邊緣對更高數據速率的需求顯著增加。受這些系統足跡減少，且用于安全、安保和高質量應用中的影響，攝像頭和視頻系統的采用有所增加。高速數據記錄設備、嵌入式 Web 服務器和監控系統等其他系統需要及時的數據傳輸。

此外，網絡中的節點數量不斷增加，因此使用現有生態系統的愿望與日俱增。以太網協議和安全層以及眾所周知的安裝、維護和管理流程降低了網絡的總體擁有成本 (TCO)，提高了投資回報率 (ROI)。

工業應用重點關注 10 Mbps 網速，因為這個速度應該足以達到大多數現有現場總線應用的數據速率和覆蓋范圍。TDK 提供多種電感器系列，廣泛用于 10Base-T1L 應用，包括共模扼流圈 (CMC)、隔離電感器（隔離耦合電感器）和差模電感器 (DMI)。

定義和標準
在工業應用中工業以太網很容易與普通以太網混淆，有時被稱為單對以太網 (SPE)。這種架構源于傳統局域網應用中的標準，其中使用兩對或四對雙絞線以 100 Mbps（兆位/秒）或 1000 Mbps（兆位/秒）的速度傳輸數據。SPE 僅使用一對雙絞線，用于 10 Mbps 至 10 Gbps 的通信速度，每根電纜都遵循專用標準（表 1）。

表 2 顯示了符合 IEEE802.3cg 表 104-1 和 IEEE802.3bu 表 104-1a 的不同功率等級。規定最小功率為 10 級，電源接口處最大電流為 92mA，因此用電設備的最大平均功率為 1.23W。規定最大功率為 15 級，相應的電流為 1579mA，用電設備的最大平均可用功率為 52W。

系統架構
根據應用的功率需求和安全要求，可能有不同的架構。
第一種選項是僅將 10Base-T1L 用于控制與傳感或動作元件之間的數據傳輸，因此只需要一個共模扼流圈 (CMC)（圖 1）。

第二種選項包括需要共模扼流圈 (CMC) 和差模電感器 (DMI) 的功率傳輸。差模電感器可以根據所需的功率水平或傳輸的電流進行選擇，這將為 DMI 帶來多種選擇。對于更大的電流，必須使用更大的電感器，在施加更小電流的傳感或動作器件中，更低高度和更小尺寸的電感器可能是最佳選擇（圖 2）。

第三種選項適用于對安全至關重要且需要電流隔離的區域。對于這些環境，除了 CMC 和 DMI 外，還使用了隔離變壓器或耦合電感器，以防止不必要的電流在兩個器件之間流動（圖 3）。

實際上，上述所有選項都需要，圖 4 顯示了一個從頂部開始的實施示例，系統安裝在控制室中。通常不需要隔離，但會使用共模扼流圈，也可能會使用差模電感器。由于會連接到主干服務，有時還會連接到云，因此使用了多種速度級別（高達 1 Gbps）和技術（例如 10Base-T1S、100Base-T1、100Base-TX、1000Base-T）。

下一個級別是連接不同場開關的近場。對于這種應用，將使用長度為幾百米至 1000 米的電纜，必須進行隔離，需要共模濾波器以及用于大功率電源的 DMI。在最后一段，實現了從場開關到傳感器和執行器的連接。要求與上一個級別相似，但負載中使用的 DMI 尺寸可能更小，因為每個器件的功耗通常在 300 mA 范圍內。

電路圖
· 附加組件

有幾個組件對減少可能的靜電放電脈沖的影響非常有用。雙向 TVS 二極管具有低容量的優勢，因此可以用于高速應用。此外，它們速度很快，增加了對高壓事件的響應時間。
電容器用于防止電流流經隔離耦合電感器的一個線圈，從而減少不必要的功率損耗。此外，還增加了額外的隔離，以確保能夠用在安全相關的環境中。

· 功率等級 10-14 的設置

為功率等級 10 至 14 定義的電流將高達約 600 mA，對于這些情況，將應用所謂的 PHY 側注入，這意味著電流注入，因此 DMI 將被置于 PHY 和 CMC 之間，所以 CMC 必須承受電流。

· 功率等級 15 的設置

為功率等級 15 定義的電流比任何其他等級都高，大約為 1500 mA。對于這種情況，如果使用線路側注入，這意味著功率注入，DMI 將被置于 CMC 和連接器之間。在這種情況下，CMC 可以設計得小得多，因為它不需要僅通過信號傳輸的功率即可正常工作。

產品系列
表 3 顯示了 TDK 的產品系列。如圖 3 電路圖所示，它由一個隔離耦合電感器、一個共模扼流圈和一個功率電感器組成。每個功率電感器參見表 2 中規定的功率等級。此外，APL 功率等級如表 3 所示。

審核編輯 黃宇