VOOHU Electronics RJ45 コネクタの分析

2. 材料構成と製品特性

RJ45 ネットワーク インターフェイスの主な材料構成を次の図に示します。


3. 製品の特徴:

シールド付き

EMI/RFI* 保護を提供する金属製ハウジング。 EMI/RFI* は、無線通信で一般的に使用される周波数範囲内の不要な電磁エネルギー (または「ノイズ」) です。
EMI — 電磁干渉

· RFI — 無線周波数干渉

接地オプション

ケーシンググランド -アース接続用の筐体との接触

PCB グランド -アース接続用の PCB との接触


キー(インターフェース)

RJ45 オス プラグと一緒に使用して適切な嵌合を保証するように設計されており、標準プラグも受け入れることができます。

取り付けペグ(はんだ付け足)

基板端のはんだ付け位置決めを提供し、はんだ付けプロセス中の位置決めおよび固定サポートを提供しますが、基板ロック機能はありません。ほとんどの RJ45 メス ソケットの穴には、何らかのタイプの取り付けピンが装備されています。
ポートが逆になっている

接点は下部にあり、ラッチは上部にあるため、簡単に抜き差しできます。
ポートは上向き

ポートは下向き


パネルサポートストップ

特にトップエントリージャックに追加の機械的サポートを提供します。

LEDライト

メスソケットに統合されているため、インジケータライトを取り付けるために追加のシステムスペースは必要ありません。さまざまな色と構成をご用意しています。

2. VOOHU RJ45 の一般的な製品分類

1. ポートによる分類 (シングルポート、マルチ-ポート、スタッカブル)


2. 製品レートによる分類（100M、1000M、5G、5G、10G）


3. 製品の機械構造による（一体型、分離型、シールドの有無、LED ライトの有無、ポート角度 90、180、45、沈みプレート、プラグ、パッチ、通常の高さ、低高さ）

4. 特殊な RJ45 製品タイプ

製品アプリケーションによる分類 (防水 RJ45、XLR RJ45 (パネル取り付け、オンボード、シールドあり/なし、セルフロック、スナップオン)、ストレート-スルー コネクタ、他のインターフェイスと統合された RJ45)

3. RJ45 の選択に関する提案

1.一体型と分離型の違いとそれぞれの適用シーン

ＲＪ４５コネクタのセパレートタイプ（トランスなし／磁気部品なし）と一体型（ネットワークトランス／磁気部品あり）は、ＰＣＢ基板実装メスソケットの中核カテゴリーである。それらの選択は、回路設計、コスト、性能、適用可能なシナリオに直接影響します。以下は、2 つの詳細な比較と、該当するシナリオの分析です。

1.1 ディスクリート ジャック / 非統合型

構造上の特徴:

内蔵ネットワーク変圧器はなく、RJ45 ソケット インフラストラクチャ (接点、ハウジング、ロック) のみです。

独立したネットワークトランスモジュール (通常は SMD または DIP パッケージ) を PCB に接続する必要があります。

該当するシナリオ:

・産業上の管理と過酷な環境

産業用機器 (PLC、HMI、サーボ ドライブ) は強力な電磁干渉 (EMI) に耐える必要があり、外部変圧器を干渉源から離して配置することができます。

磁気コンポーネントの高温障害を回避するために、より広い温度範囲 (-40°C ～ 105°C) をサポートします。

·高出力PoE++機器

802.3bt (90W) をサポートするデバイス (AP やカメラなど) の場合、外部変圧器の熱放散が向上し、過熱による磁気飽和が回避されます。

·柔軟な設計要件

医療/軍事用途などの高信頼性シナリオに適合するには、変圧器パラメータ (絶縁電圧やコモンモード除去比など) をカスタマイズする必要があります。

・修理や交換が容易

変圧器が故障した場合、RJ45 ソケット全体を分解することなく、独立したモジュールのみを交換する必要があります。

短所:

より大きな PCB 領域 (トランス + ソケット) を占めるため、レイアウトが複雑になります。

追加の変圧器を購入する必要があり、サプライチェーン管理コストが高くなります。

1.2 統合 RJ45 メスソケット (統合 / 磁気ジャック)

構造上の特徴:

信号フィルタリング、電気的絶縁、インピーダンスマッチングを実現する内蔵ネットワークトランスとコモンモードチョーク。

単一モジュール形式 (SMT または DIP パッケージ) で PCB に直接はんだ付けされます。

該当するシナリオ:

・家庭用電化製品および小型機器

スペースに制約のある製品 (ルーター、スマート TV、NAS) は、PCB 面積を節約するために高度に統合されています。

・イーサネット標準装備

環境干渉が少ない、商用スイッチ、プリンタ、IP 電話などの Cat5e/Cat6 アプリケーション。

· 低コストの大量生産要件

コンポーネントの数を減らし、SMT パッチ プロセスを簡素化し、組み立てコストを削減します。

· 設計サイクルが短いプロジェクト

トランスを個別に選択する必要がなく、インピーダンス整合の問題を回避し、製品の発売を加速します。

短所:

熱放散が限られており、高出力 PoE++ (>60W) は過熱する可能性があります (産業用強化タイプを選択する必要があります)。

耐干渉能力はセパレートタイプより弱い（トランスがソケットに近くシャーシノイズの影響を受けやすい）。

故障時には装置全体を交換する必要があり、維持費が高くつきます。

独立した RJ45 メス ソケット (外部変圧器) は過酷な環境 (産業上の干渉、高出力 PoE、広範囲の温度) に適しており、一体型 RJ45 メス ソケット (内蔵変圧器) はスペースが限られコスト重視の従来の機器に適しています。

2. 丸ピンと平ピンの違いとそれぞれの適用シナリオ

一般的なネットワーク通信に使用されるキーストーン ジャックは、本体内部に 8 本の金ピン (コンタクト ピン、厚さ 50 マイクロインチのニッケルの上に金の層で表面がコーティングされた金属線) が取り付けられており、ネットワーク プラグに取り付けられた 8 つの金のロック ピースを接続します。通常、金ピンは断面積0.166190251mm2の丸ピンと断面積0.12mm2の平ピンの2種類に分けられ、金メッキ方法も異なります。

製造プロセス:

丸針は昔から線引き加工で作られており、製造工程に無駄がありません。丸針には方向性がないため、自動生産向けの設計が容易です。

平針は素材ベルトが平針を引っ張ることで生産されますが、実際の加工・使用後は素材ベルトが不要となるため廃棄物が発生し、1単位面積当たり約0.6単位の廃棄物が発生します。

製造工程から見ると、丸針や平針の製造コストの点では、伸線加工に比べてプレス加工の方がはるかに高くなります。

金メッキ費用：

丸針はフルメッキ技術を採用しており、平針も選択したメッキの上面とオスヘッドとの接触範囲を設定できるため、コストを大幅に削減できますが、自動生産に直面した場合、平針の方向制御の問題を克服する必要があります。


機械的性能と信頼性:

丸ピンの物理的構造のおかげで、丸ピンのプラグ接続性と過酷な環境への適合性は通常、平ピンよりも優れているため、丸ピンは産業用機器でよく使用され、平らピンは家庭用電子機器でよく使用されます。

さまざまなピンのアプリケーション シナリオ:

丸ピンの適用可能なシナリオ:

産業用機器 (PLC/産業用コンピュータ)、Cat6A+/10G 高速伝送、高出力 PoE++ (≥60W)、車両/医療などの過酷な環境

フラットピンの適用可能なシナリオ:

家庭用電化製品 (ルーター/プリンター)、Cat5e/Cat6 標準イーサネット、低電力 PoE (≤30W)、高価な大量生産製品

3. シールドシェルの有無による製品の違い

RJ45 コネクタのプラグは、非シールドとシールドの 2 つのタイプに分かれています。非シールド RJ45 コネクタ プラグは最も一般的なタイプで、シンプルな構造と低価格で、電磁シールド要件が高くない一般家庭やオフィス環境に適しています。シールドされた RJ45 コネクタ プラグは、優れた耐干渉性と耐電磁漏洩機能を備えているため、金融、医療、軍事など、信号伝送品質とデータ セキュリティに対する高い要件が要求される場面で広く使用されています。

シールド付きRJ45コネクタプラグの周囲はシールド層で覆われており、信号伝送に対する外部干渉の影響を効果的に軽減し、データ伝送の安定性と精度を向上させます。同時に、シールドされたRJ45コネクタプラグは電磁波の漏洩を防ぎ、ユーザーデータのセキュリティを保護することもできます。シールド付き RJ45 コネクタ プラグの外観はシールドなしプラグと変わりませんが、実際の使用においてその役割は非常に重要です。

IV.製品信頼性検証プロジェクト

1.一体型と分離型の違いとそれぞれの適用シーン

統合された RJ45 金メッキ 6u に基づくテスト ケース

電気試験に合格しました

・接触抵抗試験

・絶縁抵抗

・高耐電圧

・挿入力と寿命試験。

・TRテスト

・機械的衝撃・落下試験

・はんだ付け性、はんだ耐性、LEDテスト

・シングルピン弾性力

・振動試験

過酷な環境テストに合格

・耐湿性/恒温恒湿性

・耐熱温度試験/温度寿命

·塩水噴霧24Hテスト。

・耐寒性

5. 規格外製品のカスタマイズプロセス

ネットワークポート内部の密閉性を高めるカスタマイズ事例

お客様はカスタマイズされたオスプラグを使用していましたが、サンプルに接続した後にプラグが緩んでいることに気づきました。その後、彼は当社の技術者に要求を確認しました。当社の技術者は、需要に応じて金型をカスタマイズし、指定された時間内に新しい需要のサンプルの納品を完了し、テストに合格し、量産および在庫を実装しました。

VI.製品の適用シナリオ

RJ45接続により、さまざまな産業機器や家電アプリケーションに適用可能
イーサネットを必要とする産業用アプリケーション
産業用制御、データ通信、家庭用電化製品、太陽光発電ストレージ、セキュリティ監視、ビデオ制御などの分野
VII.リファレンス設計の原則

1. 電圧タイプ PHY+ネットワークトランス+RJ45
100 Base-T ディスクリート従来型回路

2. 電圧駆動 PHY+RJ45 統合 100M フィルター
電圧駆動 PHY に接続された Bob-Smith 回路には次の機能があります。
1. サージ保護
2. インピーダンスマッチング
3. EMC放射を低減する


3. 電流型 PHY+RJ45 統合ギガビット フィルター
電流が流れる PHY に接続されたセンタータップは、PHY の動作電圧である Vdd にプルアップされ、その後グランド コンデンサ (0.01uF - 0.1uF) に接続されます。
ここで最も目立つのは、統合 RJ45 と PHY の間に位置する、データ ラインからグランドまでの 50Ω 抵抗です。その理由は、PHYの入り口にハイインピーダンスのアンプがあり、抵抗器がデータ信号が信号線に反射するのを防止しているためです。
過渡電圧過負荷を防ぐために、統合 RJ45 と PHY の間に TVS ダイオードを使用できます。

PHY と RJ45 の間の距離はできるだけ短くする必要があります。


4. 電圧型 PHY+RJ45 統合 100M フィルター (POE)
POE は外部周辺機器にエネルギーを供給できます。図は電圧源を示しており、ここではPSE（電源供給装置）と呼ばれています。
まず、電源電圧がデータ信号と結合されます。電流駆動の1000 Base-Tダイオードブリッジは電源デバイス(PD)の逆極性保護です
模式図では電源装置の隣に描かれています。コモンモードノイズのリスクが高い場合は、PoE 回線に追加のコモンモードチョークを配置することをお勧めします。