以太網(wǎng)接口電路電路設(shè)計(jì)

主要內(nèi)容以太網(wǎng)接口電路POE接口電路設(shè)計(jì)第1頁(yè)/共15頁(yè)第一頁(yè)，共16頁(yè)。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(duì)RJ45端口信號(hào)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(duì)RJ45接口PIN腳定義：

RJ45PIN：12345678

信號(hào)定義：TX+TX-RX+NANARX-NANAHUB對(duì)RJ45接口PIN腳定義：

RJ45PIN：12345678

信號(hào)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(duì)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第2頁(yè)/共15頁(yè)第二頁(yè)，共16頁(yè)。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）第3頁(yè)/共15頁(yè)第三頁(yè)，共16頁(yè)。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）第4頁(yè)/共15頁(yè)第四頁(yè)，共16頁(yè)。信號(hào)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(hào)RD+/RD-、TD+/TD-必須連接到變壓器對(duì)應(yīng)的收發(fā)通道，經(jīng)變壓器再連接到RJ45對(duì)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(jí)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(duì)應(yīng)的腳位。不能反相連接，否則會(huì)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(hào)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(huì)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口第5頁(yè)/共15頁(yè)第五頁(yè)，共16頁(yè)。信號(hào)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(duì)外的輻射變壓器屬于電磁敏感器件，容易接收到磁場(chǎng)信號(hào)，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(hào)；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(hào)耦合到銅箔對(duì)外傳導(dǎo)輻射由于網(wǎng)線引入的浪涌電壓會(huì)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，則要求屏蔽層懸空第6頁(yè)/共15頁(yè)第六頁(yè)，共16頁(yè)。POE接口電路設(shè)計(jì)規(guī)范第7頁(yè)/共15頁(yè)第七頁(yè)，共16頁(yè)。POE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(duì)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(huì)影響該終端T1變壓器的阻抗。應(yīng)該注意DC電流對(duì)T1變壓器的影響。保證DC電流不會(huì)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)T3第8頁(yè)/共15頁(yè)第八頁(yè)，共16頁(yè)。POE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)變壓器第9頁(yè)/共15頁(yè)第九頁(yè)，共16頁(yè)。POE簡(jiǎn)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(jí)，或者RJ45插座的pin4/pin5，pin7/pin8輸入（輸出）48V電源的正負(fù)兩級(jí)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(cè)合法PD：PD通過PSE對(duì)PD檢測(cè)來獲得或者請(qǐng)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(cè)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(huì)隨輸入電壓而變化。PSE通過檢測(cè)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(cè)。PSE對(duì)PD的識(shí)別時(shí)還要求PD特征電容小于120nF。

第10頁(yè)/共15頁(yè)第十頁(yè)，共16頁(yè)。POE簡(jiǎn)介PSE對(duì)PD進(jìn)行分類：PSE監(jiān)測(cè)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(jí)分類：

第11頁(yè)/共15頁(yè)第十一頁(yè)，共16頁(yè)。POE簡(jiǎn)介PSE對(duì)PD供電：通過PSE對(duì)PD檢測(cè)和分類，對(duì)那些需要供電的PD設(shè)備提供電源，而不會(huì)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(duì)檢測(cè)和分級(jí)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(jí)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(huì)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(huì)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(cè)過程以檢測(cè)線纜的終端是否連接PD設(shè)備

第12頁(yè)/共15頁(yè)第十二頁(yè)，共16頁(yè)。POE簡(jiǎn)介PD必須對(duì)電壓極性不敏感，并且能在備用線對(duì)和數(shù)據(jù)線對(duì)上正常工作(提供檢測(cè)和分級(jí)特征以及接受供電)，這個(gè)自動(dòng)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(duì)PD的檢測(cè)、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。輸出連續(xù)功率大約為15.4WPD正常受電電壓為37~57V。平均輸入功率為12.95W，輸入峰值電流為400mA。典型工作電流為10～350mA，超載檢測(cè)電流為350～500mA對(duì)于PSE，饋送電源可以是RJ45的1-2/3-6線對(duì)，也可以是4-5/7-8線對(duì)，而且只能選用其中一對(duì)；對(duì)于PD，要求兩線對(duì)都能吸收電源