1、網(wǎng)絡(luò)變壓器的介紹

網(wǎng)絡(luò)變壓器也被稱作“數(shù)據(jù)汞”，也可稱為網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器。它在一塊網(wǎng)絡(luò)接口上所起的作用主要有兩個，一是傳輸數(shù)據(jù)，它把PHY送出來的差分信號用差耦合的線圈耦合濾波以增強信號，并且通過電磁場的轉(zhuǎn)換耦合到不同電平的連接網(wǎng)線的另外一端;一是隔離網(wǎng)線連接的不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的不同電平，以防止不同電壓通過網(wǎng)線傳輸損壞設(shè)備。除此而外，數(shù)據(jù)汞還能對設(shè)備起到一定的防雷保護(hù)作用。它主要用在網(wǎng)絡(luò)交換機、路由器、網(wǎng)卡、集線器里面，起到信號耦合、高壓隔離、阻抗匹配、電磁干擾抑制等作用。

2.工作原理

1、共模扼流圈(CMC:Common mode Choke)

共模扼流圈(Common mode Choke)，也叫共模扼制電感，是在一個閉合磁環(huán)上對稱繞制方向相反.匝數(shù)相同的線圈。理想的共模扼流圈對L(或N)與E 之間的共模干擾具有抑制作用，而對L與N 之間存在的差模干擾無電感抑制作用。但實際線圈繞制的不完全對稱會導(dǎo)致差模漏電感的產(chǎn)生。信號電流或電源電流在兩個繞組中流過時方向相反，產(chǎn)生的磁通量相互抵消，扼流呈現(xiàn)低阻抗。共噪聲電流(包括地環(huán)路引起的騷擾電流，也處稱作縱向電流)流經(jīng)兩個繞組時方向相同，產(chǎn)生的磁通量同向相加，扼流圈呈現(xiàn)高阻抗，從而起到抑制共模噪聲的作用。共模電感實質(zhì)上是一個雙向濾波器:一方面要濾除信號線上共模電磁干擾，另一方面又要抑制本身不向外發(fā)出電磁干擾，避免影響同一電磁環(huán)境下其他電子設(shè)備的正常工作。

共模扼流圈可以傳輸差模信號，直流和頻率很低的差模信號都可以通過，而對于高頻共模噪聲則呈現(xiàn)很大的阻抗，所以它可以用來抑制共模電流騷擾。

共模電感扼流圈是開關(guān)電源、變頻器、UPS 電源等設(shè)備中的一個重要部分。其工作原理:當(dāng)工作電流流過兩個繞向相反線圈時，產(chǎn)生兩個相互抵消的磁場 H1、H2，此時工作電流主要受線圈歐姆電阻以及可忽略不計的工作頻率下小漏電感的阻尼。如果有干擾信號流過線圈時，線圈即呈現(xiàn)出高阻抗，產(chǎn)生很強的阻尼效果，達(dá)到衰減干擾信號作用。

CMC抑制共模信號:

顧名思義，共模扼流圈是用來抑制共模噪聲信號(無用的信號，干擾信號)的元件，它對共模噪聲信號形成高阻抗，而對差模信號(有用的信號)基本上無影響。它是抑制EMI電磁干擾的主要元件，工作原理如下

共模信號是指在兩輸入端輸入極性相同的信號。共信號將導(dǎo)致電磁干擾。電磁干擾分為輻射干擾和傳導(dǎo)干擾(進(jìn)入電源線內(nèi))。信號傳輸不對稱和阻抗不匹配時差模信號轉(zhuǎn)換都將產(chǎn)生數(shù)字終端設(shè)備的

共模信號。

CMC對差模信號無影響:

2、自耦合變壓器(Center Tapped Auto-Transformer四)

自耦合變壓器對差模信號形成高阻抗，對共模信號基本上無影響，按照以上的接線方式接入線路中可以有效地進(jìn)行信號傳輸，繼而進(jìn)一步減少及抑制了電磁干擾。

扼流圈工作原理及插入損耗特性(或稱阻抗特性):

變壓器兩腳加上信號電壓(差模信號)時，經(jīng)過磁路耦合作用在變壓器的次級端感應(yīng)出感生電壓。對于信號電壓，由于CMC兩繞組同時流過的信號電流大小相等、方向相反，在CMC的鐵芯磁路中產(chǎn)生了方向相反的磁通，相互抵消，不影響差模信號傳輸。而此時變壓器Transformer兩繞組流過的則是大小相等，方向相同的電流，致使變壓器Transfommer的作用相當(dāng)于一個大的電阻，阻礙差模信號的通過對載波信號的傳輸影響極少。所以差模信號被直接耦合加到負(fù)載上。而對共模信號來說，主要是通過變壓器的初、次級間的分布電容耦合到次級，而此時CMC兩繞組流過的是大小相等、方向相同的電流，這時CMC相當(dāng)于一個大的電阻，阻止共模電流的傳輸，而變壓器Transformer兩繞組則是流過大小相等、方向相反的電流，對共模信號相當(dāng)于短路，這樣共模電壓基本上不會被傳送，而被耦合到負(fù)載上。從而既能使載波信號被很好的傳輸，又能抑制共模干擾信號。

EMI設(shè)計Tips

EMl設(shè)計Tips-1

調(diào)整CMC可以改變阻抗峰值,從而幫助抑制問題頻段的噪音

EMl設(shè)計Tips-2

2-wire choke Design:

2-wire choke on PHY side can't work on class B mode;兩線穿CMC在芯片端方案不能工作在電流驅(qū)動型

模式下

2-wire choke on cable side:BST performance is degraded as the Zcmc is often much greater than

75Ω;兩線穿CMC在網(wǎng)口方案,由于CMC阻抗通常大于75歐而BST性能被退化

It may be more appropriate to choose different values,or not using BST at all.有時并不需要使用BST

,只需選擇合適的方案。

EMI設(shè)計Tips-3

Wire Choke Design(CMC三線穿環(huán)設(shè)計):

3-wire choke works good for the rejection of CM noise from“Dirty GND”(三線穿環(huán)設(shè)計可以根好抑制

地端的共模雜訊)

Bench test shows 3-wire choke on PHY side performs better than3-wire on cable side,specially at

lower frequencies(實驗證明在芯片端的三線穿環(huán)設(shè)計方案性能優(yōu)于網(wǎng)口端,尤其在低頻段)

3-wire choke on cable side performs better than2-wire choke on cable side(同在網(wǎng)口端,三線穿環(huán)

設(shè)計方案優(yōu)于倆線穿環(huán)設(shè)計方案)

Use 3-wire choke on PHY side for most multiport connectors. As higher number of ports cause

higher radiated emission(三線穿環(huán)設(shè)計方案用于多端口連接器,因通道越多輻射越大)

EMI設(shè)計Tips-4

Auto-xfmr design(自耦變壓器)

Auto-xfmr provides a balanced way for CM noise directly going to GND via Bob-Smith termination

Performs better at lower frequency than 2-wire choke on cable side design(自擁變壓器給共模信號

提供了從絞合線到地的通道,低頻性能優(yōu)于網(wǎng)口端倆線穿環(huán)設(shè)計)

Auto-xfmr also inereases parastic such as LL,Cd,and lower down OCL自擁變壓器也會增加如漏感電

容等寄生電性,并降低電感性能)

Bigger volume and higher cost(體積增大,價格升高)

EMI設(shè)計Tips-5

選沃虎 真靠譜

審核編輯 黃宇