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器件基础知识(2.4 变压器)
2.4 变压器
2.4.1 基本概念
序号 变压器类别 基本概念 1 音频变压器 用于音频信号电压变换的变压器 2 工频变压器 一种用于50Hz/60Hz频信号变换的变压器 3 驱动变压器 一种传递控制信号的变压器 4 高频变压器 一种用于开关电源中的高频脉冲功率变压器 5 通讯网接口变压器 用于ISDN各接口的变压器
通讯网接口变压器完全属于OSI模型的物理层范畴,是一种广泛用于电讯网络设备、终端网卡等的变压器集成模块。网络变压器的基本构成为隔离变压器,以完成网变的核心功能——信号隔离及变换。但目前随着制造工艺和应用技术的发展,为提高传输距离、传输带宽或集成度,制造商们在基本隔离变压器的输入输出两侧,不断地增加新的功能单元(如无源带通滤波器、共模抑制、阻抗匹配、连接器等),组成网络变压器模块。
可见,网络变压器功能主要有:隔离,电压变换,阻抗匹配。
实际变压器是含有铁损、铜损和漏磁等因素的变压器,可以用以下等效电路图来表示
图1.1
其中 Rg=信号源内阻
Eg=信号源开路电压
Rp=初级直流电阻
Rs=次级直流电阻
RL=负载电阻
RC=磁芯电阻,表示磁芯损耗
Cp=初级分布电容
Cs=次级分布电容
Cps=绕组间电容
Lp=初级电感
Ls=次级电感
Lp1=初级漏感
Ls1=次级漏感
网络变压器的主要指标:
一般参数
匝比:,Np=初级匝数,Ns=次级匝数
是变压器的关键指标,决定信号变比和阻抗匹配关系。
直流电阻:绕组线圈的电阻。引起损耗。
分布电容:线圈匝与匝之间具有的电容。对谐振频率有影响。
绕组间电容:初级与次级之间具有的电容。影响长距离传输耦合能力。
初级/次级电感:指初级/次级耦合到次级/初级的电感量。
初级/次级漏感:指初级/次级没有耦合到次级/初级的电感量。对上升时间等传输参 数造成影响。
从等效电路图中可以看到,低频时,电感量是决定应用下限频率的主要因素。传输参数受Lp、Ls、Rc、Rp、Rs的影响。高频时电容和漏感是决定应用上限频率的主要因素。传输参数受Lp1、Ls1、Cp、Cs、Cps的影响。
主要传输参数
上升时间(RT):指脉冲信号从10%上升到90%所需时间。
ET(VOLT-SECOND PRODUCT):加在变压器初级的电压和电流达到线性值1.5倍的时间的乘积,反映了磁芯的易饱和程度。
插入损耗:指信号在变压器上的损耗,用输入输出功率之比来表征。
回波损耗:指变压器某绕组在其他绕组接上负载后出现的阻抗失配度,用输入和反射功率之比表征。
共模抑制比:对共模信号的抑制度。用共模信号的输入输出比表征。
串音衰减:指不同信号通路之间的能量耦合度。用传输电压和耦合电压之比表征。
潮湿敏感等级
与其他SMD器件一样,SMD网络变压器具有潮湿敏感等级。如果不按照等级进行贮存和使用,器件受潮后,过回流焊时内部水汽膨胀,会出现爆米花现象,降低器件的工作可靠,甚至导致直接失效。潮湿敏感2级以上的器件,必须有防潮包装,如真空袋。拆封后要严格按照等级要求进行存贮。目前我司的SMD网络变压器基本属于3级敏感器件(即,拆封后在≤30℃/60%RH的条件下,只能存放一周),少数属于4级敏感。
2.4.2 分类
根据我司对通讯网接口变压器的实际使用情况及通信网的发展方向,我们可按应用分为:
(1) 通信用变压器,包括
T1/E1/CEPT/ISDN-PRI变压器: 用于T1/E1信号收发器的对外接口, 进行信号隔离和变换,其内部构成比较基本。这种使用广泛存在于公司的各个产品,是目前我司最大的用途;
T3/DS3/E3/STS-1变压器
ISDN-S口变压器
ISDN-U口变压器
(2)网络用变压器,包括
10BASE-T接口变压器 用于10BASE-T以太网收发器的对外双绞线型接口, 进行隔离和变换,部分内嵌有无源带通滤波、共模抑制、阻抗适配 ;
100BASE-TX接口变压器 : 用于100BASE-T高速以太网收发器的对外接口, 进行隔离和变换,基本上内嵌有无源带通滤波、共模抑制。这个应用方向应是将来的重要领域;
155ATM网络变压器
其他以太网变压器
2.4.3 应用注意点
(一) T1/E1
选用时除了匝比等主要参数外,还需要考虑ET
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