Des choses que vous devez savoir sur les connecteurs RJ45: RJ45 Gigabit PoE Transmission × RJ45 Solution de protection contre les surtensions × RJ45 Test de pulvérisation salin neutre
Des choses que vous devez savoir sur les connecteurs RJ45: RJ45 Gigabit PoE Transmission × RJ45 Solution de protection contre les surtensions × RJ45 Test de pulvérisation salin neutre
1. Gigabit Ethernet Power Alimentation (POE) Principe
1. Interface Gigabit Ethernet Alimentation (POE) - Technologie, signal
La puissance sur Ethernet (POE) est généralement applicable aux systèmes avec une tension d'alimentation maximale de 57 VDC et une puissance latérale jusqu'à 73 W. La tension est> 42 V lorsqu'elle est activée. La tension se situe entre 36 et 57 V pendant le fonctionnement normal, avec une valeur typique de 48 V
Cependant, Poe a des niveaux de pouvoir différents, et leurs noms ou abréviations sont également différents:
· IEEE 802.3af (POE) fournit une puissance de sortie de 15 W, ou jusqu'à 12,95 W au terminal.
· IEEE 802.3at (PoE +) fournit une puissance de sortie de 30 W, ou jusqu'à 25,5 W au terminal.
· IEEE 802.3bt (4ppoe) fournit une puissance de sortie de 90 W, et le terminal peut atteindre jusqu'à 71,3 W.
· IEEE 802.3bu (PODL) pour Single - Paire Ethernet
Tableau 1: Présentation des données caractéristiques les plus importantes des normes Ethernet et des classes associées
Les systèmes PoE sont constitués d'un équipement d'approvisionnement électrique (PSE) et de dispositifs alimentés (PD, charges), avec une longueur de câble recommandée maximale de 100 mètres. En raison de la petite section du conducteur, de la longueur longue durée et de la faible tension du système, il y a une perte de puissance importante dans le câble, ce qui peut entraîner une faible efficacité du système. Par exemple, à la classe 4, un PD peut gérer 25,5 W de puissance, avec une résistance en boucle de ligne allant jusqu'à 12,5 Ω à 100 mètres, et un courant maximal de 600 mA autorisé.
Il en résulte une perte de puissance allant jusqu'à 4,5 W dans le câble et une efficacité de seulement 82%!
PoE est spécifié dans la norme IEEE 802.3af - 2003 (IEEE 802.3 - 2005 Section 33) ou la mise à jour 2009 IEEE 802.3at. Selon le système, différentes technologies de livraison de puissance sont utilisées.
· Paire de données: alimentée par la paire de TAP centrale des bobines primaires et secondaires;
· Paire de ralenti: alimentée par le groupe de câblage des broches inactives directement ou par l'isolement du transformateur;
Dans la 10Base traditionnelle - T et 100Base - TX Ethernet, seules deux des quatre paires sont utilisées pour la transmission des données. Les deux autres paires d'inactivité peuvent être utilisées pour PoE (alimentation). Les données sont transmises par un chemin et la puissance est transmise par un autre chemin, ce qui correspond à "l'alimentation de la paire d'inactivité". Lorsque Poe a été introduit pour la première fois, c'était le moyen le plus sûr (voir le tableau 2 ci-dessus), c'est-à-dire pour transmettre des données et alimenter simultanément via un câble.
Tableau 2: Configurations de fil dans 10Base - T, 100Base - TX et 1000Base - T (Gigabit Ethernet) Ethernet Cables
Pour 1000Base - T (Gigabit Ethernet), les quatre paires sont utilisées pour la transmission des données. Dans ce cas, les données et la puissance sont transmises sur les mêmes paires (voir le tableau 2 ci-dessous), qui correspondent donc aux "paires de données". Cette approche est possible ici car pour Ethernet sur des câbles de paire torsadés, la transmission différentielle des données est effectuée sur chaque paire et est découplée par un transformateur. La transmission du signal elle-même ne diffère pas de la transmission non - POE; Le débit de données et l'amplitude du signal sont les mêmes.
Tableau 3: Power - Sur séquence et gammes de tension associées
2. Interface Gigabit Ethernet avec la structure de l'interface POE
Conforme à la norme IEEE 802.3at (PoE +), la puissance de dispositif alimenté (PD) est jusqu'à 25,5 W. La figure 1 montre le circuit de base du système PoE +.
Figure 1: Circuit de base pour un système conforme à IEEE 802.3at ou PoE +
Les connexions de puissance et de charge CC sont disponibles à partir du robinet central du transformateur sur les côtés PSE et PD. Chaque paire de fils fonctionne en mode commun à travers le robinet central comme un côté de la puissance CC (positive ou négative), donc deux paires de fils sont nécessaires pour terminer le circuit. La polarité de la puissance DC n'est pas importante car la rectification est effectuée du côté dispositif alimenté (PD). Le dispositif alimenté doit être alimenté en utilisant l'une des deux paires de fils suivantes: Paies de fil de rechange 4 - 5 et 7 - 8, ou paires de fils de données 1 - 2 et 3 - 6.
3. Power - On Process, Poe Detection
Avant l'alimentation de l'énergie PSE (équipement d'alimentation), le terminal doit être classé. Cela peut éviter les dommages aux dispositifs de terminaux qui ne prennent pas en charge POE, et en classant le PD (appareil alimenté), la puissance fournie par le PSE est limitée à la plage nécessaire, minimisant ainsi les dommages. La source d'alimentation du PSE utilise un courant de classification et une basse tension pour déterminer si le périphérique final prend en charge l'alimentation POE et à quelle classe il appartient. Par conséquent, selon le périphérique d'extrémité, un échange d'informations (processus de poignée de main) est requis entre la source d'alimentation et le périphérique final, par lequel le périphérique final communique sa classe PD. Afin de faire la distinction entre les dispositifs de fin PoE - activés et non - Poe - Activé dans la première étape, une méthode basée sur la résistance - découverte si l'alimentation POE est prise en charge est utilisée dans les sources d'alimentation PoE. Les périphériques de fin POE - sont équipés d'un circuit d'entrée contenant des composants passifs à cet effet. La source de courant PSE vérifie la résistance interne du circuit PD à l'aide d'un circuit de mesure. Si la résistance se situe entre 19 kΩ et 26,5 kΩ et que la capacité de ligne est ≤ 150 nf, la source d'alimentation est activée. Dans la deuxième phase de détection, la classe de performance est déterminée (tableau 1). Dans cette phase, la MP augmente progressivement la tension jusqu'à ce qu'elle signale laquelle des quatre classes de performance définies dans la norme 802.3af à laquelle il appartient. Le système fournit ensuite la bonne alimentation. Ce processus de détection prend un total d'environ une seconde. Pour éviter les dommages aux dispositifs de fin, le PSE désactive automatiquement la puissance aux ports associés une fois que la MP est retirée du LAN. La figure 2 montre graphiquement le processus d'alimentation - UP, et le tableau 3 montre les étapes de puissance - les processus associés et les gammes de tension.
Figure 2: Power - Séquence de fonctionnement entre PSE et PD
Le tableau 4 montre la ventilation des classes (classée selon le tableau 3) et la plage de courant de boucle entre PSE et PD requise pour détecter ou affecter une classe.
La ligne grise (c'est-à-dire la valeur moyenne) est ignorée par le système de classification.
Tableau 4: Classification (basée sur le tableau 3) et la plage nécessaire pour le courant de boucle correspondant entre PSE et PD; Les valeurs intermédiaires sont ignorées; Courant de classification = résistance à la charge définie via PD
802.3bt (POE ++) a introduit deux nouveaux types de POE (type 3 et type 4) et quatre classes supplémentaires en septembre 2018. La norme est entièrement compatible avec les normes POE précédentes et peut être utilisée avec succès avec les appareils plus anciens de type 1 et de type 2. La puissance de sortie est augmentée à 90 W - 100 W avec des courants de 600 mA - 960 Ma. Dans ce cas, l'alimentation nécessite les quatre paires pour limiter les pertes de ligne. Afin de réduire les pertes de ligne entre la PSE et la MP et d'atteindre des débits de données élevés, des demandes élevées sont placées sur le câble; Un aperçu est indiqué dans le tableau 5.
Tableau 5: Aperçu des normes POE, y compris la puissance pertinente de chaque port, les paires de fils utilisées et la catégorie de câble
Ii Schéma de protection contre les surtensions RJ45
Les modules RJ45 sont utilisés pour l'interconnexion entre les puces physiques (PHY). Comme le montre la figure 1, RJ45 a deux combinaisons, l'une est discrète, le transformateur de port réseau et le connecteur RJ45 sont séparés et l'autre est le transformateur de port réseau et le RJ45 intégré.
Figure 1: Deux formes principales de RJ45
Prenons l'exemple du circuit de réseau RJ45 100M discret. La figure 2 montre un circuit Ethernet typique de 100 m.
Circuit de Bob Smith
Le circuit Bob Smith est utilisé pour améliorer la qualité de transmission des signaux du réseau et réduire la conception des interférences. Ses fonctions principales sont les suivantes
1) Suppression en mode commun
Le circuit Bob Smith fournit un chemin de retour à faible - impédance pour le bruit du mode commun sur la ligne de signal
2) correspondance d'impédance
Afin d'obtenir une bonne correspondance d'impédance et de réduire l'interférence de l'écho, le robinet central de la bobine secondaire est généralement tiré vers le sol à travers une résistance de 75Ω.
3) Protection des surtensions
La protection des surtensions est divisée en protection en mode commune et protection en mode différentiel. Selon les exigences de la surtension IEC61000 - 4 - 5, le mode commun nécessite 4kV et le mode différentiel nécessite 2kV.
Protection de mode commun
Chemin de décharge de surtension sur la ligne du signal: RJ45 → Transformateur → Tap central → résistance 75Ω → Condensateur → Merde; Le transformateur, la résistance et le condensateur de ce chemin doivent être capables de résister à l'impact sur la surtension de 4KV;
Chemin de décharge de surtension sur la ligne NC: RJ45 → 75Ω RÉSISTOR → CONCACITE
PS: Pour les broches inutilisées de RJ45, le circuit de Bob Smith doit également être connecté pour atteindre la correspondance d'impédance du signal et supprimer l'interférence du rayonnement externe.
Protection de mode différentiel
Comme le montre la figure ci-dessus, le chemin de décharge de surtension du mode différentiel oblige le transformateur de réseau lui-même pour résister à 2 kV. Dans le même temps, le mode différentiel sera couplé à l'extrémité Phy à travers le transformateur, donc l'extrémité Phy est nécessaire pour résister aux impacts de 2 kV. Habituellement, un appareil TVS bidirectionnel ou d'autres mesures de protection sont placés près du PHY sur la ligne de données.
Circuit de protection RJ45
Ethernet extérieur est sujet aux coups de foudre. La tension et la surintensité générées par les surtensions de Lightning peuvent endommager Ethernet - dispositifs associés. Par conséquent, certaines applications fourniront une protection contre la foudre supplémentaire pour l'interface RJ45. Comme le montre la figure ci-dessous, des tubes à décharge de gaz en céramique, des dispositifs ESD et TVS sont ajoutés. La bobine primaire et la bobine secondaire ne peuvent pas être ancrées ensemble. Il doit y avoir une zone d'isolement au milieu. Le cuivre est interdit sur le PCB. Des perles magnétiques sont nécessaires pour le sol du signal et le sheild.
3. Analyse de la relation entre le test de pulvérisation saline neutre et les exigences de placage en or pour les connecteurs RJ45
1. Exigences de base pour le test de pulvérisation saline des connecteurs RJ45
En tant que moyen central d'évaluer l'adaptabilité environnementale des connecteurs RJ45, le test de pulvérisation saline neutre (NSS) détermine directement la fiabilité du connecteur dans un environnement salé et humide. Selon les normes internationales GB / T 10125 et ASTM B117, le temps d'exposition au spray sel des connecteurs RJ45 doit être défini conformément à la gravité du scénario d'application et associé à des exigences spécifiques de structure de couche de placage d'or:
Électronique grand public / Applications commerciales ordinaires: Le risque de corrosion dans l'environnement de travail est faible, l'épaisseur de la couche de placage d'or doit être ≥ 0,5 μm et l'épaisseur de la couche de fond de nickel doit être ≥3 μm. Cette configuration doit passer un test de pulvérisation salin de 24 - 48 heures, ce qui nécessite que le changement de résistance de contact soit ≤ 20% après le test, et aucune corrosion du substrat sur la surface du placage (une légère décoloration n'est autorisée).
Contrôle industriel / Équipement extérieur: Face à la température et aux fluctuations d'humidité et à la pollution chimique, la couche de placage d'or doit être augmentée à ≥ 1,0 μm et la couche de fond de nickel doit être ≥5 μm. La durée du test est étendue à 48 - 96 heures, et la résistance fonctionnelle est nécessaire pour rester stable après 192 heures.
Électronique automobile / équipement marin: il doit résister à une corrosion extrême telle que le dévidoir du sel et un spray à forte sel, et utiliser des revêtements composites (tels que le nickel + palladium + or) ou une couche d'or ≥ 1,5 μm. Le test nécessite 96 - 240 heures de vérification rigoureuse, et certains scénarios doivent superposer le test CASS (pulvérisation d'acétate accélérée en cuivre).
Les indicateurs principaux pour déterminer la défaillance comprennent: les performances électriques (augmentation de la résistance aux contacts> 20%), l'intégrité mécanique (pelage ou vaillant de placage) et la corrosion du substrat (rouille verte visible sur l'alliage de cuivre). Par exemple, si le RJ45 industriel - grade a un changement soudain de résistance aux contacts après 96 heures de test, cela indique que la défaillance de la couche de barrière de nickel a provoqué la propagation de la corrosion du cuivre sous-jacent.
2. Relation quantitative entre les paramètres de placage d'or et la durabilité du spray salin
2.1 Mécanisme anti-corrosion de l'épaisseur et de la porosité de la couche d'or
Les performances protectrices de la couche de placage d'or n'augmentent pas linéairement, et son imperméabilité dépend de l'équilibre entre l'épaisseur et la porosité. Lorsque la couche d'or est inférieure à 0,3 μm, la cristallisation électroplatée est discontinue pour former des pores denses, et les ions Cl⁻ dans le spray salin peuvent pénétrer à l'interface nickel / cuivre inférieure pour provoquer une corrosion électrochimique. Lorsque l'épaisseur est augmentée à plus de 0,5 μm, la porosité est considérablement réduite; Lorsqu'il atteint 1,0 μm, la porosité peut être contrôlée à ≤5 / cm² et le risque de corrosion est considérablement réduit. Cependant, une couche d'or trop épaisse (> 2,0 μm) augmentera le coût et peut provoquer des fissures cassantes dues à une contrainte interne.
Effets typiques des défauts du processus de placage d'or:
Contamination par impureté: les impuretés organiques (telles que les produits de décomposition additive) font fleurir la couche d'or, et les impuretés métalliques (Fe²⁺, Cu²⁺) réduisent l'efficacité actuelle, entraînant un revêtement lâche et poreux.
Inégation de la densité de courant: Réglage d'amplitude incorrect ou déséquilibre des paramètres d'électroples de vibration, entraînant une rugosité de cristallisation locale (rougeur visuelle), accélérant la pénétration du pulvérisation du sel.
Vieillissement de la solution de placage: Après une longue utilisation à terme, la concentration des ions cobalt / nickel fluctue, modifiant le rapport de l'alliage d'or dur (Au - Co / Au - ni) et de réduction de la densité.
2.2 Le rôle clé de la couche inférieure en nickel
La couche de nickel joue un double rôle dans la structure d'or - plaqué: couche de support mécanique et couche de barrière de corrosion. Lorsque l'épaisseur est ≥3 μm, elle peut bloquer efficacement la diffusion des ions entre le substrat de cuivre et la couche d'or; Lorsqu'il est augmenté à plus de 5 μm, même s'il y a des pores de trace dans la couche d'or, les propriétés de passivation du nickel peuvent toujours retarder la corrosion du substrat. Le test de pulvérisation saline neutre montre que l'alliage en cuivre or - plaqué sans couche de nickel a une rouille rouge dans les 24 heures, tandis que l'échantillon avec une couche de nickel de 5 μm n'a qu'une légère décoloration au bord après 96 heures.
Table
3. Influence clé des conditions de test de pulvérisation saline sur les résultats
3.1 Contrôle de la température, de l'humidité et de la sédimentation
La corrosion par pulvérisation saline est essentiellement une réaction électrochimique. La vitesse de réaction augmente de 2 - 3 fois pour chaque augmentation de 10 ° C de la température. Le test NSS standard nécessite une température constante de 35 ± 2 ° C. Si l'écart est à 40 ° C, la quantité de corrosion réelle équivalente d'un test de 96 - heures peut atteindre 168 heures. Le montant de la sédimentation doit être strictement contrôlé à 1,0 - 2,0 ml / 80 cm² · h. Une sédimentation insuffisante sous-estimera la corrosivité, tandis que la sédimentation excessive entraînera l'épaississement du film liquide et accélérera la corrosion de diffusion de l'oxygène.
3.2 Concentration d'eau salée et valeur de pH
La concentration de NaCl doit être maintenue à 5% (rapport de masse) pour simuler l'atmosphère marine réelle. Lorsque la concentration est supérieure à 5%, la diminution de la solubilité en oxygène réduira le taux de corrosion de l'acier; Mais pour les alliages de cuivre, le taux de corrosion continue d'augmenter. La valeur du pH est un paramètre sensible: lorsque le pH passe de 7,0 à 3,5 (comme en raison de l'acidification causée par la dissolution du CO₂), le taux de corrosion augmente de 7 - 8 fois. Par conséquent, le pH doit être surveillé quotidiennement pendant le test et ajusté à neutre avec NaOH / HCl.
3.3 Angle de placement des échantillons
Si le connecteur RJ45 est placé horizontalement (0 °), la quantité de dépôt de pulvérisation de sel sur la surface supérieure est 1,8 fois que lorsqu'elle est placée verticalement, entraînant une corrosion excessive. Selon GB / T 2423.17, il est recommandé de le placer à une inclinaison de 30 ° pour rapprocher la distribution de corrosion des conditions de travail réelles.
1. Interface Gigabit Ethernet Alimentation (POE) - Technologie, signal
La puissance sur Ethernet (POE) est généralement applicable aux systèmes avec une tension d'alimentation maximale de 57 VDC et une puissance latérale jusqu'à 73 W. La tension est> 42 V lorsqu'elle est activée. La tension se situe entre 36 et 57 V pendant le fonctionnement normal, avec une valeur typique de 48 V
Cependant, Poe a des niveaux de pouvoir différents, et leurs noms ou abréviations sont également différents:
· IEEE 802.3af (POE) fournit une puissance de sortie de 15 W, ou jusqu'à 12,95 W au terminal.
· IEEE 802.3at (PoE +) fournit une puissance de sortie de 30 W, ou jusqu'à 25,5 W au terminal.
· IEEE 802.3bt (4ppoe) fournit une puissance de sortie de 90 W, et le terminal peut atteindre jusqu'à 71,3 W.
· IEEE 802.3bu (PODL) pour Single - Paire Ethernet
Les systèmes PoE sont constitués d'un équipement d'approvisionnement électrique (PSE) et de dispositifs alimentés (PD, charges), avec une longueur de câble recommandée maximale de 100 mètres. En raison de la petite section du conducteur, de la longueur longue durée et de la faible tension du système, il y a une perte de puissance importante dans le câble, ce qui peut entraîner une faible efficacité du système. Par exemple, à la classe 4, un PD peut gérer 25,5 W de puissance, avec une résistance en boucle de ligne allant jusqu'à 12,5 Ω à 100 mètres, et un courant maximal de 600 mA autorisé.
Il en résulte une perte de puissance allant jusqu'à 4,5 W dans le câble et une efficacité de seulement 82%!
PoE est spécifié dans la norme IEEE 802.3af - 2003 (IEEE 802.3 - 2005 Section 33) ou la mise à jour 2009 IEEE 802.3at. Selon le système, différentes technologies de livraison de puissance sont utilisées.
· Paire de données: alimentée par la paire de TAP centrale des bobines primaires et secondaires;
· Paire de ralenti: alimentée par le groupe de câblage des broches inactives directement ou par l'isolement du transformateur;
Dans la 10Base traditionnelle - T et 100Base - TX Ethernet, seules deux des quatre paires sont utilisées pour la transmission des données. Les deux autres paires d'inactivité peuvent être utilisées pour PoE (alimentation). Les données sont transmises par un chemin et la puissance est transmise par un autre chemin, ce qui correspond à "l'alimentation de la paire d'inactivité". Lorsque Poe a été introduit pour la première fois, c'était le moyen le plus sûr (voir le tableau 2 ci-dessus), c'est-à-dire pour transmettre des données et alimenter simultanément via un câble.
Tableau 2: Configurations de fil dans 10Base - T, 100Base - TX et 1000Base - T (Gigabit Ethernet) Ethernet Cables
Pour 1000Base - T (Gigabit Ethernet), les quatre paires sont utilisées pour la transmission des données. Dans ce cas, les données et la puissance sont transmises sur les mêmes paires (voir le tableau 2 ci-dessous), qui correspondent donc aux "paires de données". Cette approche est possible ici car pour Ethernet sur des câbles de paire torsadés, la transmission différentielle des données est effectuée sur chaque paire et est découplée par un transformateur. La transmission du signal elle-même ne diffère pas de la transmission non - POE; Le débit de données et l'amplitude du signal sont les mêmes.
Tableau 3: Power - Sur séquence et gammes de tension associées
2. Interface Gigabit Ethernet avec la structure de l'interface POE
Conforme à la norme IEEE 802.3at (PoE +), la puissance de dispositif alimenté (PD) est jusqu'à 25,5 W. La figure 1 montre le circuit de base du système PoE +.
Figure 1: Circuit de base pour un système conforme à IEEE 802.3at ou PoE +
Les connexions de puissance et de charge CC sont disponibles à partir du robinet central du transformateur sur les côtés PSE et PD. Chaque paire de fils fonctionne en mode commun à travers le robinet central comme un côté de la puissance CC (positive ou négative), donc deux paires de fils sont nécessaires pour terminer le circuit. La polarité de la puissance DC n'est pas importante car la rectification est effectuée du côté dispositif alimenté (PD). Le dispositif alimenté doit être alimenté en utilisant l'une des deux paires de fils suivantes: Paies de fil de rechange 4 - 5 et 7 - 8, ou paires de fils de données 1 - 2 et 3 - 6.
3. Power - On Process, Poe Detection
Avant l'alimentation de l'énergie PSE (équipement d'alimentation), le terminal doit être classé. Cela peut éviter les dommages aux dispositifs de terminaux qui ne prennent pas en charge POE, et en classant le PD (appareil alimenté), la puissance fournie par le PSE est limitée à la plage nécessaire, minimisant ainsi les dommages. La source d'alimentation du PSE utilise un courant de classification et une basse tension pour déterminer si le périphérique final prend en charge l'alimentation POE et à quelle classe il appartient. Par conséquent, selon le périphérique d'extrémité, un échange d'informations (processus de poignée de main) est requis entre la source d'alimentation et le périphérique final, par lequel le périphérique final communique sa classe PD. Afin de faire la distinction entre les dispositifs de fin PoE - activés et non - Poe - Activé dans la première étape, une méthode basée sur la résistance - découverte si l'alimentation POE est prise en charge est utilisée dans les sources d'alimentation PoE. Les périphériques de fin POE - sont équipés d'un circuit d'entrée contenant des composants passifs à cet effet. La source de courant PSE vérifie la résistance interne du circuit PD à l'aide d'un circuit de mesure. Si la résistance se situe entre 19 kΩ et 26,5 kΩ et que la capacité de ligne est ≤ 150 nf, la source d'alimentation est activée. Dans la deuxième phase de détection, la classe de performance est déterminée (tableau 1). Dans cette phase, la MP augmente progressivement la tension jusqu'à ce qu'elle signale laquelle des quatre classes de performance définies dans la norme 802.3af à laquelle il appartient. Le système fournit ensuite la bonne alimentation. Ce processus de détection prend un total d'environ une seconde. Pour éviter les dommages aux dispositifs de fin, le PSE désactive automatiquement la puissance aux ports associés une fois que la MP est retirée du LAN. La figure 2 montre graphiquement le processus d'alimentation - UP, et le tableau 3 montre les étapes de puissance - les processus associés et les gammes de tension.
Figure 2: Power - Séquence de fonctionnement entre PSE et PD
Le tableau 4 montre la ventilation des classes (classée selon le tableau 3) et la plage de courant de boucle entre PSE et PD requise pour détecter ou affecter une classe.
La ligne grise (c'est-à-dire la valeur moyenne) est ignorée par le système de classification.
Tableau 4: Classification (basée sur le tableau 3) et la plage nécessaire pour le courant de boucle correspondant entre PSE et PD; Les valeurs intermédiaires sont ignorées; Courant de classification = résistance à la charge définie via PD
802.3bt (POE ++) a introduit deux nouveaux types de POE (type 3 et type 4) et quatre classes supplémentaires en septembre 2018. La norme est entièrement compatible avec les normes POE précédentes et peut être utilisée avec succès avec les appareils plus anciens de type 1 et de type 2. La puissance de sortie est augmentée à 90 W - 100 W avec des courants de 600 mA - 960 Ma. Dans ce cas, l'alimentation nécessite les quatre paires pour limiter les pertes de ligne. Afin de réduire les pertes de ligne entre la PSE et la MP et d'atteindre des débits de données élevés, des demandes élevées sont placées sur le câble; Un aperçu est indiqué dans le tableau 5.
Tableau 5: Aperçu des normes POE, y compris la puissance pertinente de chaque port, les paires de fils utilisées et la catégorie de câble
Ii Schéma de protection contre les surtensions RJ45
Les modules RJ45 sont utilisés pour l'interconnexion entre les puces physiques (PHY). Comme le montre la figure 1, RJ45 a deux combinaisons, l'une est discrète, le transformateur de port réseau et le connecteur RJ45 sont séparés et l'autre est le transformateur de port réseau et le RJ45 intégré.
Figure 1: Deux formes principales de RJ45
Prenons l'exemple du circuit de réseau RJ45 100M discret. La figure 2 montre un circuit Ethernet typique de 100 m.
Circuit de Bob Smith
Le circuit Bob Smith est utilisé pour améliorer la qualité de transmission des signaux du réseau et réduire la conception des interférences. Ses fonctions principales sont les suivantes
1) Suppression en mode commun
Le circuit Bob Smith fournit un chemin de retour à faible - impédance pour le bruit du mode commun sur la ligne de signal
2) correspondance d'impédance
Afin d'obtenir une bonne correspondance d'impédance et de réduire l'interférence de l'écho, le robinet central de la bobine secondaire est généralement tiré vers le sol à travers une résistance de 75Ω.
3) Protection des surtensions
La protection des surtensions est divisée en protection en mode commune et protection en mode différentiel. Selon les exigences de la surtension IEC61000 - 4 - 5, le mode commun nécessite 4kV et le mode différentiel nécessite 2kV.
Protection de mode commun
Chemin de décharge de surtension sur la ligne du signal: RJ45 → Transformateur → Tap central → résistance 75Ω → Condensateur → Merde; Le transformateur, la résistance et le condensateur de ce chemin doivent être capables de résister à l'impact sur la surtension de 4KV;
Chemin de décharge de surtension sur la ligne NC: RJ45 → 75Ω RÉSISTOR → CONCACITE
PS: Pour les broches inutilisées de RJ45, le circuit de Bob Smith doit également être connecté pour atteindre la correspondance d'impédance du signal et supprimer l'interférence du rayonnement externe.
Protection de mode différentiel
Comme le montre la figure ci-dessus, le chemin de décharge de surtension du mode différentiel oblige le transformateur de réseau lui-même pour résister à 2 kV. Dans le même temps, le mode différentiel sera couplé à l'extrémité Phy à travers le transformateur, donc l'extrémité Phy est nécessaire pour résister aux impacts de 2 kV. Habituellement, un appareil TVS bidirectionnel ou d'autres mesures de protection sont placés près du PHY sur la ligne de données.
Circuit de protection RJ45
Ethernet extérieur est sujet aux coups de foudre. La tension et la surintensité générées par les surtensions de Lightning peuvent endommager Ethernet - dispositifs associés. Par conséquent, certaines applications fourniront une protection contre la foudre supplémentaire pour l'interface RJ45. Comme le montre la figure ci-dessous, des tubes à décharge de gaz en céramique, des dispositifs ESD et TVS sont ajoutés. La bobine primaire et la bobine secondaire ne peuvent pas être ancrées ensemble. Il doit y avoir une zone d'isolement au milieu. Le cuivre est interdit sur le PCB. Des perles magnétiques sont nécessaires pour le sol du signal et le sheild.
3. Analyse de la relation entre le test de pulvérisation saline neutre et les exigences de placage en or pour les connecteurs RJ45
1. Exigences de base pour le test de pulvérisation saline des connecteurs RJ45
En tant que moyen central d'évaluer l'adaptabilité environnementale des connecteurs RJ45, le test de pulvérisation saline neutre (NSS) détermine directement la fiabilité du connecteur dans un environnement salé et humide. Selon les normes internationales GB / T 10125 et ASTM B117, le temps d'exposition au spray sel des connecteurs RJ45 doit être défini conformément à la gravité du scénario d'application et associé à des exigences spécifiques de structure de couche de placage d'or:
Électronique grand public / Applications commerciales ordinaires: Le risque de corrosion dans l'environnement de travail est faible, l'épaisseur de la couche de placage d'or doit être ≥ 0,5 μm et l'épaisseur de la couche de fond de nickel doit être ≥3 μm. Cette configuration doit passer un test de pulvérisation salin de 24 - 48 heures, ce qui nécessite que le changement de résistance de contact soit ≤ 20% après le test, et aucune corrosion du substrat sur la surface du placage (une légère décoloration n'est autorisée).
Contrôle industriel / Équipement extérieur: Face à la température et aux fluctuations d'humidité et à la pollution chimique, la couche de placage d'or doit être augmentée à ≥ 1,0 μm et la couche de fond de nickel doit être ≥5 μm. La durée du test est étendue à 48 - 96 heures, et la résistance fonctionnelle est nécessaire pour rester stable après 192 heures.
Électronique automobile / équipement marin: il doit résister à une corrosion extrême telle que le dévidoir du sel et un spray à forte sel, et utiliser des revêtements composites (tels que le nickel + palladium + or) ou une couche d'or ≥ 1,5 μm. Le test nécessite 96 - 240 heures de vérification rigoureuse, et certains scénarios doivent superposer le test CASS (pulvérisation d'acétate accélérée en cuivre).
Les indicateurs principaux pour déterminer la défaillance comprennent: les performances électriques (augmentation de la résistance aux contacts> 20%), l'intégrité mécanique (pelage ou vaillant de placage) et la corrosion du substrat (rouille verte visible sur l'alliage de cuivre). Par exemple, si le RJ45 industriel - grade a un changement soudain de résistance aux contacts après 96 heures de test, cela indique que la défaillance de la couche de barrière de nickel a provoqué la propagation de la corrosion du cuivre sous-jacent.
2. Relation quantitative entre les paramètres de placage d'or et la durabilité du spray salin
2.1 Mécanisme anti-corrosion de l'épaisseur et de la porosité de la couche d'or
Les performances protectrices de la couche de placage d'or n'augmentent pas linéairement, et son imperméabilité dépend de l'équilibre entre l'épaisseur et la porosité. Lorsque la couche d'or est inférieure à 0,3 μm, la cristallisation électroplatée est discontinue pour former des pores denses, et les ions Cl⁻ dans le spray salin peuvent pénétrer à l'interface nickel / cuivre inférieure pour provoquer une corrosion électrochimique. Lorsque l'épaisseur est augmentée à plus de 0,5 μm, la porosité est considérablement réduite; Lorsqu'il atteint 1,0 μm, la porosité peut être contrôlée à ≤5 / cm² et le risque de corrosion est considérablement réduit. Cependant, une couche d'or trop épaisse (> 2,0 μm) augmentera le coût et peut provoquer des fissures cassantes dues à une contrainte interne.
Effets typiques des défauts du processus de placage d'or:
Contamination par impureté: les impuretés organiques (telles que les produits de décomposition additive) font fleurir la couche d'or, et les impuretés métalliques (Fe²⁺, Cu²⁺) réduisent l'efficacité actuelle, entraînant un revêtement lâche et poreux.
Inégation de la densité de courant: Réglage d'amplitude incorrect ou déséquilibre des paramètres d'électroples de vibration, entraînant une rugosité de cristallisation locale (rougeur visuelle), accélérant la pénétration du pulvérisation du sel.
Vieillissement de la solution de placage: Après une longue utilisation à terme, la concentration des ions cobalt / nickel fluctue, modifiant le rapport de l'alliage d'or dur (Au - Co / Au - ni) et de réduction de la densité.
2.2 Le rôle clé de la couche inférieure en nickel
La couche de nickel joue un double rôle dans la structure d'or - plaqué: couche de support mécanique et couche de barrière de corrosion. Lorsque l'épaisseur est ≥3 μm, elle peut bloquer efficacement la diffusion des ions entre le substrat de cuivre et la couche d'or; Lorsqu'il est augmenté à plus de 5 μm, même s'il y a des pores de trace dans la couche d'or, les propriétés de passivation du nickel peuvent toujours retarder la corrosion du substrat. Le test de pulvérisation saline neutre montre que l'alliage en cuivre or - plaqué sans couche de nickel a une rouille rouge dans les 24 heures, tandis que l'échantillon avec une couche de nickel de 5 μm n'a qu'une légère décoloration au bord après 96 heures.
Table
3. Influence clé des conditions de test de pulvérisation saline sur les résultats
3.1 Contrôle de la température, de l'humidité et de la sédimentation
La corrosion par pulvérisation saline est essentiellement une réaction électrochimique. La vitesse de réaction augmente de 2 - 3 fois pour chaque augmentation de 10 ° C de la température. Le test NSS standard nécessite une température constante de 35 ± 2 ° C. Si l'écart est à 40 ° C, la quantité de corrosion réelle équivalente d'un test de 96 - heures peut atteindre 168 heures. Le montant de la sédimentation doit être strictement contrôlé à 1,0 - 2,0 ml / 80 cm² · h. Une sédimentation insuffisante sous-estimera la corrosivité, tandis que la sédimentation excessive entraînera l'épaississement du film liquide et accélérera la corrosion de diffusion de l'oxygène.
3.2 Concentration d'eau salée et valeur de pH
La concentration de NaCl doit être maintenue à 5% (rapport de masse) pour simuler l'atmosphère marine réelle. Lorsque la concentration est supérieure à 5%, la diminution de la solubilité en oxygène réduira le taux de corrosion de l'acier; Mais pour les alliages de cuivre, le taux de corrosion continue d'augmenter. La valeur du pH est un paramètre sensible: lorsque le pH passe de 7,0 à 3,5 (comme en raison de l'acidification causée par la dissolution du CO₂), le taux de corrosion augmente de 7 - 8 fois. Par conséquent, le pH doit être surveillé quotidiennement pendant le test et ajusté à neutre avec NaOH / HCl.
3.3 Angle de placement des échantillons
Si le connecteur RJ45 est placé horizontalement (0 °), la quantité de dépôt de pulvérisation de sel sur la surface supérieure est 1,8 fois que lorsqu'elle est placée verticalement, entraînant une corrosion excessive. Selon GB / T 2423.17, il est recommandé de le placer à une inclinaison de 30 ° pour rapprocher la distribution de corrosion des conditions de travail réelles.
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