以太网变压器设计参考

以太網變壓器設計參考

LAN Filter

Design Guideline

目錄

一.設計流程

二.基本原理

三.機構設計

四.基本線路

五.材料

六.電氣特性

七.附註

設計流程圖

客戶需求

研讀客戶需求規格

判別是否為現有標準品

評估是否值得列入

否

新標準品而開發

是

否

案子結束

是

決定機構架構與電子材料

設計PCB;決定線圈繞法

設計電氣特性

製作產品規格

製作樣品

驗證樣品是否符合規格

送樣

DQA流程

基本原理

一.LAN filter其原理與一般變壓器相同,其基本原理不在此贅述

Io

Ii

Vi V o Zo

Zi

Ni/No=Vi/Vo Ni/No=Io/Ii Ni/No=Zi/Zo

二.LAN filter在系統上具有傳輸訊號與阻抗匹配的功能

如下圖所示,LAN filter另最主要的一個功能在於其Isolation transformer可以隔離異常瞬間高壓防止customer端的IC遭受損壞.另common mode choke則有抑制EMI Noise的功能

三.線路架構

LAN filter依照速度可以分為下列這三種(註.現今另有10G技術正在發展中,在此暫不說明)

1.10BASE-T傳輸速度為10MB(IEEE standard80

2.3)

2.100BASE-T傳輸速度為100MB(IEEE standard802.3u)

3.1000BASE-T傳輸速度為1000MB(IEEE standard802.3ab)

10Base-T circuit

100Base-T circuit

100Base-T線路有兩組通道,各自負責輸出(Tx)與接收(Rx )

接收

輸出

由於網路線有跳線與平行線之分別(附註一).在系統上會有AUTO-MDIX(自動判別跳線)功能,此時我們必須建議客戶使用下列線路,也就是Tx與Rx的中間抽頭必須連接在一起.此時系統會自動判別訊號並切換Tx/Rx.

狀況.A

接收輸出狀況.B 輸出

接收

1000Base-T Circuit

1000Base-T線路有四組通道,可同時輸出或接收.網路線CAT5e每個通道有125MB的頻寬. IEEE802.3ab透過軟體技術,使得每個通道可以同時傳輸兩組訊號,四個通道即可達到1000MB的頻寬.

輸出接收

輸出接收

輸出接收

輸出接收

機構設計

LAN filter依產品接腳方式可分為下列兩種

直插式(Through hole or Dip)

表面貼片型元件(SMD surface-mount device)

各類標準規格如下表

DIP類產品在考慮客戶端PCB板厚,Pin長需為 3.00mm設計應該優先腳距2.54

SMD類產品的標準腳距為1.27mm,設計時應以此腳距為先

LAN filter依照封裝方式可分為Molding type與Case type

Molding type是最為業界廣為接受的封裝方式.唯現今因為系統廠為了要通過RoHS規範(附註二),必須使用較高溫的

IR-Reflow製程,常使molding type有龜裂的現象.所以case type也成了解決龜裂的方法之一. Molding Type(線圈以molding compound封裝成形)

如圖所示將線圈理在做為接腳的Lead frame上

透過治具將molding compound灌入產品加溫加壓成型

將Lead frame切彎腳即為完成品

二.Case type,泛指將線圈理在已有接腳的Case內,再灌入膠。

基本線路

LAN filter基本線路約略有下列四種,依狀況決定該使用何種線路

以成本考量,若無其他特性要求以第一種優先並避免使用第四種線路

一

第一种线路：隔离变压器+CMC的常用电路

其中隔离变压器起防高压突波，保

护芯片的作用，CMC起抑制EMI NOISE的作用

二

Isolation transformer

第二个线路与第四个线路类似，隔离变压器加三线

CHOKE，除了可以达到CMC的功能外，还可以增加

耦变压器的功能，可以和BOB S MITH线路匹配，抑制

共模信号

3wire choke

三

Isolation transformer

第三个线路在第一个线路的基础上增加一

个CMC，增加抑制EMI NOISE的能力

common mode choke

common mode

choke

四

第四个线路与第二个线路功能类似，在原来第一

个线路的基础上加上自藕变压器，与BBOB SMITH

线路匹配，抑制共模信号

線材(漆包線)

在各種導體線材表面塗上一層或多層之絕緣漆膜，經烘乾成形。依塗料、漆膜厚度，而各有不同之特性和用途。主要用途為電機、電子產品、零組件線圈用。

•線材依其coating材質可分UEW與SFBW兩種

1.UEW耐溫等級為UL B級135℃,製程上預焊溫度為360℃/2秒

2.SFBW耐溫等級為UL F級155℃,製程上預焊溫度為400℃/2秒

•線材依coating層厚度由厚到薄可分為四個等級分別為0,1,2,3種線,其中0種線是coating層最厚的一種線可耐3500Vrms.產品設計應採用0種線.

•產品的實用線徑為ψ0.08、0.09與0.1mm(此尺寸是指未包含coating層之裸線)

•為了方便分辨,線材以顏色做區分.常用的顏色為N(Nature)、B(Blue)、R(Red)、G(Green)

•在產品設計上常使用稱為挑線的製程,對於許多高頻特性都有幫助,.

如下圖所示變壓器的一側為N&B線;另一側則為R&G線(NB CT指N&B共同中間抽頭;CT:Center Tap)

將一次側與二次側的線材交錯依顏色N、R、B、G排列,然後再絞線,如下圖所示

N

R四線絞

B

G

N R B G……..N R B G

•在產品設計上常使用下列兩種抽頭的製程,其中零角度有較好的特性因此被廣為運用設計產品時應以零角度為主

1抽頭零角度