Analyse des RJ45-Steckers von VOOHU Electronics

2. Materialzusammensetzung und Produkteigenschaften

Die Hauptmaterialzusammensetzung der RJ45-Netzwerkschnittstelle ist in der folgenden Abbildung dargestellt:


3. Produktmerkmale:

Geschirmt

Metallgehäuse, das EMI/RFI*-Schutz bietet. EMI/RFI* ist unerwünschte elektromagnetische Energie (oder „Rauschen“) innerhalb des Frequenzbereichs, der üblicherweise in der Funkkommunikation verwendet wird.
EMI – Elektromagnetische Interferenz

· RFI – Funkfrequenzinterferenz

Erdungsoptionen

Gehäuseboden - Kontakt zum Gehäuse zur Erdung

PCB-Erdung - Kontakt zur Platine zur Masseverbindung


SCHLÜSSEL (Schnittstelle)

Konzipiert für die Verwendung mit RJ45-Steckern, um eine ordnungsgemäße Verbindung zu gewährleisten, und kann auch Standardstecker aufnehmen.

Montagestifte (Lötfüße)

Ermöglichen die Positionierung des Platinenendes und unterstützen die Positionierung und Befestigung während des Lötvorgangs, verfügen jedoch nicht über eine Platinenverriegelungsfunktion. Die meisten RJ45-Buchsenlöcher sind mit Befestigungsstiften ausgestattet.
Die Ports sind invertiert

Die Kontakte befinden sich unten und die Verriegelung befindet sich oben, um das Ein- und Ausstecken zu erleichtern.
Anschlüsse nach oben

Anschlüsse nach unten zeigen


Panel-Unterstützungsstopps

Bietet zusätzliche mechanische Unterstützung, insbesondere für Buchsen mit Kabeleinführung von oben.

LED-Licht

Durch die Integration in die Buchse ist kein zusätzlicher Systemraum für die Installation der Kontrollleuchte erforderlich. Erhältlich in verschiedenen Farben und Konfigurationen.

2. VOOHU RJ45 allgemeine Produktklassifizierung

1. Klassifizierung nach Port (Single-Port, Multi-Port, stapelbar)


2. Klassifizierung nach Produktrate (100M, 1000M, 5G, 5G, 10G)


3. Je nach mechanischer Struktur des Produkts (integriert, separat, mit/ohne Abschirmung, mit oder ohne LED-Leuchten, Anschlusswinkel 90, 180, 45, versenkte Platte, Plug-in, Patch, normale Höhe und niedrige Höhe)

4. Spezielle RJ45-Produkttypen

Nach Produktanwendung klassifiziert (wasserdichter RJ45, XLR RJ45 (Panel-montiert, integriert, mit/ohne Abschirmung, selbstsichernd, aufschnappbar), Durchgangsstecker, RJ45 integriert mit anderen Schnittstellen)

3. Vorschläge zur RJ45-Auswahl

1. Der Unterschied zwischen integrierten und separaten Typen und ihren jeweiligen anwendbaren Szenarien

Der separate Typ (ohne Transformator/ohne magnetische Komponenten) und der integrierte Typ (mit Netzwerktransformator/magnetischen Komponenten) von RJ45-Steckverbindern sind die Kernkategorien der auf Leiterplatten montierten Buchsen. Ihre Auswahl wirkt sich direkt auf Schaltungsdesign, Kosten, Leistung und anwendbare Szenarien aus. Im Folgenden finden Sie einen detaillierten Vergleich der beiden und eine Analyse anwendbarer Szenarien:

1.1 Diskrete Buchse / Nicht integriert

Strukturmerkmale:

Kein eingebauter Netzwerktransformator, nur RJ45-Buchsen-Infrastruktur (Kontakt, Gehäuse, Schloss).

Ein unabhängiges Netzwerktransformatormodul (normalerweise SMD- oder DIP-Gehäuse) muss an die Leiterplatte angeschlossen werden.

Anwendbare Szenarien:

·Industrielle Steuerung und raue Umgebungen

Industrieanlagen (SPS, HMI, Servoantrieb) müssen starken elektromagnetischen Störungen (EMI) standhalten und der externe Transformator kann entfernt von der Störquelle platziert werden.

Unterstützen Sie einen größeren Temperaturbereich (-40°C~105°C), um Ausfälle magnetischer Komponenten bei hohen Temperaturen zu vermeiden.

·Hochleistungsfähige PoE++-Ausrüstung

Bei Geräten, die 802.3bt (90 W) unterstützen (z. B. APs und Kameras), verfügt der externe Transformator über eine bessere Wärmeableitung, um eine durch Überhitzung verursachte magnetische Sättigung zu vermeiden.

·Flexible Designanforderungen

Transformatorparameter (z. B. Isolationsspannung und Gleichtaktunterdrückungsverhältnis) müssen angepasst werden, um Szenarien mit hoher Zuverlässigkeit wie medizinische/militärische Verwendung zu erfüllen.

·Einfach zu reparieren und auszutauschen

Bei Ausfall des Transformators muss nur das unabhängige Modul ausgetauscht werden, ohne dass die gesamte RJ45-Buchse demontiert werden muss.

Nachteile:

Beansprucht eine größere Leiterplattenfläche (Transformator + Buchse), was die Komplexität des Layouts erhöht.

Es müssen zusätzliche Transformatoren angeschafft werden und die Kosten für das Lieferkettenmanagement sind höher.

1.2 Integrierte RJ45-Buchse (Integrated / Magnetics Jack)

Strukturmerkmale:

Eingebauter Netzwerktransformator und Gleichtaktdrossel zur Signalfilterung, elektrischen Isolierung und Impedanzanpassung.

Direkt auf die Leiterplatte in Form eines einzelnen Moduls gelötet (SMT- oder DIP-Gehäuse).

Anwendbare Szenarien:

· Unterhaltungselektronik und Kleingeräte

Platzbeschränkte Produkte (Router, Smart-TVs, NAS), hochintegriert, um Leiterplattenfläche zu sparen.

· Standard-Ethernet-Ausrüstung

Cat5e/Cat6-Anwendungen wie handelsübliche Switches, Drucker, IP-Telefone usw. mit weniger Umwelteinflüssen.

· Kostengünstige Massenproduktionsanforderungen

Reduzieren Sie die Anzahl der Komponenten, vereinfachen Sie den SMT-Patchprozess und senken Sie die Montagekosten.

· Projekte mit kurzen Designzyklen

Sie müssen keinen Transformator separat auswählen, vermeiden Impedanzanpassungsprobleme und beschleunigen die Produkteinführung.

Nachteile:

Begrenzte Wärmeableitung, Hochleistungs-PoE++ (>60 W) kann überhitzen (industriell erweiterter Typ muss ausgewählt werden).

Die Entstörungsfähigkeit ist schwächer als beim separaten Typ (der Transformator befindet sich in der Nähe der Steckdose und wird leicht durch Gehäusegeräusche beeinträchtigt).

Bei einem Ausfall muss das gesamte Gerät ausgetauscht werden und die Wartungskosten sind hoch.

Die separate RJ45-Buchse (externer Transformator) eignet sich für raue Umgebungen (industrielle Störungen, PoE mit hoher Leistung, großer Temperaturbereich), während die integrierte RJ45-Buchse (eingebauter Transformator) für herkömmliche Geräte mit begrenztem Platzangebot und Kostensensitivität geeignet ist.

2. Der Unterschied zwischen Rundstiften und Flachstiften und ihre jeweiligen Anwendungsszenarien

Die für die allgemeine Netzwerkkommunikation verwendete Keystone-Buchse verfügt über 8 Goldstifte (Kontaktstifte, ein Metalldraht mit einer Oberfläche, die mit einer Schicht aus Gold auf Nickel mit einer Dicke von 50 Mikrozoll beschichtet ist), die im Inneren des Gehäuses installiert sind, um die 8 am Netzwerkstecker installierten Goldverriegelungsstücke zu verbinden. Normalerweise können die Goldstifte in zwei Typen unterteilt werden: runde Stifte mit einer Querschnittsfläche von 0,166190251 mm2 und flache Stifte mit einer Querschnittsfläche von 0,12 mm2, und auch die Vergoldungsmethoden sind unterschiedlich.

Produktionsprozess:

Rundnadeln werden seit jeher durch Ziehen von Drähten hergestellt, und bei der Herstellung entsteht kein Abfall. Da Rundnadeln keine Richtungsrichtung haben, lassen sie sich leicht für die automatisierte Produktion entwerfen;

Flachnadeln werden hergestellt, indem das Materialband die Flachnadeln zieht. Das Materialband wird jedoch nach der eigentlichen Verarbeitung und Verwendung nicht mehr benötigt, sodass Abfall entsteht und auf einer Flächeneinheit etwa 0,6 Abfalleinheiten entstehen

Vom Produktionsprozess her ist der Stanzprozess im Hinblick auf die Produktionskosten von Rundnadeln und Flachnadeln viel höher als das Ziehen von Drähten

Kosten für die Vergoldung:

Runde Nadeln nutzen die Vollbeschichtungstechnologie, und flache Nadeln können auch den Kontaktbereich zwischen der Oberseite der ausgewählten Beschichtung und dem männlichen Kopf festlegen, wodurch die Kosten erheblich gesenkt werden. Bei der automatisierten Produktion muss jedoch das Problem der Steuerung der Richtung der flachen Nadeln gelöst werden


Mechanische Leistung und Zuverlässigkeit:

Aufgrund der physikalischen Struktur runder Stifte sind die Steckbarkeit und die Eignung für raue Umgebungen von runden Stiften in der Regel besser als die von flachen Stiften. Daher werden runde Stifte häufig in Industriegeräten verwendet, während flache Stifte häufig in Geräten der Unterhaltungselektronik verwendet werden

Anwendungsszenarien verschiedener Pin-Pins:

Anwendbare Szenarien für runde Stifte:

Industrieausrüstung (SPS/Industriecomputer), Cat6A+/10G-Hochgeschwindigkeitsübertragung, Hochleistungs-PoE++ (≥60 W), raue Umgebungen wie Fahrzeuge/Medizin

Anwendbare Szenarien für Flachstifte:

Unterhaltungselektronik (Router/Drucker), Cat5e/Cat6-Standard-Ethernet, Low-Power-PoE (≤30 W), kostenempfindliche Massenprodukte

3. Produktunterschiede mit oder ohne Abschirmschalen

RJ45-Anschlussstecker werden in zwei Typen unterteilt: ungeschirmt und geschirmt. Ungeschirmte RJ45-Anschlussstecker sind der gebräuchlichste Typ. Sie zeichnen sich durch eine einfache Struktur und einen niedrigen Preis aus und eignen sich für allgemeine Heim- und Büroumgebungen, in denen die Anforderungen an die elektromagnetische Abschirmung nicht hoch sind. Der abgeschirmte RJ45-Anschlussstecker verfügt über bessere Anti-Interferenz- und anti-elektromagnetische Leckageeigenschaften und wird daher häufig in Fällen mit hohen Anforderungen an die Signalübertragungsqualität und Datensicherheit verwendet, wie z. B. im Finanzwesen, in der medizinischen Versorgung, beim Militär usw.

Der geschirmte RJ45-Anschlussstecker ist an der Peripherie mit einer Abschirmschicht versehen, die den Einfluss externer Störungen auf die Signalübertragung wirksam reduzieren und die Stabilität und Genauigkeit der Datenübertragung verbessern kann. Gleichzeitig kann der abgeschirmte RJ45-Anschlussstecker auch das Austreten elektromagnetischer Wellen verhindern und die Sicherheit der Benutzerdaten schützen. Obwohl sich der geschirmte RJ45-Anschlussstecker optisch nicht vom ungeschirmten Stecker unterscheidet, ist seine Rolle im tatsächlichen Gebrauch sehr wichtig.

IV. Projekt zur Überprüfung der Produktzuverlässigkeit

1. Der Unterschied zwischen integrierten und separaten Typen und ihren jeweiligen anwendbaren Szenarien

Testkoffer basierend auf integriertem RJ45 vergoldet 6u"

Elektrische Prüfung bestanden

·Kontaktwiderstandstest

·Isolationswiderstand

·Hohe Spannungsfestigkeit

·Einsteckkraft- und Lebensdauertest;

·TR-Test

·Mechanische Stoß-/Fallprüfung

·Lötbarkeit, Lötbeständigkeit, LED-Test

·Einzelstift-Elastikkraft

·Vibrationstest

Der Test für raue Umgebungen wurde bestanden

·Feuchtigkeitsbeständigkeit/konstante Temperatur und Luftfeuchtigkeit

·Temperaturbeständigkeitstest/Temperaturlebensdauer

·24-Stunden-Salzsprühtest;

·Kältebeständigkeit

5. Anpassungsprozess von nicht standardmäßigen Produkten

Anpassungsfall der Enge im Netzwerk-Port

Ein Kunde verwendete einen maßgeschneiderten Stecker und stellte fest, dass der Stecker nach dem Anschließen an unser Muster locker war. Anschließend bestätigte er den Bedarf mit unseren Technikern. Unsere Techniker haben die Form entsprechend der Nachfrage angepasst, die Lieferung des neuen Bedarfsmusters innerhalb der angegebenen Zeit abgeschlossen, den Test bestanden und die Massenproduktion und Lagerung implementiert.

VI. Produktanwendungsszenarien

Anwendbar für verschiedene Anwendungen in der Industrieausrüstung und Unterhaltungselektronik mit RJ45-Anschluss
Industrielle Anwendungen, die Ethernet erfordern
Industrielle Steuerung, Datenkommunikation, Unterhaltungselektronik, Photovoltaik-Energiespeicherung, Sicherheitsüberwachung, Videosteuerung und andere Bereiche
VII. Referenzdesignprinzipien

1. Spannungstyp PHY+Netzwerktransformator+RJ45
Diskreter konventioneller Schaltkreis mit 100 Base-T

2. Spannungsgesteuerter PHY+RJ45 integrierter 100M-Filter
Verbunden mit spannungsgesteuertem PHY hat die Bob-Smith-Schaltung die folgenden Funktionen:
1. Überspannungsschutz
2. Impedanzanpassung
3. EMV-Strahlung reduzieren


3. Strom-Typ PHY+RJ45 integrierter Gigabit-Filter
Der mit dem strombetriebenen PHY verbundene Mittelabgriff wird auf Vdd, die Betriebsspannung des PHY, hochgezogen und dann mit dem Erdungskondensator (0,01 uF - 0,1 uF) verbunden.
Am auffälligsten ist hier der 50Ω-Widerstand von der Datenleitung zur Masse, der zwischen dem integrierten RJ45 und dem PHY liegt. Der Grund dafür ist, dass sich am Eingang des PHY ein hochohmiger Verstärker befindet und der Widerstand verhindert, dass das Datensignal auf der Signalleitung reflektiert wird.
Um eine transiente Spannungsüberlastung zu verhindern, kann eine TVS-Diode zwischen dem integrierten RJ45 und dem PHY verwendet werden.

Der Abstand zwischen PHY und RJ45 muss so kurz wie möglich sein.


4. Spannung-Typ PHY+RJ45 integrierter 100M-Filter (POE)
POE kann Energie für externe Peripheriegeräte bereitstellen. Die Abbildung zeigt eine Spannungsquelle, die hier PSE (Power Supply Equipment) genannt wird
Zunächst wird die Versorgungsspannung mit dem Datensignal kombiniert. Die stromgesteuerte 1000 Base-T-Diodenbrücke ist der Verpolungsschutz des Stromversorgungsgeräts (PD).
Im Schaltplan ist es neben dem Stromversorgungsgerät eingezeichnet. Wenn das Risiko von Gleichtaktstörungen hoch ist, wird empfohlen, eine zusätzliche Gleichtaktdrossel in der PoE-Leitung zu platzieren.