ギガビット イーサネット 低残留電圧、大電流ソリューションのリファレンス
このソリューションは、VOOHU Electronics Technology のギガビット イーサネット標準ソリューションです。同社は8年以上にわたり通信電子部品の分野に注力し、「本当に信頼できるVOOHUを選ぶ」という事業戦略とサービス理念を堅持し、完全な技術ソリューションサポートを提供しています。

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10 ギガビット イーサネット雷保護および静電気保護ソリューションの標準回路設計リファレンス

100Mbps イーサネット サージ保護および静電気防止標準回路

I. 技術的背景と中心となる概念

1.1 低残留電圧、大電流
-低残留電圧: 導通後に保護デバイスの両端に残る低い残留電圧 (通常 <20V) を指し、保護されたチップが高電圧によって損傷しないことを保証します。
-高電流: 高サージ電流 (通常は >50A、8/20μs 波形) を瞬時に処理し、エネルギーを急速に消散する保護装置の能力を指します。
-核心的な矛盾: 従来の TVS ダイオードは残留電圧が低いものの、電流容量が低く、電流が大きいと残留電圧が高くなります。これら 2 つの要素のバランスをとるために特別な設計が必要です。

1.2 イーサネットにこのテクノロジーが必要な理由
イーサネット インターフェイスは外部環境にさらされているため、次の影響を受けやすくなります。
-雷｜誘導サージ（屋外機器）
-電源クロストーク (産業環境)
-静電気放電 (ESD) (人体接触)
-電力線の接続（工事上の欠陥）

II.詳細な技術ソリューション

(現在-タイプ) ソリューションの利点:
静電放電保護機能: ギガビット イーサネット ポートの静電放電保護、マルチチャネル統合デバイスを使用、高 ESD 保護、小型、低静電容量、信号の完全性を確保、次の規格に適合: IEC61000-4-2 (ESD) ±30KV (空中)、±30KV (接触)、IEC61000-4-4 (EFT) 40A (5/50ns)。 IEC61000-4-5 (雷) 32A (8/20μs)。
LANトランスの特徴：小型、低背。巻数比 1:1。開回路インダクタンス: 350 uH;挿入損失: -1.1 dB Max、DC 抵抗 1.3 Ω。

1. 一次側配線:
• 差動ペア接続: 差動ペア TD0/TD1 および RD0/RD1 を LAN トランスの一次側に接続します。 4 つの差動ペアのピン順序は、PCB 配線中に交換できます。
• デカップリング コンデンサ: 信号の安定性と完全性を確保するために、一次側は 100nF コンデンサを介して GND に接続する必要があります。
• VCC 電源: 電流モード PHY の場合、高周波ノイズをフィルタリングして信号の安定性を確保するために、一次コイルを PHY の VCC に接続する必要があります。各差動ペア間に 2 つの 49.9Ω 抵抗を並列に接続し、GND に接続することをお勧めします。

2. 二次側配線:
• RJ45 接続: 二次側の 2 セットの送信および受信差動信号は、それぞれ RJ45 インターフェイスのピン 1、2、3、6 および 4、5、7、8 に接続する必要があります。
・BOBスミス回路：2次側に75Ωの抵抗を接続し、耐圧2KV以上の1nFコンデンサを介してシャーシグランドに接続します。 1206 パッケージの表面実装セラミック コンデンサまたはリード ピッチの広い高耐圧セラミック コンデンサを推奨します。

3. 接地処理:
• フローティング ピン: RJ45 インターフェイスのフローティング ピンも同様の設計を介してシャーシ グランドに接続し、最終的にはアースに流れ込んで回路全体の接地システムの完全性を確保する必要があります。回路機能の説明
• BOB スミス回路: 75Ω の抵抗と 1nF のコンデンサで構成される回路は、コモンモード信号のリターンパスを提供し、コモンモード信号を効果的に除去し、電磁妨害 (EMI) を改善し、突入電流をある程度抑制します。
• デカップリング コンデンサ: 100nF コンデンサは、高周波ノイズを除去するために使用され、信号の安定性と完全性を確保します。
• 定格電圧コンデンサ: 高電圧環境下での信頼性を確保するには、1nF コンデンサの定格電圧が 2KV 以上である必要があります。



このソリューションの利点:

静電放電保護機能: ギガビット イーサネット ポートの静電放電保護、マルチチャネル統合デバイスの採用、高 ESD 保護、小型サイズ、低静電容量、信号整合性の確保、次の規格に適合: IEC61000-4-2 (ESD) ±30KV (空中)、±30KV (接触)、IEC61000-4-4 (EFT) 40A (5/50ns)。 IEC61000-4-5 (雷) 32A (8/20μs)。
LANトランスの特徴：小型、低背。巻数比 1:1。開回路インダクタンス: 350 uH;挿入損失: -1.1 dB Max、DC 抵抗 1.3 Ω。

1. 一次側配線:
• 差動ペア接続: LAN トランスの一次側は、差動ペア TD0/TD1 および RD0/RD1 にそれぞれ接続されます。 4 つの差動ペアの配線シーケンスは、PCB 配線中に交換できます。
• デカップリング コンデンサ: 信号の安定性と完全性を確保するには、100nF コンデンサを一次側の GND に接続する必要があります。

2. 二次側配線:
• RJ45 接続: 二次側の 2 セットの送信および受信差動信号は、それぞれ RJ45 インターフェイスのピン 1、2、3、6 および 4、5、7、8 に接続する必要があります。
• BOB スミス回路: 75Ω の抵抗を二次側に接続し、続いて耐電圧 2KV 以上の 1nF コンデンサをシャーシのグランドに接続する必要があります。 1206-パッケージ表面実装セラミック コンデンサまたはリード ピッチの広い高電圧セラミック コンデンサを推奨します。

3. 接地処理:
• フローティング ピン: RJ45 インターフェイスのフローティング ピンも同様の設計を使用してシャーシ グランドに接続し、最終的にはアースに流れ込んで回路全体のグランド システムの完全性を確保する必要があります。回路機能の説明
• BOB スミス回路: 75Ω 抵抗と 1nF コンデンサで構成される回路は、コモンモード信号のリターンパスを提供し、それらを効果的にフィルタリングし、電磁妨害 (EMI) を改善し、突入電流をある程度抑制します。
• デカップリング コンデンサ: 100nF コンデンサは、高周波ノイズをフィルタリングするために使用され、信号の安定性と完全性を確保します。
• 定格電圧コンデンサ: 高電圧条件下での信頼性を確保するには、1nF コンデンサの電圧定格が 2KV 以上である必要があります。



VOOHU ソリューションに推奨される補完製品:


Ⅲ．典型的なアプリケーションシナリオ
高度道路交通システム (ITS)
シナリオ: 交差点カメラ、電子警察システム
産業用モノのインターネット (IIoT)
シナリオ: ファクトリーオートメーション、ロボット工学
新エネルギー発電
シナリオ: 太陽光発電インバーター、風力発電用変圧器
データセンターと5G基地局
シナリオ: エッジ コンピューティング ノード、AAU/RRU


IV.設計検証およびテスト基準
4.1 主要なテストパラメータ


4.2 残留電圧測定手法
グランド ループを避けるために、500MHz を超える帯域幅の差動プローブを使用してください。
測定点は TVS 端子ではなく、PHY チップ ピンである必要があります。
8/20μs 電流源を使用して電流を注入し、実際のサージ波形をシミュレートします。
注: 上記のソリューションは参考用の標準設計です。最終的な回路設計は現場の要件に基づいて行われます。無料の詳しいサポートについては、お問い合わせください。
電話: 400-1048-018;電子メール: wohu@wohu-tek.com;

2018年に設立され、2025年に海外展開を予定しているVOOHU Electronicsは、その「優れた品質、リーズナブルな価格、行き届いたサービス、確実な配送」により、1000社以上の信頼できるパートナーとなっています。

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