无失真传输以太网信号3.辐射发射的抑制电气隔离任何CMOS制程的芯片工作的时候产生的信号电平总是大于0V的(取决于芯片的制程和设计需求),PHY输出信号送到100米甚至更长的地方会有很大的直流分量的损失。
而且如果外部网线直接和芯片相连的话,电磁感应(打雷)和静电,很容易造成芯片的损坏。
再就是设备接地方法不同,电网环境不同会导致双方的0V电平不一致,这样信号从A传到B,由于A设备的0V电平和B点的0V电平不一样,这样可能会导致很大的电流从电势高的设备流向电势低的设备。
网络变压器把PHY送出来的差分信号用差模耦合的线圈耦合滤波以增强信号,并且通过电磁场的转换耦合到连接网线的另外一端。
这样不但使网线和PHY之间没有物理上的连接而换传递了信号,隔断了信号中的直流分量,还可以在不同0V电平的设备中传送数据。
网络变压器本身就是设计为耐2KV~3KV的电压的。
也起到了防雷保护作用。
有些朋友的网络设备在雷雨天气时容易被烧坏,大都是PCB设计不合理造成的,而且大都烧毁了设备的接口,很少有芯片被烧毁的,就是变压器起到了保护作用。
隔离变压器可满足IEEE802.3的绝缘要求,但不能抑制EMI。
举例 transformer的作用
举例transformer的作用
Transformer有很多应用,以下是一些例子:
1. 电力变压器:电网中的变压器使用了变压器原理,将高电压变成低电压或低电压变成高电压,以传输电力,使得电力输送更加高效和可靠。
2. 电子设备的适配器:适配器中常使用变压器来将来自电源插座的交流电压转换成对设备来说合适的直流电压,以供设备使用。
3. 电子测量设备:变压器被用于电子测量设备中,用于降低电流或电压的大小,以便进行准确测量。
4. 电焊机:电焊机中的变压器用于将主电源的高电压(一般为几千伏)降压为适合焊接的低电压(一般为几十伏)。
5. 无线充电设备:变压器可以通过电磁感应原理将低频交流电转换成高频交流电,并通过电磁辐射传输能量,实现无线充电。
这只是一些使用变压器的例子,实际上变压器在电力工业、电子工业以及通信领域等广泛应用。
transformer概念
transformer概念
Transformer(变压器)是一种用于传输电能的电气设备,它通过电磁感应原理将电压和电流从一段线圈传输到另一段线圈。
变压器主要由铁芯和绕组两部分组成,铁芯用于集中磁通,而绕组则用于传输电能。
变压器的应用非常广泛,可以在发电厂、变电站、工业和民用电力设施中使用。
变压器的主要作用是将电压从高电平转换为低电平,或者从低电平转换为高电平。
这使得电力能够在远距离传输,同时也可以适应不同电器设备的电压需求。
在电力系统中,变压器也起到稳压和隔离电路的作用,可以提高电力系统的安全性和可靠性。
变压器技术的发展也使得电力系统的能效得到了显著提高,这对环境保护和可持续发展具有重要意义。
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以太网网络变压器的作用
2端
,3.
PHY
另:
的
CMT
UTP
芯到
两脚加上信号电压(差模信号)时,经过磁路耦合作用在变压器的次级端感应出感生电压。
对于信号电压,由于CMC两绕组同时流过的信号电流大小相等、
方向相反,在CMC的铁芯磁路中产生了方向相反的磁通,相互抵消,不影响差
模信号传输。
而此时CMT两绕组流过的则是大小相等,方向相同的电流,致使
CMT的作用相当于一个大的电阻,阻碍差模信号的通过,对载波信号的传输影
响极少。
所以差模信号被直接耦合到23、22两脚而加到负载上。
而对共模信号
来说,主要是通过变压器的初、次级间的分布电容耦合到次级,而此时CMC两
绕组流过的是大小相等、方向相同的电流,这时CMC相当于一个大的电阻,阻
止共模电流的传输,而CMT两绕组则是流过大小相等、方向相反的电流,对共
模信号相当于短路,这样共模电压基本上不会被传送到23、22两脚位,而被耦
合到负载上。
从而既能使载波信号被很好的传输,又能抑制共模干扰信号。
芯片设计中的变压器的作用
芯片设计中的变压器的作用在芯片设计中,变压器扮演着重要的角色,它主要在以下几个方面发挥作用:
1.信号传递与处理:变压器可以用于传递信号,尤其是在高频率的信号传递过程中,例如在通信系统和计算机网络中。
它可以通过改变电压的大小或者相位,来实现信号的增强或降低,从而实现信号的传递和处理。
2.电源管理:在电源电路中,变压器用于将交流电转换为直流电,或者将直流电转换为交流电。
这种转换过程对于许多电子设备的正常工作是必要的,例如在电脑、手机和其他电子设备中的电源电路中。
3.安全隔离:变压器在电路中起到隔离的作用,能够有效地隔离高压和低压部分的电路,从而保证设备和操作人员的安全。
总之,在芯片设计中,变压器是一种关键的电子元件,它的主要作用是通过改变电压、电流和相位,实现信号的处理、传递、隔离和电源管理等功能。
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网络变压器作用、原理及主要参数前言图1所示的网络变压器(Ethernet Transformer,也称数据汞/网络隔离变压器)模块是网卡电路中不可或缺的部分,它主要包含中间抽头电容、变压器、自耦变压器、共模电感。
该变压器一般都安装在网卡的输入端附近。
工作时,由收发器送出的上行数据信号从络变压器的Pin16-Pin15进入,由Pin10-Pin11输出,经RJ45型转接头,再通过非屏蔽双绞线送往服务器;服务器送来的下行数据信号经另一对非屏蔽双绞线和RJ45型转接头,由Pin7-Pin6进入,由Pin1-Pin2输出,然后送到网卡的收发器上。
本文将主要分析网络变压器的原理、主要参数及实现的功能。
图1:网络变压器电路图功能Ethernet Transformer主要实现以下三个功能:1.满足IEEE 802.3电气隔离要求2.无失真传输以太网信号3.辐射发射的抑制电气隔离任何CMOS制程的芯片工作的时候产生的信号电平总是大于0V的(取决于芯片的制程和设计需求),PHY输出信号送到100米甚至更长的地方会有很大的直流分量的损失。
而且如果外部网线直接和芯片相连的话,电磁感应(打雷)和静电,很容易造成芯片的损坏。
再就是设备接地方法不同,电网环境不同会导致双方的0V电平不一致,这样信号从A 传到B,由于A设备的0V电平和B点的0V电平不一样,这样可能会导致很大的电流从电势高的设备流向电势低的设备。
网络变压器把PHY送出来的差分信号用差模耦合的线圈耦合滤波以增强信号,并且通过电磁场的转换耦合到连接网线的另外一端。
这样不但使网线和PHY之间没有物理上的连接而换传递了信号,隔断了信号中的直流分量,还可以在不同0V电平的设备中传送数据。
网络变压器本身就是设计为耐2KV~3KV的电压的。
也起到了防雷保护作用。
有些朋友的网络设备在雷雨天气时容易被烧坏,大都是PCB设计不合理造成的,而且大都烧毁了设备的接口,很少有芯片被烧毁的,就是变压器起到了保护作用。
隔离变压器可满足IEEE802.3的绝缘要求,但不能抑制EMI。
共模抑制在双绞线中的每一根导线是以双螺旋形结构相互缠绕着。
流过每根导线的电流所产生的磁场受螺旋形的制约。
流过双绞线中每一根导线的电流方向,决定每对导线发射噪音的程度。
在每对导线上流过差模和共模电流所引起的发射程度是不同的,差模电流引起的噪音发射是较小的,所以噪音主要是由共模电流决定。
1.双绞线中的差模信号对差模信号而言,它在每一根导线上的电流是以相反方向在一对导线上传送。
如果这一对导线是均匀的缠绕,这些相反的电流就会产生大小相等,反向极化的磁场,使它的输出互相抵消。
在无屏蔽双绞线系统中的差模信号如图2所示图2:无屏蔽双绞线中的差模信号在无屏蔽双绞线中,不含噪音的差模信号不产生射频干扰。
2.双绞线中的共模信号共模电流在两根导线上以相同方向流动,并经过寄生电容Cp到地返回。
在这种情况下,电流产生大小相等极性相同的磁场,它们的输出不能相互抵消。
如图6所示,共模电流在对绞线的表面产生一个电磁场,它的作用正如天线一样。
图3:无屏蔽双绞线中的共模信号在无屏蔽对绞线中,共模信号产生射频干扰。
3.共模、差模噪音及其EMC电缆上噪音有从电源电缆和信号电缆上产生的辐射噪音和传导噪音两大类。
这两大类中又分为共模噪音和差模噪音两种。
差模传导噪音是电子设备内部噪音电压产生的与信号电流或电源电流相同路径的噪音电流,如图4所示。
减小这种噪音的方法是在信号线和电源线上串联差模扼流圈、并联电容或用电容和电感组成低通滤波器,来减小高频的噪音,如图5所示。
图4:差模噪声图5:差模噪声的抑制差模辐射噪音是图4电缆中的信号电流环路所产生的辐射。
这种噪音产生的电场强度与电缆到观测点的距离成反比,与频率的平方成正比,与电流和电流环路的面积成正比。
因此,减小这种辐射的方法是在信号输入端加LC低通滤波器阻止噪音电流流进电缆;使用屏蔽电缆或扁平电缆,在相邻的导线中传输回流电流和信号电流,使环路面积减小。
共模传导噪音是在设备内噪音电压的驱动下,经过大地与设备之间的寄生电容,在大地与电缆之间流动的噪音电流产生的,如图6所示。
图6:共模噪声减小共模传导噪音的方法是在信号线或电源线中串联共模扼流圈、在地与导线之间并联电容器、组成LC滤波器进行滤波,滤去共模传导噪声。
其电路如图7所示。
图7:共模噪声的抑制共模扼流圈是将信号线与地线同方向绕在铁氧体磁芯上构成的,它对线间流动的差模信号电流和电源电流阻抗很小,而对两根导线与地之间流过的共模电流阻抗则很大。
共模辐射噪音是由于电缆端口上有共模电压,在其驱动下,从大地到电缆之间有共模电流流动而产生的。
辐射的电场强度与电缆到观测点的距离成反比,(当电缆长度比电流的波长短时)与频率和电缆的长度成正比。
减小这种辐射的方法有:通过在线路板上使用地线面来降低地线阻抗,在电缆的端口处使用LC低通滤波器或共模扼流圈。
另外,尽量缩短电缆的长度和使用屏蔽电缆也能减小辐射。
网络变压器中集成的共模电感可有效抑制共模电流引起的EMI问题,但需要特别注意共模电感的位置,如果放在芯片侧,则不适合于电流驱动型的芯片,如图8所示,当电流流经共模电感的方向相同时,共模电感磁芯中并没有磁力线相互抵消,此时共模电感的阻抗阻碍电流的变化,进而影响到正常工作的信号。
图8:两线共模电感用于电流驱动型的芯片如果放在电缆侧,为保证Bob Smith电路的匹配作用,需要再增加一个自耦变压器,如图9。
图9:自耦变压器的作用图10:MNC2401GS网络变压器(V211使用)以上方案需要多增加一个磁芯,所以目前应用更多的是使用三线共模电感,如图11。
此种方案既可以适用于电流驱动型的芯片,而且只需要两个磁芯,减少了成本。
图11:三线共模电感的应用图11所示的方案还有一个好处,就是对于地上的共模噪声有很好的抑制作用,如图12,当地噪声是共模源时,电流同向经过3个线圈,共模阻抗较大,起到抑制共模噪声的作用。
图12:三线共模电感抑制地噪声变压器与噪音传导理想变压器理论上是完美的电路元件,它能用完美的磁耦合在初级和次级绕组之间传送电能。
理想变压器只能传送交变的差模电流。
它不能传送共模电流,因为共模电流在变压器绕组两端的电位差为零,不能在变压器绕组上产生磁场。
实际变压器初级和次级绕组之间有一个很小但不等于零的耦合电容CWW,见图13。
图13:变压器初级和次级之间的耦合电容这个电容是绕组之间存在非电介质和物理间隙所产生的。
增加绕组之间的空隙和用低介电常数的材料填满绕组之间的空间就能减小绕组之间电容的数值。
电容Cww为共模电流提供一条穿过变压器的通道,其阻抗是由电容量的大小和信号频率来决定的。
中间抽头(Center Tap)中间抽头主要有两个作用:1.为共模电流提供低阻抗路径,降低共模电流/电压(同Choke作用)2.为Transceiver中Rx/Tx信号提供直流偏置所以对于不同的问题频率点,我们可以选择不同的电容值以提供低阻抗返回路径。
对于不同芯片和不同PCB,此容值选择多少可以达到效果,需实际尝试,但有一点可以确定,此电容对网口辐射发射有着很大影响。
Bob Smith电路此电路有两种功能:提供网口任意两队差分信号间150ohm的阻抗匹配;可以对共模信号提供一个回流路径。
考虑到第一种功能,我们就可以清楚看到为什么共模电感放在电缆侧时不能满足Bob smith电路的匹配要求,如图14所示:图14:共模电感位于电缆侧时的电路此时匹配电阻不是150ohm,而变成Z=2×75+2×Zcmc,不能满足其阻抗匹配要求,所以两线共模电感不能放在电缆侧,如果放在电缆侧,则需要额外增加一个自耦变压器。
考虑第二种功能,它所能提供的阻抗:要想在较宽频率范围内获得低阻抗,需要控制连线阻抗,保证Bob—smith电路的低阻抗连接。
针对不同的问题频率点还可以适当凋整电路中电容的容值。
其作用与中心抽头电容类似,但因为其路径上有75ohm的串联电阻,并且此电容为高压电容,容值很难选得很大,所以其对网口辐射发射的影响并没有中心抽头那么明显,但也是我们可以调整解决网口问题的一个方面。
主要参数图15是变压器等效电路图,图16为MNC H1606DG产品的主要参数表,其中涉及的主要参数有图15:变压器等效电路1.开路电感(OCL):Open Circuit Inductance,图15中的2.漏电感:Leakage Inductance,图15中的、,与变压器耦合系数有关,(取决于绕线技术和磁芯)3.互绕电容:Interwinding Capacitance,图15中C12是也。
小的话对于变压器信号没有影响,过大则为共模电流提供低阻抗路径,由此会产生不利效果4.直流阻抗:DC Resistance图15中R L1、R L25.变压器变压比:Turn Ratio,初级和次级线圈匝数比6.插入损耗dB:Insertion Loss=20Xlog(V1/V2),其中V1为插入变压器后输出端的电平,V2是未插变压器时输出端电平。
此参量用以衡量插入变压器后对传输信号的影响,越小越好。
一般指网络变压器对信号衰减程度与信号频率之间的关系曲线7.回波损耗dB:Return Loss,衡量插入网络变压器后系统阻抗失配程度与信号频率之间的关系曲线Return Loss=20Xlog(Vr/Vi),其中Vr为反射信号幅度,Vi为入射信号幅度8.交越干扰dB:Cross Talk,两个单元电路中的一个单元电路中的信号V1与感应到另一个单元电路中的信号V2之比值Cross Talk =20Xlog(V2/V1)9.共模抑制比dB:CMRR=20Xlog(Vout/Vin),网络变压器输入端的共模干扰信号幅度Vin与输出端的共模干扰信号幅度Vout之比值10.隔离电平:Isolation HOT-POT,电气隔离电平图16:MNC H1606DG参数表TBD关于中间抽头的接法问题(有的接地、有的接电源,电平值也有可能不一样),网上有以下一段Q&A:Q:在以太网设备中,通过PHY接RJ45时,中间都会加一个网络变压器。
有的变压器中心抽头接电源,有的又接电容到地。
而且接电源时,电源值又可以不一样,3.3V,2.5V,1.8V 都有。
这个变压器的作用到底是什么呢?A:下面是一个大概的解答:1、中间抽头为什么有些接电源?有些接地?这个主要是与使用的PHY芯片UTP口驱动类型决定的,这种驱动类型有两种,电压驱动和电流驱动。
电压驱动的就要接电源;电流驱动的就直接接个电容到地即可!所以对于不同的芯片,中心抽头的接法,与PHY是有密切关系的,具体还要参看芯片的datasheet和参考设计了。