一、 接口概述 RJ45以太网接口是目前应用***广泛的通讯设备接口,以太网口的电磁兼容性能关系到通讯设备的稳定运行从接口原理图、结构设计,线缆设计三个方面来设计以太网口的EMC设计方案二、 接口电路 原理图的EMC设计。
图1 百兆以太网接口2KV防雷滤波设计RJ45以太网接口电路设计接口电路设计概述: 本方案从EMC原理上,进行了相关的抑制干扰和**感度的设计;从设计层次解决EMC问题;同时此电路兼容了百兆以太网接口防雷设计。
本防雷电路设计可通过IEC61000-4-5或GB17626.5标准,共模2KV,差摸1KV的非屏蔽平衡信号的接口防雷测试 电路EMC设计说明:(1)电路滤波设计要点: 为了抑制RJ45接口通过电缆带出的共模干扰,建议设计过程中将常规变压器改为接口带有共模抑用的变压器,此种变压器示意图如下。
图2 带有共模抑用的变压器RJ45接口的NC空余针脚要采用BOB-ith电路设计,以达到信号阻抗匹配,抑制对外干扰的作用,经过测试,BOB-ith电路能有10个dB左右的抑制干扰的效果。
变压器虽然带有隔离作用,但是由于变压器初次级线圈之间存在着几个pF的分布电容;为了提升变压器的隔离作用,建议在变压器的次级电路上增加对地滤波电容,如电路图上C4-C7,此电容取值5Pf~10pF 。
在变压器驱动电源电路上,增加LC型滤波,抑制电源系统带来的干扰,如电路图上L1、C1、C2、C3,L1采用磁珠,典型值为600Ω/100MHz,电容取值0.01 F~0.1 F 百兆以太网的设计中,如果在不影响通讯质量的情况,适当减低驱动电压电平,对于EMC干扰抑制会有的帮助;也可以在变压器次级的发送端和接收端差分线上串加10Ω的电阻来抑制干扰。
(2)电路防雷设计要点: 为了达到IEC61000-4-5或GB17626.5标准,共模2KV,差摸1KV的防雷测试要求,成本的设计方案***是变压器初级中心抽头通过防雷器件接地,电路图上的D1可以选择成本较低的半导体放电管,但是要注意“防护器件标称电压要求大于等于6V;防护器件峰值电流要求大于等于50A;防护器件峰值功率要求大于等于300 W。
注意选择半导体放电管,要注意器件“断态电压、维持电流”均要大于电路工作电压和工作电流 根据测试标准要求,对于非屏蔽的平衡信号,不要求强制性进行差模测试,所以对于差模1KV以内的防护要求,可以通过变压器自身绕阻来防护能量冲击,不需要增加差模防护器件。
接口电路设计备注: 如果设备为金属外壳,同时单板可以独立的划分出接口地,那么金属外壳与接口地直接电气连接,且单板地与接口地通过1000pF电容相连。三、 连接器设计
图1 百兆以太网连接器结构方案RJ45以太网接口电路设计 连接器与机体的搭接方式: (1) 面板开孔时采用精密的铣削加工技术,使孔眼的形状更适合连接器的放置,避免孔眼切削不**的地方出现缝隙,进而降低电磁干扰辐射;经过测试证明,**的铣削开孔加工可以提高12~18%的电磁兼容性;
(2) 机体与百兆以太网金属连接器之间的接合处要增加弹片,使两者接合时保持良好的导电性能具体搭接方式如上图所示: 四、 线缆设计 本方案由电磁兼容设计平台(EDP)软件自动生成 百兆以太网接口信号线缆 。
线缆设计要求: RJ45金属连接器 常规型
图1 RJ 45信号电缆电缆设计: (1) RJ 45信号电缆采用网状编织屏蔽层的屏蔽方式,且网状编织层编织密度要求不小于90%; (2) 内部组线时,差分电缆采用双绞传输,双绞绞距一般为信号电缆线径的3倍;组线方式如上图所示:
(3) 电缆两端需要增加磁环处理,磁环内径与电缆的外径要紧密结合,尽量选择厚长型的磁环 走线设计: (1) RJ 45电缆走线时要求远离其他强干扰源,如电源模块; (2) 电缆走线单独走线或与其他模拟以及功率线缆保持10cm以上距离,切不可与其他线缆一起混合捆扎。
图2 RJ45金属连接器的搭接屏蔽层与金属连接器的搭接: (1) 屏蔽电缆的屏蔽层要求与金属连接器进行360°的搭接;搭接方式如上图: (2) 屏蔽电缆屏蔽层要避免出现单独的“尾巴”现象。