Перейти к содержанию

Трансформатор Ethernet (magnetics)

Между микросхемой PHY и разъёмом RJ-45 всегда стоят импульсные трансформаторы — отдельной сборкой или внутри разъёма. В даташитах их называют одним словом magnetics. Они отделяют плату от кабеля и подавляют синфазную помеху, но подключаются по-разному к разным PHY.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Трансформатор Ethernet (в даташитах — magnetics) — пара импульсных трансформаторов с коэффициентом 1:1 и средними точками обмоток, которые стоят между выводами PHY и разъёмом RJ-45: один на передающую пару, другой на приёмную. Хорошие сборки содержат ещё и синфазные дроссели. Трансформатор бывает отдельной микросхемой-сборкой или встроен в разъём RJ-45 (SNLA079, разд. 2, 10.2).

Зачем он нужен

  • Развязка. Трансформатор отделяет схему платы от кабеля по постоянному току — это гальваническая развязка (SNLA079, разд. 2.3), и Microchip называет её требованием IEEE 802.3 (ENC28J60, разд. 2.4). Испытательное напряжение изоляции — 1500 В (ср. кв.) в требованиях TI и 1,5 кВ у Microchip для ENC28J60 (табл. 16-5).
  • Подавление синфазной помехи. Трансформатор передаёт разностный сигнал и плохо передаёт синфазный. Для ENC28J60 подавление перехода дифференциального сигнала в синфазный — не меньше 40 дБ. Синфазный дроссель в сборке усиливает эффект, и TI рекомендует именно такие сборки (SNLA079, разд. 10.2).

Параметры

ПараметрENC28J60 (табл. 16-5)TI AN-1469 (табл. 4)
Коэффициент1:11:1 ± 2 %
Индуктивность первичной обмоткине меньше 350 мкГн при 8 мА—
Вносимое затухание0,6 дБ тип., 1,1 дБ макс.1 дБ тип.
Изоляция1,5 кВ1500 В ср. кв.

Для W5500 WIZnet указывает трансформатор 1:1 с индуктивностью 350 мкГн.

Средняя точка и разводка

Как подключать средние точки со стороны платы, определяет выходной каскад PHY. У PHY с токовым выходом — ENC28J60, LAN8720A, DP83848 — средняя точка передающей обмотки подключается к питанию: передатчик втягивает через неё ток. У PHY с выходом в режиме напряжения, например DP83825I, схема своя. Средние точки со стороны кабеля гасят цепью Боба Смита. Под трансформатором не проводят сигнальные дорожки, а под отдельной сборкой вырезают полигоны (SNLA079, разд. 10.2). Подробнее о подключении разных PHY — в статье «Ethernet для микроконтроллера», о контактах разъёма — на странице «Распиновка RJ-45».

Частые вопросы

Можно ли обойтись без трансформатора?

Для подключения к обычной сети по кабелю — нет: трансформатор обеспечивает развязку платы от кабеля, которую требует IEEE 802.3 (ENC28J60, разд. 2.4). Без него TI допускает только особый случай — связь двух плат через объединительную плату, где развязку по постоянному току делают конденсаторами (SNLA079, разд. 2).

Подойдёт ли разъём RJ-45 со встроенными трансформаторами?

Да, TI прямо допускает такие разъёмы ради экономии места (SNLA079, разд. 10.2). Нужно только проверить, что параметры трансформатора и разводка средних точек внутри разъёма подходят к вашему PHY.

Почему средняя точка подключается к питанию?

Так требует PHY с токовым выходом: его передатчик втягивает ток через обмотку, и средняя точка передающей обмотки должна быть подключена к питанию — у ENC28J60 к 3,3 В (табл. 16-5). У PHY с выходом в режиме напряжения, например DP83825I, схема другая, и переносить обвязку с одной микросхемы на другую нельзя.

Источники

  1. Texas Instruments. AN-1469 PHYTER Design & Layout Guide, SNLA079D — разд. 2 — выводы MDI через терминаторы на трансформатор 1:1 и RJ-45, допускается разъём со встроенными трансформаторами; разд. 2.3 — трансформатор обеспечивает развязку по постоянному току; разд. 2.4 — сборки со встроенным синфазным дросселем; разд. 10.2 и табл. 4 — рекомендуется трансформатор с синфазным дросселем, не вести сигналы под ним, вырезать полигоны под отдельной сборкой; требования: 1:1 ± 2 %, изоляция 1500 В (ср. кв.)
  2. Microchip. ENC28J60 Stand-Alone Ethernet Controller with SPI Interface, DS39662E — разд. 2.4 — импульсные трансформаторы 1:1 со средней точкой обязательны на приём и передачу, их изоляция защищает от статических напряжений и отвечает требованиям IEEE 802.3; ток постоянно втекает через оба вывода TPOUT; табл. 16-5 — средняя точка 3,3 В, 1:1, вносимое затухание 0,6 тип. / 1,1 макс. дБ, индуктивность первичной обмотки не меньше 350 мкГн при подмагничивании 8 мА, изоляция 1,5 кВ, подавление перехода дифференциального сигнала в синфазный не меньше 40 дБ
  3. WIZnet. W5500 Datasheet, Version 1.1.0 — гл. 5 — трансформатор 1:1, индуктивность 350 мкГн для приёма и передачи
  4. Texas Instruments. DP83825I Low Power 10/100Mbps Ethernet Physical Layer Transceiver, SNLS638C — выходной каскад в режиме напряжения со встроенными терминаторами MDI; схема подключения витой пары своя

Нашли ошибку?

Смотрите также