网口变压器简介.pptVIP

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网口变压器简介ppt课件

网口变压器 简介 差模传输特性(功能性特性) 共模传输特性(EMI抑制特性) 简介 以太网设备在收发器和网线间使用变压器,其包含中心抽头变压器,自耦变压器,共模电感。必威体育精装版的以太网设备通过变压器提供48V电源,采用集成连接器,应用越来越广泛。这些器件的特性对于EMI的抑制很关键。 不可能通过变压器的data sheet判断变压器的特性。可以使用网络分析仪测试,但要注意系统性能是不同的,如果不了解系统的特性,不能完全判断变压器的特性。并且测试方法也没有一定的标准。 本文解释那些影响以太网变压器EMI性能的主要参数,在通常配置下,需要一个bench-level测试方法来测试变压器特性。 简介 以太网变压器的功能: 满足IEEE 802.3中电气隔离的要求 不失真的传输以太网信号 EMI抑制: EMI特性直接与CM特性相关; 相关信息不会出现在data sheet中; 结构中寄生参数有明显的影响; 手工绕线——影响共模性能的一致性; 封装中的布线很重要; 封装尺寸及HV的要求限制了一些可能的选择; 价格方面的考虑。 简介 变压器的构成: 脉冲(隔离)变压器 共模电感 自耦变压器 电容 电阻 封装/结构(集成变压器中的连接器管脚和走线) 简介 典型的以太网口电路 差模传输特性 差模传输特性 主要考虑差模参数。频率范围考虑从1MHz到100MHz(CAT5E)和250MHz(CAT6) 需要一些理想的假设简化初始的分析: 假设磁导率足够大可认为是无穷大 磁芯的此话足够小可认为是0 忽略磁芯损耗 忽略绕线电阻 所有磁力线都在绕线内(即没有漏磁) 忽略绕线间的电容 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 差模传输特性 环形磁芯上的自感和互感 差模传输特性 变压器的线路符号 阻抗的转换 差模传输特性 磁芯的磁化和饱和 非理想参数 有限的磁导率 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。 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,0k1。漏磁和绕线技术和磁芯形状有关。 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。 非理想参数 变压器等效电路 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 频率响应 脉冲上升的时域响应如右图 并联的磁化电感LM对于上升沿有很大的阻抗,可以忽略 响应曲线是指数阻尼振荡下降 振荡幅值和阻尼系数决定于LL,CD,R2。(假设源阻抗可以忽略) 频率响应 脉冲峰值的响应曲线如右图 响应主要决定于磁化电感和负载阻抗R2 漏感远小于磁化电感,可以忽略 分布电容可以忽略,因为电流不经过此电容 负载电压随时间指数降低 频率响应 漏感远小于磁化电感,可以忽略 响应曲线是指数阻尼振荡下降 振荡幅值和阻尼系数决定于磁化电感,分布电容和负载阻抗。 频率响应 共模传输特性 理想中心抽头变压器 理想中心抽头的变压器,所有的共模电流 通过中心抽头返回到源。中心抽头作用: 通过提供差分线上共模噪声的低阻抗回流路径,降低线缆上共模电流和共模电压。 对于某些收发器提供一个直流偏置电压或功率源 非理想中心抽头变压 如图,LCT,△L,C12降低了共模衰减。△L产生了 差模——共模转换 因为LCT + △L≠0,所以中心抽头上存在共模电压。 共模电压在线缆上驱动共模电流,产生辐射。 共模电感 对有意差分信号的传输,以及对无意共模信号的抑制,如图 共模电感的符号和模型。分布电容CCMC降低高频共模电感的阻抗。有损铁氧体(软铁氧体)由于能量耗散是有好处的。ZCMC是电阻性而非电抗性。LCMC和RCMC的高阻抗和CCMC是相互制约的两个参数。 变压器参数总结 主要功能性(差分)参数:变比;磁化电感(开路电感);插入损耗;回返损耗(与所有差分参数有关) 影响差分参数的寄生参数:漏感;分布电容和初次级线圈间电容 影响共模噪声抑制的参数:中心抽头平衡度;中心抽头和参考面之间串联阻抗(不平衡+中心抽头电感+中心抽头电容);初次级线圈间电容;共模电感阻抗。 变压器共模特性 共模抑制效能是各器件特性,寄生参数及相互影响的综合结果 不能仅通过data sheet中的电路图来判断抑制效能,现在的data sheet对判断EMI抑制性能只有很少的作用 EMI性能的测试并不容易,需要特定的测试

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