网络变压器的作用.pdf

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(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。 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 此主题相关图片如下：02 无屏蔽双绞线中的差模信号.jpg 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。 此主题相关图片如下：03 无屏蔽双绞线中的共模信号.jpg 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。 此主题相关图片如下：04 差模噪声.jpg