Referenz zur Gigabit-Ethernet-Lösung mit geringer Restspannung und hohem Strom
Bei dieser Lösung handelt es sich um eine Gigabit-Ethernet-Standardlösung von VOOHU Electronics Technology. Das Unternehmen konzentriert sich seit über 8 Jahren auf den Bereich der elektronischen Kommunikationskomponenten, hält sich an die Geschäftsstrategie und Servicephilosophie „Wählen Sie VOOHU, wirklich zuverlässig“ und bietet umfassenden technischen Lösungssupport.

Weitere Produktinformationen auf dieser Website:
Referenz zum Standard-Schaltungsdesign für 10-Gigabit-Ethernet-Blitzschutz- und statische Elektrizitätsschutzlösungen

100 Mbit/s Ethernet-Überspannungsschutz und antistatischer Standardschaltkreis

I. Technischer Hintergrund und Kernkonzepte

1.1 Niedrige Restspannung, hoher Strom
- Niedrige Restspannung: Bezieht sich auf die niedrige Restspannung (typischerweise <20 V), die nach dem Leiten an der Schutzvorrichtung verbleibt und sicherstellt, dass der geschützte Chip nicht durch Hochspannung beschädigt wird.
- Hochstrom: Bezieht sich auf die Fähigkeit des Schutzgeräts, hohe Stoßströme (typischerweise > 50 A, 8/20 μs Wellenform) sofort zu bewältigen und Energie schnell abzuleiten.
- Kernwiderspruch: Herkömmliche TVS-Dioden haben eine niedrige Restspannung, aber eine geringe Stromkapazität, während ein hoher Strom zu einer hohen Restspannung führt; Um diese beiden Faktoren auszugleichen, ist ein spezielles Design erforderlich.

1.2 Warum Ethernet diese Technologie braucht
Ethernet-Schnittstellen sind der externen Umgebung ausgesetzt und anfällig für:
- Blitz-induzierte Überspannungen (Außengeräte)
- Übersprechen der Stromversorgung (industrielle Umgebung)
- Elektrostatische Entladung (ESD) (menschlicher Kontakt)
- Stromleitungsanschluss (Baufehler)

II. Detaillierte technische Lösung

(Aktuell-Typ) Lösungsvorteile:
Funktionen zum Schutz vor elektrostatischer Entladung: Schutz vor elektrostatischer Entladung am Gigabit-Ethernet-Anschluss, Verwendung integrierter Mehrkanalgeräte, hoher ESD-Schutz, geringe Größe, geringe Kapazität, Gewährleistung der Signalintegrität, Erfüllung der folgenden Standards: IEC61000-4-2 (ESD) ±30 kV (Luft), ±30 kV (Kontakt), IEC61000-4-4 (EFT) 40 A (5/50 ns); IEC61000-4-5 (Blitz) 32A (8/20μs).
Merkmale des Lan-Transformators: Kleine Größe, geringe Höhe. Windungsverhältnis 1:1; Leerlaufinduktivität: 350 uH; Einfügungsdämpfung: -1,1 dB Max, Gleichstromwiderstand 1,3 Ω.

1. Primärseitige Verkabelung:
• Differenzialpaar-Anschluss: Verbinden Sie die Differenzialpaare TD0/TD1 und RD0/RD1 mit der Primärseite des LAN-Transformators. Die Pin-Reihenfolge der vier Differentialpaare kann beim PCB-Routing vertauscht werden.
• Entkopplungskondensator: Die Primärseite sollte über einen 100-nF-Kondensator mit GND verbunden sein, um Signalstabilität und -integrität sicherzustellen.
• VCC-Stromversorgung: Bei Strommodus-PHYs muss die Primärspule mit dem VCC des PHY verbunden werden, um hochfrequentes Rauschen zu filtern und Signalstabilität sicherzustellen. Es wird empfohlen, zwischen jedem Differentialpaar zwei 49,9-Ω-Widerstände parallel zu schalten und diese mit GND zu verbinden.

2. Sekundärseitige Verkabelung:
• RJ45-Anschluss: Die beiden Sätze von Sende- und Empfangsdifferenzsignalen auf der Sekundärseite sollten jeweils an die Pins 1, 2, 3, 6 und 4, 5, 7, 8 der RJ45-Schnittstelle angeschlossen werden.
• BOB-Smith-Schaltung: Schließen Sie einen 75-Ω-Widerstand an die Sekundärseite an und verbinden Sie ihn dann über einen 1-nF-Kondensator mit einer Spannungsfestigkeit von 2 kV oder mehr mit der Gehäusemasse. Empfohlen werden oberflächenmontierte Keramikkondensatoren im Gehäuse 1206 oder Hochspannungs-Keramikkondensatoren mit großem Anschlussabstand.

3. Erdungsbehandlung:
• Floating-Pins: Die Floating-Pins der RJ45-Schnittstelle sollten über ein ähnliches Design auch mit der Gehäuseerde verbunden sein und letztendlich in die Erde fließen, um die Integrität des gesamten Erdungssystems des Stromkreises sicherzustellen. Beschreibung der Schaltungsfunktion
• BOB-Smith-Schaltung: Eine Schaltung bestehend aus einem 75-Ω-Widerstand und einem 1-nF-Kondensator bietet einen Rückweg für Gleichtaktsignale, filtert Gleichtaktsignale effektiv heraus, verbessert elektromagnetische Störungen (EMI) und unterdrückt Einschaltströme bis zu einem gewissen Grad.
• Entkopplungskondensator: Ein 100-nF-Kondensator wird verwendet, um hochfrequentes Rauschen herauszufiltern und so Signalstabilität und -integrität sicherzustellen.
• Nennspannung des Kondensators: Der 1-nF-Kondensator muss eine Nennspannung von 2 kV oder höher haben, um Zuverlässigkeit in Hochspannungsumgebungen zu gewährleisten.



Vorteile der Lösung:

Funktionen zum Schutz vor elektrostatischer Entladung: Schutz vor elektrostatischer Entladung am Gigabit-Ethernet-Anschluss, Verwendung integrierter Mehrkanalgeräte, hoher ESD-Schutz, geringe Größe, geringe Kapazität, Gewährleistung der Signalintegrität, Erfüllung der folgenden Standards: IEC61000-4-2 (ESD) ±30 kV (Luft), ±30 kV (Kontakt), IEC61000-4-4 (EFT) 40 A (5/50 ns); IEC61000-4-5 (Blitz) 32A (8/20μs).
Merkmale des Lan-Transformators: Kleine Größe, geringe Höhe. Windungsverhältnis 1:1; Leerlaufinduktivität: 350 uH; Einfügungsdämpfung: -1,1 dB Max, Gleichstromwiderstand 1,3 Ω.

1. Primärseitige Verkabelung:
• Differentialpaar-Verbindung: Die Primärseite des LAN-Transformators ist mit den Differentialpaaren TD0/TD1 bzw. RD0/RD1 verbunden. Die Verdrahtungsreihenfolge der vier Differentialpaare kann beim PCB-Routing vertauscht werden.
• Entkopplungskondensator: Ein 100-nF-Kondensator sollte primärseitig an GND angeschlossen werden, um Signalstabilität und -integrität sicherzustellen.

2. Sekundärseitige Verkabelung:
• RJ45-Anschluss: Die beiden Sätze von Sende- und Empfangsdifferenzsignalen auf der Sekundärseite sollten jeweils an die Pins 1, 2, 3, 6 und 4, 5, 7, 8 der RJ45-Schnittstelle angeschlossen werden.
• BOB-Smith-Schaltung: Ein 75-Ω-Widerstand sollte an die Sekundärseite angeschlossen werden, gefolgt von einem 1-nF-Kondensator mit einer Spannungsfestigkeit von 2 kV oder mehr, der mit der Gehäusemasse verbunden ist. Empfohlen werden 1206-Gehäuse-Oberflächenmontage-Keramikkondensatoren oder Hochspannungs-Keramikkondensatoren mit großem Anschlussabstand.

3. Erdungsbehandlung:
• Floating-Pins: Die Floating-Pins der RJ45-Schnittstelle sollten ebenfalls über ein ähnliches Design mit der Gehäuseerde verbunden werden und letztendlich in die Erde fließen, um die Integrität des gesamten Erdungssystems des Stromkreises sicherzustellen. Beschreibung der Schaltungsfunktion
• BOB-Smith-Schaltung: Eine Schaltung bestehend aus einem 75-Ω-Widerstand und einem 1-nF-Kondensator bietet einen Rückweg für Gleichtaktsignale, filtert diese effektiv, verbessert elektromagnetische Störungen (EMI) und unterdrückt Einschaltströme bis zu einem gewissen Grad.
• Entkopplungskondensator: Ein 100-nF-Kondensator wird verwendet, um hochfrequentes Rauschen zu filtern und so Signalstabilität und -integrität sicherzustellen.
• Nennspannung des Kondensators: Der 1-nF-Kondensator muss eine Nennspannung von 2 kV oder höher haben, um Zuverlässigkeit unter Hochspannungsbedingungen zu gewährleisten.



VOOHU Empfohlene ergänzende Produkte für die Lösung:


III. Typische Anwendungsszenarien
Intelligente Transportsysteme (ITS)
Szenarien: Kreuzungskameras, elektronische Polizeisysteme
Industrielles Internet der Dinge (IIoT)
Szenarien: Fabrikautomation, Robotik
Neue Energieerzeugung
Szenarien: Photovoltaik-Wechselrichter, Windkrafttransformatoren
Rechenzentren und 5G-Basisstationen
Szenarien: Edge-Computing-Knoten, AAU/RRU


IV. Designverifizierungs- und Teststandards
4.1 Wichtige Testparameter


4.2 Techniken zur Restspannungsmessung
Verwenden Sie einen Differenztastkopf mit einer Bandbreite > 500 MHz, um Erdschleifen zu vermeiden.
Der Messpunkt muss am PHY-Chip-Pin liegen, nicht an den TVS-Anschlüssen.
Verwenden Sie eine 8/20-μs-Stromquelle, um Strom einzuspeisen und eine echte Stoßwellenform zu simulieren.
Hinweis: Bei den oben genannten Lösungen handelt es sich lediglich um Standarddesigns, die nur als Referenz dienen. Der endgültige Schaltungsentwurf basiert auf den Anforderungen vor Ort. Kontaktieren Sie uns für kostenlosen, ausführlichen Support.
Tel.: 400-1048-018; E-Mail: wohu@wohu-tek.com;

VOOHU Electronics wurde 2018 gegründet und die Expansion ins Ausland ist für 2025 geplant. Dank seiner „überragenden Qualität, angemessenen Preise, aufmerksamen Service und zuverlässigen Lieferung“ ist VOOHU Electronics zu einem zuverlässigen Partner für über 1000 Unternehmen geworden.

Wenn Sie auch nach einem „sorglos-kostenlosen, kostengünstigen und bequemen“ Lieferanten für elektronische Kommunikationskomponenten suchen, sollten Sie VOOHU in Betracht ziehen. Denn die Auswahl aus über 100 börsennotierten Unternehmen ist eine sichere Wahl.

Wählen Sie VOOHU – wirklich zuverlässig. Das ist nicht nur ein Slogan; Es ist die Antwort, die mit dem Vertrauen von über 1000 Kunden über einen Zeitraum von 8 Jahren geschrieben wurde.