以太網(wǎng)接口電路電路設(shè)計(jì)

Ethernet接口電路、POE接口電路設(shè)計(jì)2021/6/271主要內(nèi)容以太網(wǎng)接口電路POE接口電路設(shè)計(jì)2021/6/272以太網(wǎng)接口的標(biāo)準(zhǔn)定義以太網(wǎng)設(shè)備滿足正常通信，IEEE802.3對RJ45端口信號有規(guī)定，要求電腦與HUB用直通線連接能正常通信，則要求電腦的網(wǎng)卡NIC的TX、RX分別連接到HUB的RX、TX，所以，它們的RJ45接口的PIN腳定義是不一樣的，具體如下：網(wǎng)卡NIC對RJ45接口PIN腳定義：

RJ45PIN：12345678

信號定義：TX+TX-RX+NANARX-NANAHUB對RJ45接口PIN腳定義：

RJ45PIN：12345678

信號定義：RX+RX-TX+NANATX-NANA隨著以太網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了新類型的產(chǎn)品，對以下產(chǎn)品進(jìn)行分類：與NIC同類型的有：HUB和交換機(jī)上聯(lián)口，Router、Gateway、IPphone等設(shè)備的WAN口，稱為“MDI口”與HUB同類型的有：HUB和交換機(jī)下聯(lián)口，Router、Gateway、IPphone、XDSL等設(shè)備的LAN口，稱為“MDIX口”“MDI口”與“MDIX口”被稱為兩種不同類型設(shè)備端口，它們之間被指定用直通線連接，而同類型設(shè)備端口之間用交叉線連接。如果芯片支持AUTOMDII-X功能的端口，可以用交叉線或直通線連接任何類型的端口2021/6/273以太網(wǎng)接口電路設(shè)計(jì)規(guī)范

沒有接大地的MDIX口標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)（圖一）沒有接大地的MDI口標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)（圖二）2021/6/274以太網(wǎng)接口電路設(shè)計(jì)規(guī)范

有接大地的LAN口標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)（圖三）有接大地的MDI口標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)（圖四）2021/6/275信號連接規(guī)范

注意MDIX口與MDI口的RJ45PIN腳定義的差別芯片的差分收發(fā)信號RD+/RD-、TD+/TD-必須連接到變壓器對應(yīng)的收發(fā)通道，經(jīng)變壓器再連接到RJ45對應(yīng)的RX+/RX-、TX+/TX-變壓器的TDP與TXP、TDN與TXN、RDP與RXP、RDN與RXN分別為變壓器初次級之間的同相端。由IC接到變壓器，必須經(jīng)各自同相端連接到RJ45對應(yīng)的腳位。不能反相連接，否則會導(dǎo)致10M無連接注意：“TD+接TDP、TD-接TDN、TXP接TX+、TXN接TX-”與“TD+接TDN、TD-接TDP、TXP接TX-、TXN接TX+”一樣正確，都符合同相端相連。RD/RX通道也一樣一般變壓器指定收發(fā)通道，收與發(fā)通道不能互換，而具備AUTOMDII-X功能的變壓器的收發(fā)各參數(shù)是一樣的，它們之間可以互換。信號線連接規(guī)則同樣要求滿足同相端相連支持AUTOMDII-X功能的芯片，需要具備AUTOMDII-X功能的變壓器來實(shí)現(xiàn)MDII-X功能。因?yàn)槎丝诒唤棺赃m應(yīng)功能時(shí)，AUTOMDII-X功能也會失效，所以，建議完全遵循5.1要求來設(shè)計(jì)，不能隨意交換收發(fā)通道，也就是說，MDIX口不能改為MDI口，MDI口不能改為MDIX口2021/6/276信號連接規(guī)范

由R3/R4/R9/R10/C3組成的平衡電路將有效的抑制引入的干擾以及抑制對外的輻射變壓器屬于電磁敏感器件，容易接收到磁場信號，所以，大電流走線及其它電感應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離，避免變壓器接收到干擾信號；同時(shí)，它也有一定的漏磁，所以，它的底部任何層面不能有銅箔，避免高頻干擾信號耦合到銅箔對外傳導(dǎo)輻射由于網(wǎng)線引入的浪涌電壓會加在C3上，或XDSL的電話線感應(yīng)到的浪涌電壓經(jīng)C3耦合到網(wǎng)線，經(jīng)電腦或交換機(jī)泄放到大地，所以，要求其耐壓大于2KV。與RJ45引腳相連的走線與地線以及其它任何走線間距越大越好，建議不小于4mm，以提高絕緣度如果設(shè)備有接大地，要求金屬機(jī)殼、RJ45屏蔽層、C4接大地GND_EARRTH，設(shè)備安裝時(shí)有良好的接地，得到更可靠的屏蔽防止輻射干擾，抑制ESD、雷擊浪涌等沖擊如果設(shè)備沒有接大地，如塑膠外殼設(shè)備，應(yīng)該選用沒有屏蔽層的RJ45，如果有屏蔽層，則要求屏蔽層懸空2021/6/277POE接口電路設(shè)計(jì)規(guī)范2021/6/278POE接口電路設(shè)計(jì)規(guī)范整流橋D1、D2、浪涌抑制電路D3，作為輸入保護(hù)極性電路。有一些芯片集成了該電路。IEEE802.3af規(guī)定允許PSE最大輸出電壓為57V，所以選取D3額定反向關(guān)斷電壓為58V。D1、D2可以是整流二極管，要求參數(shù)：電流大于等于1A、耐壓大于等于100V由R1/C1、R2/C2、R3/C3、R4/C4組成的平衡電路的作用是抑制引入的干擾以及抑制對外的輻射。C1、C2、C3、C4作用是隔直流POE電源接在網(wǎng)絡(luò)變壓器的自耦線圈T3中間抽頭，T3連接在共模扼流圈T2端，經(jīng)扼流圈的高阻抗隔離，這樣POE電路的并入就不會影響該終端T1變壓器的阻抗。應(yīng)該注意DC電流對T1變壓器的影響。保證DC電流不會使變壓器T1飽和而堵塞數(shù)據(jù)傳輸，要求T3由2線并行纏繞，使中心抽頭到兩端的電阻相同，盡量減小DC差分電壓。T3的直流電阻應(yīng)該遠(yuǎn)小于T1和T2的直流電阻，使得大部分DC差分電流流經(jīng)T32021/6/279POE接口電路設(shè)計(jì)規(guī)范為了降低成本，出現(xiàn)如下圖所示省略T3的變壓器，應(yīng)該注意T1、T2的磁芯應(yīng)該滿足規(guī)定的DC飽和電流，不能用普通的網(wǎng)絡(luò)變壓器替代POE要求的的網(wǎng)絡(luò)變壓器2021/6/2710POE簡介IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)是通過以太網(wǎng)數(shù)據(jù)線或備用線來實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)設(shè)備供電，由以太網(wǎng)供電控制器PSE供電給以太網(wǎng)受電設(shè)備PD在變壓器的TX通道的中間抽頭和RX通道的中間抽頭輸入（輸出）48V電源的正負(fù)兩級，或者RJ45插座的pin4/pin5，pin7/pin8輸入（輸出）48V電源的正負(fù)兩級IP電話、無線接入點(diǎn)、VoIP電話、WLAN接入點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、安全性系統(tǒng)、POS終端等功率小于12.95W的PD設(shè)備都可通過一根傳輸以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的CAT-5電纜來提供電源POE電源傳輸原理:PSE檢測合法PD：PD通過PSE對PD檢測來獲得或者請求供電。PSE送出2.8V～10V的電壓到網(wǎng)絡(luò)鏈路，有效的PD檢測到此電壓后就將一個(gè)23.75KΩ～26.25KΩ電阻（統(tǒng)稱25KΩ特征電阻）置于供電回路上，電流就會隨輸入電壓而變化。PSE通過檢測該電流，知道在以太網(wǎng)線纜終端有一個(gè)有效的PD需要供電。如果放置的電阻阻值在12KΩ～23.75KΩ或26.25KΩ～45KΩ范圍內(nèi)，PSE則認(rèn)為PD有效但不需要供電，其它范圍的電阻值則意味著無效的PD檢測。PSE對PD的識別時(shí)還要求PD特征電容小于120nF。

2021/6/2711POE簡介PSE對PD進(jìn)行分類：PSE監(jiān)測到合法PD后，將送到網(wǎng)絡(luò)鏈路上的電壓升高到14V～22V，PD使用內(nèi)部的調(diào)節(jié)器產(chǎn)生固定的電壓施加到PD的CLASS引腳，此引腳與VEE之間接有分類電阻(RCLASS)，由此得到一固定電流，因而實(shí)現(xiàn)了PD分類。PSE根據(jù)PD分類決定PD常規(guī)操作所需的功率。IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)定義了五個(gè)不同的等級分類：

2021/6/2712POE簡介PSE對PD供電：通過PSE對PD檢測和分類，對那些需要供電的PD設(shè)備提供電源，而不會損壞不需要供電的設(shè)備，并能有效地分配可用功率。PSE提高輸出電壓，在PD端電壓在30~40V較低電壓時(shí)，PD保持欠壓閉鎖狀態(tài)(UVLO)，以避免對檢測和分級產(chǎn)生干擾。當(dāng)電壓上升到42V時(shí)，PD打開內(nèi)部電源開關(guān)，把電源送到DC/DC電源電路上給旁路電容充電，充電期間保持電路的其余部分不工作直至旁路電容充電完成，PD設(shè)定50毫秒延時(shí)時(shí)間給電容充電。電容充電完成后，端口電壓就升高進(jìn)入供電模式，使電路的其余部分運(yùn)行，并在它所在分級的功耗范圍內(nèi)工作。如果電流過高的時(shí)間超出50ms，PSE將會關(guān)斷電源；關(guān)斷期間PD必須吸收5~10mA的電流，這樣PSE就能知道它還保持連接。如果電壓下降到30V時(shí)，PD停止DC/DC電源部分電路工作PD斷電：若PD設(shè)備從網(wǎng)絡(luò)上斷開時(shí)，PSE就會快速地(一般在300～400ms之內(nèi))停止為PD設(shè)備供電，并重復(fù)檢測過程以檢測線纜的終端是否連接PD設(shè)備

2021/6/2713POE簡介PD必須對電壓極性不敏感，并且能在備用線對和數(shù)據(jù)線對上正常工作(提供檢測和分級特征以及接受供電)，這個(gè)自動極性電路通常用二極管橋堆（或二極橋式整流電路）來實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)75Ω共模終端電阻必須AC耦合，這樣才能不干擾PSE對PD的檢測、分類和供電PSE供電電壓為44~57V，典型值為48V。在正常情況下最大輸出電流為350mA。輸出連