ソリューションの応用分野 データ通信における産業用イーサネットの応用 -フェーズ 1
データ通信システムでは、物理層コンポーネントの選択は、ポート信号の完全性、信頼性、コストに直接影響します。コア スイッチの 10G/25G ポートから、産業用屋外機器の PoE 給電と雷保護、データ センターの光電気相互接続インターフェイスに至るまで、各シナリオでは変圧器、コネクタ、および保護デバイスに特定の、多くの場合厳しい要件が課されます。
VOOHU Electronics (VOOHU) は、Lan トランス、コモンモード チョーク、RJ45/SFP コネクタ、TVS/ESD/GDT 保護デバイスを含む製品でこれらのシナリオに対処し、JLSemi PHY およびスイッチング チップで補完され、信号絶縁およびコモンモード除去からインターフェイス保護までの完全なリンクをカバーします。
この記事では、3 つの典型的なアプリケーションを検討し、ハードウェア エンジニア向けの重要なコンポーネント選択の考慮事項について概説します。
イーサネットの概要
イーサネットはローカル エリア ネットワーク通信の標準となっています。初期の 10Mbps 同軸ケーブル伝送から今日の 400Gbps、さらには 800Gbps の光ファイバー通信に至るまで、イーサネット テクノロジーは、より高速なデータ レート、より低い遅延、より強力な環境適応性という 3 つの中心的な目標を中心に進化し続けています。
現在のイーサネットは 2 つの重大な課題に直面しています。1 つは高速信号の完全性です。シングル レーン レートが 56Gbps を超えると、信号の減衰、クロストーク、反射が大幅に悪化します。 2 つ目は、複雑な電磁環境における安定性です。産業現場や屋外基地局などの過酷な条件 (強力な EMI、幅広い温度変化、湿度、塵埃) では、コネクタや変圧器などの受動部品に高い要求が課せられます。
データ通信におけるアプリケーション
コア ネットワーク機器: 高速インターコネクトおよびシグナル インテグリティ保証
コア ルーター、ハイエンド スイッチ、通信機器では、イーサネット ポート レートの範囲は通常 10 Gbps、25 Gbps、40 Gbps、100 Gbps です。このような機器の主な要件は、信号の忠実性と長期安定性です。
高速イーサネット信号は、物理層コンポーネントの影響を非常に受けやすくなります。重要なポートコンポーネントとして、 LANトランス 1 つは、グランド ループを遮断し、PHY チップを保護するための電気的絶縁です。第二に、ケーブルによって導入される電磁干渉を除去するためのコモンモードノイズ除去。 3 つ目は、100Ω の差動インピーダンス上で完全な信号伝送を保証するためのインピーダンスマッチングです。不適切な設計は、アイ クロージャ、ビット エラー レートの増加、そして最終的にはポート ドロップアウトやスループットの低下につながります。
さらに、コア機器は高密度ポート設計を採用することが多く、コンポーネントのサイズと熱放散に制約が課されます。ディスクリート ソリューション (x'fmr + CMC) により柔軟なレイアウトが可能になり、統合された Lan トランスにより PCB 設計サイクル タイムが短縮されます。
ディスクリート RJ45 コネクタ シリーズ:
VOOHU は、モデル SYT-CB4.2YGZNL、SYT561188AB1A3DY1027、SYT52241188AC1A3DY1027、SYT60S1188AB1A6DY1008 など、いくつかの非統合 RJ45 コネクタを提供しています。このシリーズには変圧器は含まれていません。外部LANトランスが必要です。既存の成熟した変圧器ソリューションを使用するアプリケーションや、柔軟な PHY マッチングが必要なアプリケーションに適しています。オプションの LED インジケータとシールドハウジングを備えた、埋め込み型、90° DIP 取り付けスタイルが利用可能です。
統合型 RJ45 コネクタ シリーズ:
統合変圧器モデルには、SYT211Q106DB1A7CBS057、SYT-320DNL、SYT511Q070AB1A8D、および SYT21Q042DB2A4D068 が含まれます。これらの製品にはLANトランスが内蔵されており、PHYチップへの直接接続が可能となり、PCBレイアウトが簡素化されます。これらは、ギガビット スイッチや産業用ルーターなどの BOM の簡素化が必要なシナリオに適しており、90° DIP、SMT、およびさまざまな LED 構成オプションを備えたその他のパッケージで提供されます。
LANトランスシリーズ:
VOOHU Lan トランスは、WHS16037T G、WHDQ96401 G、WHSG24301 G、WHSM24P02-1P G などの代表的なモデルで、100M からギガビットのレートをカバーします。製品は、1500Vrms の絶縁耐圧を備えた DIP/SMD パッケージをサポートしています。一部のモデルは PoE- 互換です。これらは、スイッチ、ネットワーク カード、産業用制御、およびその他のアプリケーションにおけるイーサネット物理層の分離および整合回路に適しています。
チップLANチップ-タイプLANトランスシリーズ:
新型チップ型Lanトランスはコンパクトな表面実装パッケージを採用しています。代表的なシリーズには、WHLC-2012A-シリーズ (コモン-モード チョーク)、WHLT-4532B-シリーズ、WHLT-3532A-シリーズ、WHLT-5335A-シリーズなどがあります。 WHLC シリーズは CMC を統合し、WHLT シリーズはトランス + CMC を統合し、100M から 10G までの速度をサポートします。これらは、IPC、産業用カメラ、組み込みネットワーク カードなどの、制約された高速イーサネット インターフェイスに適しています。
産業および屋外アクセス: PoE 給電と環境堅牢性
産業用スイッチ、通信基地局、セキュリティ監視ノードなどの屋外機器の場合、イーサネット ポートはデータ送信とデバイスへの電力供給に同時に対応する必要があります。 Power over Ethernet (PoE) テクノロジーは、ツイストペア ケーブルを介して DC 電力を伝送するため、追加の電源ケーブル配線が不要になり、導入コストが削減されます。
PoE はポート コンポーネントに特別な要件を課します。トランスは良好な高周波伝送特性を維持しながら、飽和することなく大きな DC バイアス電流をサポートする必要があります。コネクタは電流による温度上昇に対処し、信頼性の高い接触を確保する必要があります。屋外のシナリオでは、さらに防水、防塵、耐サージ性能が求められます。RJ45 コネクタは、湿気の侵入を防ぐシールド ハウジングとシーリング ガスケットを備え、IP67 以上の保護等級を満たす必要があります。ポート側には、雷サージを迂回し、下流の回路を保護するために TVS ダイオードまたはガス放電管を組み込む必要があります。
保護装置シリーズ:
イーサネット ポートでの ESD 保護と雷サージ抑制については、VOOHU は次のモデルを推奨します: WHET5V-20K-SOT (5V 低-容量 ESD、SOT パッケージ)、WHET3V3-30K-SOD (3.3V 低-容量 ESD、SOD パッケージ)、WHE3G901P5-SMD (90V ガス放電管、SMD)、 WHE2G90P5-SMD (90V GDT、代替パッケージ)、WHPM82-14D (バリスタ、D14)。これらのデバイスは個別に使用することも、組み合わせて使用することもでき、IEC 61000-4-2/4-5 規格に準拠しており、スイッチ、産業用ルーター、屋外基地局、その他の機器のポート保護に適しています。
PoEトランスシリーズ:
PoE 電力供給要件を満たすために、VOOHU は次のモデルを推奨します: ST0873WH (EP7、10W/12V)、ST1013WH (EP10、10W/13.5V)、ST1319WH (EP13、13W/5V)、WHTS15EFXXX (EFD15 シリーズ、10W/3.3V)、WHTS20EFXXX （EFD20シリーズ、100W/12V）、WHTS25EFXXX（EFD25シリーズ、カスタマイズ可能）。このシリーズは、5W ～ 100W の電力範囲をカバーし、12V、5V、3.3V などの出力電圧をサポートし、PoE スイッチ、受電装置 (IPC、AP、VoIP)、および産業用 IoT ゲートウェイに適しています。
高速データセンターおよびファイバーアクセス: 光-電気の相乗効果および密度の最適化
データセンター内の East/West トラフィックが急増し、スイッチ ポートが 100G/400G の進化に向けて推進されています。電気信号速度が 56Gbps を超えると、銅ケーブルの伝送距離が急激に低下し、光インターコネクトが主流のソリューションになります。 SFP (Small Form-factor Pluggable) シリーズ光モジュール (SFP+、SFP28、QSFP+、QSFP28 を含む) は、標準化されたインターフェイスを介して光/電気変換を実行し、ホットプラグをサポートし、オンサイトのメンテナンスと帯域幅のアップグレードを容易にします。
SFP コネクタは、光モジュールと機器間の機械的および電気的インターフェイスとして、繰り返し挿入後の接触信頼性を確保し、限られたスペース内で高速差動信号を完全に伝送できるようにする必要があります。データセンターでの高密度導入では、コネクタには、隣接するポート間のクロストークを回避するための正確なガイド構造と EMI シールド設計がさらに必要です。
SFP コネクタ シリーズ:
光モジュール インターフェイスを必要とする機器の場合、VOOHU は次の SFP コネクタ モデルを推奨します: WHSFP00111W058 (SFP ケージ、1×1、プレスフィット、通気穴付き)、WH81-111-Y0013-1 (SFP+ ケージ、1×1、はんだタイプ、LED なし)、および WHSFP30211W018 (SFP28 ケージ、1×1、プレスフィット、ヒートシンク付き)。これらの製品は 1G から 25G までのレートをカバーし、プレスフィットまたははんだ付け実装をサポートし、標準の SFP/SFP+/SFP28 光モジュールと互換性があり、スイッチ、光ファイバー トランシーバー、データセンター ネットワーク カードなどのアプリケーションに適しています。
光イーサネットチップシリーズ:
光イーサネット アプリケーションの場合、JLSemi は次の PHY/スイッチング チップを推奨します: 2201C シリーズ (ギガビット PHY、SGMII をサポート、1000BASE-X 光モードに構成可能)、4201 シリーズ (2.5G PHY、2500BASE-X 光をサポート、PON および産業用光通信に適しています)、および 6110 シリーズ (ギガビット スイッチング チップ、8+2 ポート、サポートSGMII/H-SGMII アップリンク、外部光モジュールに接続可能)。これらのチップを VOOHU SFP コネクタおよび Lan トランスと組み合わせると、迅速な光イーサネット設計が可能になります。
上記では、データ通信における 3 つの典型的なシナリオに対する主要なコンポーネントの選択ポイントを概説しています。実際の設計では、特定の PHY チップ、PCB レイアウト、EMC 要件、およびその他の要因に基づいて調整を行う必要があります。
VOOHU Electronics は、Lan トランス、コモンモード チョーク、RJ45/SFP コネクタ、TVS/ESD/GDT 保護デバイスを提供し、JLSemi PHY およびスイッチング チップも販売しています。サンプル、データシート、またはリファレンス デザインについては、公式 Web サイト (www.voohu.cn）またはテクニカルサポートにお問い合わせください。
VOOHU Electronics は、2018 年の設立から 2026 年の海外展開まで、「優れた品質、公正な価格設定、行き届いたサービス、信頼できる配送」により、1,000 社を超える企業の信頼できるパートナーになりました。
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