网络变压器的作用

网络变压器的作用
网络变压器的作用

网络变压器的作用、原理及主要参数

前言图1 所示的网络变压器(Ethernet Transformer,也称数据汞/网络隔离变压器) 模块是网卡电路中不可或缺的部分,它主要包含中间抽头电容、变压器、自耦变压器、共模电感。该变压器一般都安装在网卡的输入端附近。工作时,由收发器送出的上行数据信号从络变压器的Pin16-Pin15 进入,由Pin10-Pin11 输出,经RJ45 型转接头,再通过非屏蔽双绞线送往服务器;服务器送来的下行数据信号经另一对非屏蔽双绞线和RJ45 型转接头,由Pin7-Pin6 进入,由Pin1-Pin2 输出,然后送到网卡的收发器上。

本文将主要分析网络变压器的原理、主要参数及实现的功能。

Ethernet Transformer 主要实现以下三个功能:

1.满足IEEE 80

2.3 电气隔离要求

2.无失真传输以太网信号

3.辐射发射的抑制

电气隔离

任何CMOS 制程的芯片工作的时候产生的信号电平总是大于0V 的(取决于芯片的制程和设计需求),PHY 输出信号送到100 米甚至更长的地方会有很大的直流分量的损失。而且如果外部网线直接和芯片相连的话,电磁感应(打雷) 和静电,很容易造成芯片的损坏。

再就是设备接地方法不同,电网环境不同会导致双方的0V 电平不一致,这样信号从 A 传到B,由于 A 设备的0V 电平和 B 点的0V 电平不一样,这样可能会导致很大的电流从电势高的设备流向电势低的设备。

网络变压器把PHY 送出来的差分信号用差模耦合的线圈耦合滤波以增强信号,并且通过电磁场的转换耦合到连接网线的另外一端。这样不但使网线和PHY 之间没有物理上的连接而换传递了信号,隔断了信号中的直流分量,还可以在不同0V 电平的设备中传送数据。网络变压器本身就是设计为耐2KV~3KV 的电压的。也起到了防雷保护作用。有些朋友的网络设备在雷雨天气时容易被烧坏,大都是PCB 设计不合理造成的,而且大都烧毁了设备的接口,很少有芯片被烧毁的,就是变压器起到了保护作用。

隔离变压器可满足IEEE802.3 的绝缘要求,但不能抑制EMI。

共模抑制

在双绞线中的每一根导线是以双螺旋形结构相互缠绕着。流过每根导线的电流所

产生的磁场受螺旋形的制约。流过双绞线中每一根导线的电流方向,决定每对导线发射噪音的程度。在每对导线上流过差模和共模电流所引起的发射程度是不同的,差模电流引起的噪音发射是较小的,所以噪音主要是由共模电流决定。

1. 双绞线中的差模信号

对差模信号而言,它在每一根导线上的电流是以相反方向在一对导线上传送。如果这一对导线是均匀的缠绕,这些相反的电流就会产生大小相等,反向极化的磁场,使它的输出互相抵消。在无屏蔽双绞线系统中的差模信号如图 2 所示

此主题相关图片如下:

02 无屏蔽双绞线中的差模信号.jpg

在无屏蔽双绞线中,不含噪音的差模信号不产生射频干扰。

2. 双绞线中的共模信号

共模电流在两根导线上以相同方向流动,并经过寄生电容 Cp 到地返回。在这种情况下,电流产生大小相等极性相同的磁场,它们的输出不能相互抵消。如图 6 所示,共模电流在对绞线的表面产生一个电磁场,它的作用正如天线一样。

此主题相关图片如下:

03 无屏蔽双绞线中的共模信号.jpg

在无屏蔽对绞线中,共模信号产生射频干扰。

3. 共模、差模噪音及其 EMC

电缆上噪音有从电源电缆和信号电缆上产生的辐射噪音和传导噪音两大类。这两大类中又分为共模噪音和差模噪音两种。差模传导噪音是电子设备内部噪音电压产生的与信号电流或电源电流相同路径的噪音电流,如图 4 所示。减小这种噪音的方法是在信号线和电源线上串联差模扼流圈、并联电容或用电容和电感组成低通滤波器,来减小高频的噪音,如图 5 所示。

此主题相关图片如下:

04 差模噪声.jpg

此主题相关图片如下:

05 差模噪声的抑制.jpg

差模辐射噪音是图 4 电缆中的信号电流环路所产生的辐射。这种噪音产生的电场强度与电缆到观测点的距离成反比,与频率的平方成正比,与电流和电流环路的面积成正比。因此,减小这种辐射的方法是在信号输入端加 LC 低通滤波器阻止噪音电流流进电缆;使用屏蔽电缆或扁平电缆,在相邻的导线中传输回流电流和信号电流,使环路面积减小。

共模传导噪音是在设备内噪音电压的驱动下,经过大地与设备之间的寄生电容,在大地与电缆之间流动的噪音电流产生的,如图 6 所示。

此主题相关图片如下:

06 共模噪声.jpg

减小共模传导噪音的方法是在信号线或电源线中串联共模扼流圈、在地与导线之间并联电容器、组成 LC 滤波器进行滤波,滤去共模传导噪声。其电路如图 7 所示。

此主题相关图片如下:

07 共模噪声的抑制.jpg

共模扼流圈是将信号线与地线同方向绕在铁氧体磁芯上构成的,它对线间流动的差模信号电流和电源电流阻抗很小,而对两根导线与地之间流过的共模电流阻抗则很大。共模辐射噪音是由于电缆端口上有共模电压,在其驱动下,从大地到电缆之间有共模电流流动而产生的。辐射的电场强度与电缆到观测点的距离成反比,(当电缆长度比电流的波长短时)与频率和电缆的长度成正比。减小这种辐射的方法有:通过在线路板上使用地线面来降低地线阻抗,在电缆的端口处使用 LC 低通滤波器或共模扼流圈。另外,尽量缩短电缆的长度和使用屏蔽电缆也能减小辐射。

网络变压器中集成的共模电感可有效抑制共模电流引起的 EMI 问题,但需要特别注意共模电感的位置,如果放在芯片侧,则不适合于电流驱动型的芯片,如图 8 所示,当电流流经共模电感的方向相同时,共模电感磁芯中并没有磁力线相互抵消,此时共模电感的阻抗阻碍电流的变化,进而影响到正常工作的信号。

此主题相关图片如下:

08 两线共模电感用于电流驱动型的芯片.jpg

如果放在电缆侧,为保证 Bob Smith 电路的匹配作用,需要再增加一个自耦变压器,如图 9。

此主题相关图片如下:

09 自耦变压器的作用.jpg

此主题相关图片如下:

10mnc2401gs 网络变压器.jpg

以上方案需要多增加一个磁芯,所以目前应用更多的是使用三线共模电感,如图 11。此种方案既可以适用于电流驱动型的芯片,而且只需要两个磁芯,减少了成本。

此主题相关图片如下:

11 三线共模电感的作用.jpg

图 11 所示的方案还有一个好处,就是对于地上的共模噪声有很好的抑制作用,如图 12,

当地噪声是共模源时,电流同向经过 3 个线圈,共模阻抗较

大,起到抑制共模噪声的作用。

此主题相关图片如下:13

变压器初级和次级之间的耦合电容.jpg(12.13的图片应该有张是的)

变压器与噪音传导

理想变压器理论上是完美的电路元件,它能用完美的磁耦合在初级和次级绕组之间传送电能。理想变压器只能传送交变的差模电流。它不能传送共模电流, 因为共模电流在变压器绕组两端的电位差为零,不能在变压器绕组上产生磁场。

实际变压器初级和次级绕组之间有一个很小但不等于零的耦合电容 CWW, 见图13。

此主题相关图片如下:13 变压器初级和次级之间的耦合电容.jpg

这个电容是绕组之间存在非电介质和物理间隙所产生的。增加绕组之间的空隙和用低介电常数的材料填满绕组之间的空间就能减小绕组之间电容的数值。电容 Cww 为共模电流提供一条穿过变压器的通道,其阻抗是由电容量的大小和信号频率来决定的。

中间抽头(Center Tap)

中间抽头主要有两个作用:

1. 为共模电流提供低阻抗路径,降低共模电流/电压(同 Choke 作用)

2. 为 Transceiver 中 Rx/Tx 信号提供直流偏置

所以对于不同的问题频率点,我们可以选择不同的电容值以提供低阻抗返回路径。对于不同芯片和不同 PCB,此容值选择多少可以达到效果,需实际尝试,但有一点可以确定,此电容对网口辐射发射有着很大影响 Bob Smith 电路

此电路有两种功能:提供网口任意两队差分信号间 150ohm 的阻抗匹配;可以对共模信号提供一个回流路径。

考虑到第一种功能,我们就可以清楚看到为什么共模电感放在电缆侧时不能满足 Bob smith 电路的匹配要求,

如图 14 所示:

此主题相关图片如下:14

共模电感位于电缆侧时的电路.jpg

此时匹配电阻不是 150ohm,而变成Z=2×75+2×Zcmc,不能满足其阻抗匹配要求,所以两线共模电感不能放在电缆侧,如果放在电缆侧,则需要额外增加一个自耦变压器。

考虑第二种功能,它所能提供的阻抗:

要想在较宽频率范围内获得低阻抗,需要控制连线阻抗,保证Bob—smith 电路的低阻抗连接。针对不同的问题频率点还可以适当凋整电路中电容的容值。其作用与中心抽头电容类似,但因为其路径上有 75ohm 的串联电阻,并且此电容为高压电容,容值很难选得很大,所以其对网口辐射发射的影响并没有中心抽头那么明显,但也是我们可以调整解决网口问题的一个方面。

主要参数

图 15 是变压器等效电路图,图 16 为 MNC H1606DG 产品的主要参数表,其中涉及的主要参数有

此主题相关图片如下:15 变压器等效电缆.jpg

1. 开路电感(OCL):Open Circuit Inductance,图 15 中的

2. 漏电感:Leakage Inductance,图 15 中的、,与变压器耦合系数有关, (取决于绕线技术和磁芯)

3. 互绕电容:Interwinding Capacitance,图 15 中 C12 是也。小的话对于变压器信号没有影响,过大则为共模电流提供低阻抗路径,由此会产生不利效果

4. 直流阻抗:DC Resistance 图 15 中 RL1、RL2

5. 变压器变压比:Turn Ratio,初级和次级线圈匝数比

6. 插入损耗 dB:Insertion Loss=20Xlog(V1/V2),其中 V1 为插入变压器后输出端的电平,V2 是未插变压器时输出端电平。此参量用以衡量插入变压器后对传输信号的影响,越小越好。一般指网络变压器对信号衰减程度与信号频率之间的关系曲线

7. 回波损耗 dB:Return Loss,衡量插入网络变压器后系统阻抗失配程度与信号频率之间的关系曲线 Return Loss=20Xlog(Vr/Vi),其中 Vr 为反射信号幅度,Vi 为入射信号幅度

8. 交越干扰 dB: Cross Talk,两个单元电路中的一个单元电路中的信号V1 与感应到另一个单元电路中的信号V2 之比值Cross Talk =20Xlog(V2/V1)

9. 共模抑制比 dB:CMRR=20Xlog(Vout/Vin),网络变压器输入端的共模干扰信号幅度 Vin 与输出端的共模干扰信号幅度 Vout 之比值

10. 隔离电平:Isolation HOT-POT,电气隔离电平

此主题相关图片如下:16 mnc h1606dg 的参数表.jpg

TBD

关于中间抽头的接法问题(有的接地、有的接电源,电平值也有可能不一样),网上有以下一段 Q&A:

Q:在以太网设备中,通过 PHY 接 RJ45 时,中间都会加一个网络变压器。有的变压器中心抽头接电源,有的又接电容到地。而且接电源时,电源值又可以不一样,3.3V,2.5V,1.8V 都有。这个变压器的作用到底是什么呢?

A:下面是一个大概的解答:

1、中间抽头为什么有些接电源?有些接地?这个主要是与使用的 PHY 芯片 UTP 口驱动类型决定的,这种驱动类型有两种,电压驱动和电流驱动。电压驱动的就要接电源;电流驱动的就直接接个电容到地即可!所以对于不同的芯片,中心抽头的接法,与 PHY 是有密切关系的,具体还要参看芯片的 datasheet 和参考设计了。

2、为什么接电源时,又接不同的电压呢?这个也是所使用的 PHY 芯片资料里规定的 UTP 端口电平决定的。决定的什么电平,就得接相应的电压了。即如果是 2.5v 的就上拉到 2.5v,如果是 3.3v 的就上拉到 3.3v。

3.这个变压器到底是什么作用呢,可不可以不接呢。从理论上来说,是可以不需要接变压器,直接接到 RJ45 上,也是能正常工作的。但是呢,传输距离就很受限制,而且当接到不同电平网口时,也会有影响。而且外部对芯片的干扰也很大。当接了网络变压器后,它主要用于信号电平耦合。其一,可以增强信号,使其传输距离更远;其二,使芯片端与外部隔离,抗干扰能力大大增强,而且对芯片增加了很大的保护作用(如雷击);其三,当接到不同电平(如有的 PHY 芯片是 2.5V,有的 PHY 芯片是 3.3V)的网口时,不会对彼此设备造成影响。

总的来说,网络变压器主要有信号传输、阻抗匹配、波形修复、信号杂

波抑制和高电压隔离等作用。

查找 PHY 芯片资料,没有发现 UTP 端口电平的相关描述,因此这个地方还存在疑问。

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变压器产品详细参数

产品详细参数: ◆产品介绍 Overview 该产品执行国家标准GB1094《电力变压器》和GB/T6451《三相油浸式电力变压器技术参数和要求》。 S11系列是三相油浸式配电变压器。铁心材料选用DQ133-30(9型)、30ZH120(11型)、23ZH90(13 型)等冷轧硅钢片,实际生产中使用的铁心材料不低于图样要求。 该产品采用全密封波纹油箱结构,变压器油和周围空气不接触,因此变压器油不会吸收外界水分,从而 不会降低绝缘强度;另外因氧气无法进入油箱,从而避免了绝缘材料的老化,提高了该产品的使用寿命, 同时也提高了社会效益。 ◆型号含义 The meaning of model S 11 - M - □ / □ 电压等级(kV) 额定容量(kVA) 密封式 性能水平代号 三相

◆产品特点 Features 节能:S11型比GB/T6451空载损耗平均降低30%,负载损耗平均降低25%,运行费用平均下降20%。 使用寿命长:变压器油箱采用全密封结构,油箱与箱沿可用螺栓联接或焊死,变压器油不与空气接触延长了使用寿命。 运行可靠性高:油箱密封有关零部件进行改进,增加了可靠性,提高工艺水平以保证密封的可靠性。 占地面积小:S11-M系列变压器油箱采用波纹板式散热器,当油温变化时波纹板热胀冷缩可取代储油柜的作用,波纹板式油箱外形美观,占地面积小。 ◆技术参数 Technical parameters S11-M系列10KV油浸式配电变压器

YB预装式箱式变电站(欧式箱变)产品详细参数:

◆产品介绍 Product introduction YB型箱式变电站又称欧式箱变,产品符合GB17467—1998《高低压预装式变电站》和IEC1330等标准,作为一种新型供配电装置,它比传统土建变电站具有许多优越性:由于它体积小,占地面积小,结构紧凑,便于搬迁,因而大大缩短了基建的周期和占地面积,也减少了基建费用。同时,箱式变电站现场安装简单,供电迅速.设备维修简单,无须专人值守,特别是它可以深入负荷中心,对提高供电质量减少电能损失,增强供电的可靠性以及对配电网络改选都是十分重要的。箱变完成电能的变换、分配、传输、计量、补偿,系统的控制、保护及通讯功能。 YB型变电站由高压开关柜,低压配电屏,配电变压器及外壳四部分组合而成高压是空气负荷开关,变压器为干式变压器或油浸式变压器。箱体采用了良好的隔热通风结构,外观美观大方,隔热性能良好,且箱体设有上下通风的风道,户外隔射对变压器室及高低压室造成的温升可减少到最低限度。箱体内要装设温控强迫通风装置以及太阳温度自动控制装置。各独立单元装设完善的控制,保护,带电显示和照明系统。 ◆功能特点 Functional Characteristics 适用于电压等35kV及以下,主变容量5000W悄及以下的小型无从值守变电站,广泛用于城市工业变电站、10KV环网系统、农网35KV变电所等场合:完成电能的变换、分配、传输、计量、补偿、系统的控制、保护及通讯功能。 将一、二次设备预装一个可移动的、全封闭、温度自控、防腐防潮防锈的箱体内,运抵现场只需安装在水泥基础上。具有投资少、施工周期短、占地面积少、易与环境协调等特点。 ◆型号含义 The meaning of model

以太网网络变压器和中心抽头的作用

以太网网络变压器和中心抽头的作用 (2012-02-28 10:43:30) 转载▼ 标签: 杂谈 在以太网设备中,通过PHY接RJ45时,中间都会加一个网络变压器。有的变压器中心抽头接电源,有的又接电容到地。而且接电源时,电源值又可以不一样,3.3V,2.5V,1.8V都有。这个变压器的作用到底是什么呢? 1、中间抽头为什么有些接电源?有些接地?这个主要是与使用的PHY芯片UTP口驱动类型决定的,这种驱动类型有两种,电压驱动和电流驱动。电压驱动的就要接电源;电流驱动的就直接接个电容到地即可!所以对于不同的芯片,中心抽头的接法,与PHY是有密切关系的,具体还要参看芯片的datasheet和参考设计了。 2、为什么接电源时,又接不同的电压呢?这个也是所使用的PHY芯片资料里规定的UTP 端口电平决定的。决定的什么电平,就得接相应的电压了。即如果是2.5v的就上拉到2.5v,如果是3.3v的就上拉到3.3v。 3.这个变压器到底是什么作用呢,可不可以不接呢。从理论上来说,是可以不需要接变压器,直接接到RJ45上,也是能正常工作的。但是呢,传输距离就很受限制,而且当接到不同电平网口时,也会有影响。而且外部对芯片的干扰也很大。当接了网络变压器后,它主要用于信号电平耦合。其一,可以增强信号,使其传输距离更远;其二,使芯片端与外部隔离,抗干扰能力大大增强,而且对芯片增加了很大的保护作用(如雷击);其三,当接到不同电平(如有的PHY芯片是2.5V,有的PHY芯片是3.3V)的网口时,不会对彼此设备造成影响。 总的来说,网络变压器主要有信号传输、阻抗匹配、波形修复、信号杂波抑制和高电压隔离等作用。 中心抽头作用: 1.通过提供差分线上共模噪声的低阻抗回流路径,降低线缆上共模电流和共模电压; 2.对于某些收发器提供一个直流偏置电压或功率源。 集成的RJ45共模抑制可以做的更好些,寄生参数影响也比较小; 选用独立器件有一个好处,就是可以把隔离变压器下面的地分开,即GND和PGND,内部的共模干扰不但不会出去,外部网线即使耦合噪声也会通过网线对PGND的分布电容下到机壳上

网络隔离变压器

1、中间抽头为什么有些接电源?有些接地?这个主要是与使用的PHY芯片UTP口驱动类型决定的,这种驱动类型有两种,电压驱动和电流驱动。电压驱动的就要接电源;电流驱动的就直接接个电容到地即可!所以对于不同的芯片,中心抽头的接法,与PHY是有密切关系的,具体还要参看芯片的datasheet和参考设计了。 2、为什么接电源时,又接不同的电压呢?这个也是所使用的PHY芯片资料里规定的UTP 端口电平决定的。决定的什么电平,就得接相应的电压了。即如果是2.5v的就上拉到2.5v,如果是3.3v的就上拉到3.3v。 3.这个变压器到底是什么作用呢,可不可以不接呢。从理论上来说,是可以不需要接变压器,直接接到RJ45上,也是能正常工作的。但是呢,传输距离就很受限制,而且当接到不同电平网口时,也会有影响。而且外部对芯片的干扰也很大。当接了网络变压器后,它主要用于信号电平耦合。其一,可以增强信号,使其传输距离更远;其二,使芯片端与外部隔离,抗干扰能力大大增强,而且对芯片增加了很大的保护作用(如雷击);其三,当接到不同电平(如有的PHY芯片是2.5V,有的PHY芯片是3.3V)的网口时,不会对彼此设备造成影响。 总的来说,网络变压器主要有信号传输、阻抗匹配、波形修复、信号杂波抑制和高电压隔离等作用。 另: 数据汞也被叫做网络变压器或可称为网络隔离变压器。它在一块网卡上所起的作用主要有两个,一是传输数据,它把PHY送出来的差分信号用差模耦合的线圈耦合滤波以增强信号,并且通过电磁场的转换耦合到不同电平的连接网线的另外一端;一是隔离网线连接的不同网络设备间的不同电平,以防止不同电压通过网线传输损坏设备。除此而外,数据汞还能对设备起到一定的防雷保护作用。 变压器两脚加上信号电压(差模信号)时,经过磁路耦合作用在变压器的次级端感应出感生电压。对于信号电压,由于CMC两绕组同时流过的信号电流大小相等、方向相反,在CMC 的铁芯磁路中产生了方向相反的磁通,相互抵消,不影响差模信号传输。而此时CMT两绕组流过的则是大小相等,方向相同的电流,致使CMT的作用相当于一个大的电阻,阻碍差模信号的通过,对载波信号的传输影响极少。所以差模信号被直接耦合加到负载上。而对共模信号来说,主要是通过变压器的初、次级间的分布电容耦合到次级,而此时CMC两绕组流过的是大小相等、方向相同的电流,这时CMC相当于一个大的电阻,阻止共模电流的传输,而CMT两绕组则是流过大小相等、方向相反的电流,对共模信号相当于短路,这样共模电压基本上不会被传送,而被耦合到负载上。从而既能使载波信号被很好的传输,又能抑制共模干扰信号。 变压器的中间抽头。中间抽头为什么有些接电源?有些接地?这个主要是使用的phy芯片UTP(双绞线)口驱动类型决定的,有两种,如果是电压驱动的就要接电源;如果是电流驱动的就不用了,直接接个电容到地。为什么有些接2.5v?而有些又接3.3v呢?这个由PHY 芯片资料里规定的UTP端口电平决定。如果是2.5v的就上拉到2.5v,如果是3.3v的就上拉到3.3v。

网络变压器个人小结

网络变压器个人小结 LiuSH 各位,我们在设计路由和交换机的时候,在以太网PHY芯片和RJ45接口中间我们会用到一个很常用的器件——网络变压器,又叫做数据汞。(有一些网络变压器是集成在RJ45里面,要注意选型,目前我们少用到这一种) 网络变压器的主要作用就是信号传输、阻抗匹配、波形修复、信号杂波抑制和电压隔离等。 从理论上说,是可以不接这个网络变压器的,我们直接将PHY芯片和RJ45连上,设备也能正常工作,但是这时传输距离就会受到限制.当接了网络变压器后,其一,可以增强信号,使其传输距离更远;其二,使芯片端与外部隔离,抗干扰能力大大增强,而且对芯片增加了很大的保护作用,目前我们如果网口上面没加其它的保护芯片,有网络变压器时能过到2KV的静电和雷击;其三,当接到不同电平(如有的PHY芯片是2.5V,有的是3.3V,或1.8V)的网口时,不会对彼此设备造成影响。 如下面图所示,在发送差分线和接收差分线之间会并联两个49.9或者50Ω(精度1%)的终接电阻,这个电阻的作用是为了实现阻抗匹配,对于初次比1:1的变压器,其输入电阻和输出电阻之比也是1:1,这样并联的结果,在输出端看来就是100Ω的匹配电阻,现在我们所用的双绞线的特征阻抗大多是100Ω。

请大家注意,我们不同的芯片的SCH中,网络变压器的中心抽头有的接了3.3V 的电平,有的接了2.5V或者1.8V,有的悬空了。实际上这个主要与PHY芯片 UTP口驱动类型决定的。这种驱动类型有两种,电压驱动和电流驱动。 电压驱动的接电源,电流驱动的直接接电容到地即可。至于为什么接电源时,所接的电压会不同,这是由所用的PHY芯片规定的UTP端口电平决定的。所以对于不同的PHY芯片,网络变压器的中心抽头会有不同的接法,我们在进行设计时, 需要仔细查看芯片资料和参考设计。再次提醒,如果我们选用了电流型驱动的PHY,而外面网络变压器中间抽头接了电源,功能就会有影响,甚至不能使用!电源要接3.3V的,也不能接为2.5V和1.8V。请注意此点! 网口差分对的走线,以及网口滤波电容和中心抽头供电端磁珠型号以及网络变压器本身的共模压抑比的参数,将直接影响到板子网口端EMI的效果。这一部分在设计的时刻就要注意!

Ethernet_Transformer网络变压器的作用

网络变压器作用、原理及主要参数 前言 图1所示的网络变压器(Ethernet Transformer,也称数据汞/网络隔离变压器)模块是网卡电路中不可或缺的部分,它主要包含中间抽头电容、变压器、自耦变压器、共模电感。该变压器一般都安装在网卡的输入端附近。工作时,由收发器送出的上行数据信号从络变压器的Pin16-Pin15进入,由Pin10-Pin11输出,经RJ45型转接头,再通过非屏蔽双绞线送往服务器;服务器送来的下行数据信号经另一对非屏蔽双绞线和RJ45型转接头,由Pin7-Pin6进入,由Pin1-Pin2输出,然后送到网卡的收发器上。 本文将主要分析网络变压器的原理、主要参数及实现的功能。 图1:网络变压器电路图 功能 Ethernet Transformer主要实现以下三个功能: 1.满足IEEE 80 2.3电气隔离要求 2.无失真传输以太网信号 3.辐射发射的抑制 电气隔离 任何CMOS制程的芯片工作的时候产生的信号电平总是大于0V的(取决于芯片的制程和设计需求),PHY输出信号送到100米甚至更长的地方会有很大的直流分量的损失。而且如果外部网线直接和芯片相连的话,电磁感应(打雷)和静电,很容易造成芯片的损坏。 再就是设备接地方法不同,电网环境不同会导致双方的0V电平不一致,这样信号从A 传到B,由于A设备的0V电平和B点的0V电平不一样,这样可能会导致很大的电流从电势高的设备流向电势低的设备。 网络变压器把PHY送出来的差分信号用差模耦合的线圈耦合滤波以增强信号,并且通过电磁场的转换耦合到连接网线的另外一端。这样不但使网线和PHY之间没有物理上的连接而换传递了信号,隔断了信号中的直流分量,还可以在不同0V电平的设备中传送数据。 网络变压器本身就是设计为耐2KV~3KV的电压的。也起到了防雷保护作用。有些朋友的网络设备在雷雨天气时容易被烧坏,大都是PCB设计不合理造成的,而且大都烧毁了设备的接口,很少有芯片被烧毁的,就是变压器起到了保护作用。

网络变压器简介

网络变压器简介 网络变压器具体有T1/E1隔离变压器;ISDN/ADSL接口变压器;VDSL 高通/低通滤波器模块、接口变压器;T3/E3、SDH、64KBPS接口变压器;10/100BASE、1000BASE-TX网络滤波器;RJ45集成变压器;还可根据客户需要设计专用变压器。产品主要应用于:高性能数字交换机;SDH/ATM传输设备;ISDN、ADSL、VDSL、POE受电设备综合业务数字设备;FILT光纤环路设备;以太网交换机等等,如裕泰电子的YL18-2050S,YL18-3002S等比较常见! 数据泵是消费级PCI网卡上都具备的设备,数据泵也被叫做网络变压器或可称为网络隔离变压器。 它在一块网卡上所起的作用主要有两个,一是传输数据,它把PHY送出来的差分信号用差模耦合 的线圈耦合滤波以增强信号,并且通过电磁场的转换耦合到不同电平的连接网线的另外一端;一 是隔离网线连接的不同网络设备间的不同电平,以防止不同电压通过网线传输损坏设备。除此 而外,数据汞还能对设备起到一定的防雷保护作用。 编辑本段网络变压器在以太网中的作用 在以太网设备中,通过PHY接RJ45时,中间都会加一个网络变压器。有的变压器中心抽头接到地。而且接电源时,电源值又可以不一样,3.3V,2.5V,1.8V都有。这个变压器的作用分析如下: 1、中间抽头为什么有些接电源?有些接地?这个主要是与使用的PHY 芯片UTP口驱动类型决定的,这种驱动类型有两种,电压驱动和电流驱动。电压驱动的就要接电源;电流驱动的就直接接个电容到地即可!所以对于不同的芯片,中心抽头的接法,与PHY是有密切关系的,具体还要参看芯片的datasheet和参考设计了。 2、为什么接电源时,又接不同的电压呢?这个也是所使用的PHY芯片资料里规定的UTP端口电平决定的。决定的什么电平,就得接相应的电压了。即如果是2.5v的就上拉到2.5v,如果是3.3v的就上拉到3.3v。 3.这个变压器到底是什么作用呢,可不可以不接呢。从理论上来说,是可以不需要接变压器,直接接到RJ45上,也是能正常工作的。但是呢,传输距离就很受限制,而且当接到不同电平网口时,也会有影响。而且外部对芯片的干扰也很大。当接了网络变压器后,它主要用于信号电平耦合。其一,可以增强信号,使其传输距离更远;其二,使芯片端与外部隔离,抗干扰能力大大增强,而且对芯片增加了很大的保护作用(如雷击);其

网络变压器具体测试参数及详细说明

变压器、电感器、线圈等磁性元件各项测量参数说明 1.圈数比TR:初次级绕线的比例,检测变压器绕线匝数比及耦合系数。 2.相位PH:绕线方向。检测变压器主次级的绕线方向。 3.电感量Lx:电压与电流时间变化率的比例系数(e=L)。检测铁芯的导磁 系数μ、机械尺寸、完整性以及绝对绕线圈数。 4.电感量Lx重叠DC Bais:检测铁芯的磁饱和特性。 5.漏电感LK:漏磁束切割形成的等效电感量。检测铁芯的导磁系数μ以及绕线 形成的耦合系数。 6.品质因素Q:电感的感抗(2πfL)与电阻(ACR)之比。 7.线圈间分布电容量Cp:线圈间杂散静电容。检测线圈间的距离、绝缘材料及隔离设计。8.直流电阻DCR:铜线电阻。检测PIN焊点、铜线材料、设计线长、断短路等。 9.交流电阻ACR:铜线电阻加上磁滞损失及涡流损失造成的等效电阻。除了检 测铜线外,还检测铁芯材料的磁化及绝缘。 10.阻抗Zx:变压器的交流绝对阻抗。 11.平衡BL:变压器绕组中某两组之间的平衡测试。检测电感平衡、漏感平衡、电阻平衡。12.出脚短路PS:不导通出脚之间的短路。检测线圈间的漆包或焊锡造成的短路。 变压器测量常见问题处理 1. 变压器电感测量值与验收厂商之测量值相差较大,造成退货。 当生产商使用仪器与验收厂商所使用仪器系统不同时,若产品本身呈非线性特性或设定测试范围超 出线性范围 (生产或验收厂商),有可能因测试电流(磁场强度)大小不同而得到不同的测量结果。 处理方法为供求双方应使用相同测试电流模式。 2. 电感、直流电阻(DCR)或圈数比测量误差。 一般测量误差均来自接触不良或测试频率超过线圈之谐振频率。造成这种接触不良大概有以下 几种情形: ①变压器出脚变形、弯曲。处理方法为加强整脚作业或调整治具推力。 ②变压器出脚上附着绝缘漆。处理方法为测试前先进行去除油漆作业,保证出脚洁净。 ③治具气压不足,推柄松动或调整不妥。处理方法为定期检查气压,合理调整推柄距离。 ④治具弹片(探针)变形或沾附杂质污垢。处理方法为定期清理弹片(探针)表面或更换治 具。

2.3-电力变压器的参数与数学模型

2.3-电力变压器的参数与数学模型

电力变压器的参数与数学模型 2.3.1理想变压器 对于理想变压器,假定: 绕组电阻为零;因此绕组损耗I2R为零。铁心磁导率是无穷大,所以铁心磁阻为零。不计漏磁通;即整个磁通为铁心和一次侧绕组、二次侧绕组相交链的磁通。不计铁心损耗。 图2-20双绕组变压器内部结构图2-21 双绕组变压器示意图从安培和法拉第定律知: (2-46) 磁场强度矢量Hc 为 (2-47) 其中,磁场强度、磁感应强度和磁通量的关系为 由于理想变压器铁心磁导率为无限大,则磁阻R c近似为零。 (2-48) 上式可写为: 图2-21为双绕组变压器的示意图。 (2-49) 或者 图2-21中的标记点表示电压E1和E2,在标记点侧是+极,为同相。如果图2-21中的其中一个电压极性反向,那么E1与E2相位相差180o。 匝数比k定义如下:

理想单相双绕组变压器的基本关系为 (2-50) (2-51) 由推导可得两个关于复功率和阻抗的关系如下。图2-21中流进一次侧绕组的复功率为 (2-52) 代入(2-50)和(2-51) (2-53) 可见,流进一次侧绕组的复功率S1与流出二次侧绕组的复功率S2相等。即理想变压器没有有功和无功损耗。 如果阻抗Z2与图2-21中理想变压器的二次侧绕组相连,那么 (2-54) 这个阻抗,当折算到一次侧时,为 (2-55) 因此,与二次侧绕组相连的阻抗Z2折算到一次侧,需将Z2乘以匝数比的平方k2。 2.3.2实际双绕组变压器 1.简化条件 实际单相双绕组变压器,与理想变压器的区别如下: 计及绕组电阻;铁心磁导率为有限值;磁通不完全由铁心构成;计及铁心有功和无功损耗。 图2-22实际单相双绕组变压器的等效电路图 电阻串联于图中一次侧绕组,用于计及该绕组损耗I2R。电抗为一次绕组的漏电抗,串联于一次绕组用于计及一次绕组的漏磁通。这个漏磁通是仅与一次绕组交链的磁通的组成部分,它引起电压降落,对应且超前。漏电抗引起无功损耗。类似的,二次绕组中串联了电阻和电抗。 由于变压器铁心磁导率为有限值,式(2-48)中磁阻为非零。除以,化简后得到,

网络变压器

变压器几乎在所有的电子产品中都要用到,它原理简单但根据不同的使用场合(不同的用途)变压器的绕制工艺会有所不同的要求。变压器的功能主要有:电压变换;阻抗变换;隔离;稳压(磁饱和变压器)等,变压器常用的铁心形状一般有E型和C型铁心。一、变压器的基本原理图1是变压器的原理简体图,当一个正弦交流电压U1加在初级线圈两端时,导线中就有交变电流I1并产生交变磁通ф1,它沿着铁心穿过初级线圈和次级线圈形成闭合的磁路。在次级线圈中感应出互感电势U2,同时ф1也会在初级线圈上感应出一个自感电势E1,E1的方向与所加电压U1方向相反而幅度相近,从而限制了I1的大小。为了保持磁通ф1的存在就需要有一定的电能消耗,并且变压器本身也有一定的损耗,尽管此时次级没接负载,初级线圈中仍有一定的电流,这个电流我们称为“空载电流”。如果次级接上负载,次级线圈就产生电流I2,并因此而产生磁通ф2,ф2的方向与ф1相反,起了互相抵消的作用,使铁心中总的磁通量有所减少,从而使初级自感电压E1减少,其结果使I1增大,可见初级电流与次级负载有密切关系。当次级负载电流加大时I1增加,ф1也增加,并且ф1增加部分正好补充了被ф2所抵消的那部分磁通,以保持铁心里总磁通量不变。如果不考虑变压器的损耗,可以认为一个理想的变压器次级负载消耗的功率也就是初级从电源取得的电功率。变压器能根据需要通过改变次级线圈的圈而改变次级电压,但是不能改变允许负载消耗的功率。二、变压器的损耗当变压器的初级绕组通电后,线圈所产生的磁通在铁心流动,因为铁心本身也是导体,在垂直于磁力线的平面上

就会感应电势,这个电势在铁心的断面上形成闭合回路并产生电流,好象一个旋涡所以称为“涡流”。这个“涡流”使变压器的损耗增加,并且使变压器的铁心发热变压器的温升增加。由“涡流”所产生的损耗我们称为“铁损”。另外要绕制变压器需要用大量的铜线,这些铜导线存在着电阻,电流流过时这电阻会消耗一定的功率,这部分损耗往往变成热量而消耗,我们称这种损耗为“铜损”。所以变压器的温升主要由铁损和铜损产生的。由于变压器存在着铁损与铜损,所以它的输出功率永远小于输入功率,为此我们引入了一个效率的参数来对此进行描述,η=输出功率/输入功率。三、变压器的材料要绕制一个变压器我们必须对与变压器有关的材料要有一定的认识,为此这里我就介绍一下这方面的知识。1、铁心材料:变压器使用的铁心材料主要有铁片、低硅片,高硅片,的钢片中加入硅能降低钢片的导电性,增加电阻率,它可减少涡流,使其损耗减少。我们通常称为加了硅的钢片为硅钢片,变压器的质量所用的硅钢片的质量有很大的关系,硅钢片的质量通常用磁通密度B来表示,一般黑铁片的B值为6000-8000、低硅片为9000-11000,高硅片为12000-16000,2、绕制变压器通常用的材料有漆包线,沙包线,丝包线,最常用的漆包线。对于导线的要求,是导电性能好,绝缘漆层有足够耐热性能,并且要有一定的耐腐蚀能力。一般情况下最好用Q2型号的高强度的聚脂漆包线。3、绝缘材料在绕制变压器中,线圈框架层间的隔离、绕阻间的隔离,均要使用绝缘材料,一般的变压器框架材料可用酚醛纸板制作,层间可用聚脂薄膜或电话纸作隔离,绕阻间可用黄腊布作隔离。4、浸渍材料:变压器

网络变压器和连接器的设计及应用

《网络变压器设计原理和连接器应用》 连康科技有限公司培训教材 编制:宋迁审核:核准:

简介 A.变压器的最基本型式包括两组,绕有导线之线圈,并且彼此以电感方式耦合一起,当一交流 电流(具有某一己知频率)流于其中之一组线圈时,于另一组线圈中将感应出具有相同频率之 交流电压,而感应的电压大小取决于两线圈耦合及磁交链之程度,变压器区分为升压与降压 变压器两种,大部分的变压器均有固定的铁芯,其上绕有一次与二次的线圈. 变压器之主要构造可分为下述三项: ①铁芯由:铁钴、镍等合金之导磁材料构成,作为导磁回路籍以增强电磁感应作用,提高变压 器之电磁转换效率. ②线圈:以铜铝及其合金作成导电回路,围绕于铁芯之上,用来传送输入及输出之电流. ③绝缘物:包含各种固态、液态及汽态之不导电绝缘材料.如纸,纱,漆,陶瓷,树脂及 N2,CO2,SF6 等汽体.用以支持隔离导电回路及协助散热,冷却. 2.变压器分类: 依频率分为:①高频变压器②低频变压器③音频变压器 . 依材料分为:①矽钢片变压器②镍钢片变压器③IRON POWER变压器④KOOL变压器⑤ 矽钢卷变压器⑥Ferrite变压器. 依功能分为:①低频电源变压器②高压变压器③线性滤波器④镇流器⑤高频电源 变压器⑥电流变压器⑦DC/AC逆交变压器⑧网络变压器⑨通讯变压器⑩通信 变压器 (11)匹配变压器. 在通讯网络或局域网中,变压器经常被用在电路的物理层部份或模拟部份,主要起隔离、滤 波、阻抗匹配以及倒相作用,优化电路以求信号在传输过程中有最小的损失从而达到最佳的 信号传输效果。 近年来由于网络通讯的飞速发展,网络变压器发展尤为迅速,市场需求量十分巨大,在ISDN、 10/100/1000BASET以太网、ADSL/VDSL、T1/P1上都有大量的使用。 二.变压器的基本工作原理 1.器的基本原理图如(图二),当给变压器初级绕组加上电压Ui时,在该绕组中产生电流 i1,电流i1建立了沿铁芯磁路而闭合的磁通Ф0,该磁通同时也穿过次级绕组,并在次级绕 组中产生感应电动势E2。 按电磁感应定律可得:

有关网络变压器的问题点排除问题

有关网络变压器的问题点 1.RJ45端口,连接属性: Component Side RE F TX+RE F Solder Side 46RE F 71 3RJ-45 RX-RE F TX-RX+82 5 RJ45 的连接RJ45.1, RJ45.2, RJ45.3, RJ45.6做信号线连接,连接如下: RJ45.1----→RX+ RJ45.2----→RX- RJ45.3----→TX+ RJ45.4----→TX- 这种接法是802.3的标准的接线。现在很多芯片支持MDI/MDIX 的功能,即平行交叉自适应的功能,如果这种情况下芯片如下的接线方式也是可以的。 RJ45.1----→TX+ RJ45.2----→TX- RJ45.3----→RX+ RJ45.4----→RX- 剩下的RJ45.4,RJ45.5 RJ45.7 RJ45.8一般的接法是通过75欧姆的电阻穿上1000PF 的高压电容。称为BOB-Smith 电路,作用电磁兼容 2.网络变压器和RJ45的连接 网络变压器结构如下:

信号部分: RX+要求网络变压器RX部分的同名端,一般是指变压器中的线圈带有黑点的那端,如图的6脚 RX-要求接RX+的RX部分同组线圈的另一端,如图的8脚 TX+要求网络变压器TX+部分的同名端,一般是指变压器中的线圈带有黑点的那端,如图的6脚 TX-要求接TX+的TX+部分同组线圈的另一端,如图的8脚 对于RX+,RX-差分信号要求每根信号线下拉一个49.9或者51欧姆电阻在通过一个0.1uF电容接地,具体接法如下图: *差分对要接49.9欧姆或者51欧姆的作用:因为PCB板上单根线的电阻一般为50欧姆,差分线的两个之间的电阻为100欧姆,为了使信号输出最强要求在差分线输出的末端两个线之间加100欧姆的电阻,49.9+49.49=99.8欧姆,51+51=102欧姆和100欧姆电阻相近,这就是为什么要加这两个电阻的原因。要加0.1uF电容的作用是为了去除信号信号的杂音信号。 差分信号的波形为下图,如果用示波器能测量出如下标准波形的话,数据连接应该没有问题。 注意:现在有的芯片用的是电流驱动方式,如果是电流驱动的模式那么终端不需要加49.9欧姆的电阻,因为芯片内部已经集成了。 TX+波形图

网口变压器在以太网中作用

网口变压器的作用 1 、在以太网中的作用 在以太网设备中,通过PHY接RJ45时,中间都会加一个网络变压器。有的变压器中心抽头接到地。而且接电源时,电源值又可以不一样,3.3V,2.5V,1.8V都有。这个变压器的作用分析如下: 1、中间抽头为什么有些接电源?有些接地?这个主要是与使用的PHY芯片UTP口驱动类型决定的,这种驱动类型有两种,电压驱动和电流驱动。电压驱动的就要接电源;电流驱动的就直接接个电容到地即可!所以对于不同的芯片,中心抽头的接法,与PHY是有密切关系的,具体还要参看芯片的datasheet和参考设计了。 2、为什么接电源时,又接不同的电压呢?这个也是所使用的PHY芯片资料里规定的UTP端口电平决定的。决定的什么电平,就得接相应的电压了。即如果是2.5v的就上拉到2.5v,如果是3.3v的就上拉到3.3v。 3.这个变压器到底是什么作用呢,可不可以不接呢。从理论上来说,是可以不需要接变压器,直接接到RJ45上,也是能正常工作的。但是呢,传输距离就很受限制,而且当接到不同电平网口时,也会有影响。而且外部对芯片的干扰也很大。当接了网络变压器后,它主要用于信号电平耦合。其一,可以增强信号,使其传输距离更远;其二,使芯片端与外部隔离,抗干扰能力大大增强,而且对芯片增加了很大的保护作用(如雷击);其三,当接到不同电平(如有的PHY芯片是2.5V,有的PHY芯片是3.3V)的网口时,不会对彼此设备造成影响。 功能 一、电气隔离 任何CMOS制程的芯片工作的时候产生的信号电平总是大于0V的(取决于芯片的制程和设计需求),PHY输出信号送到100米甚至更长的地方会有很大的直流分量的损失。而且如果外部网线直接和芯片相连的话,电磁感应(打雷)和静电,很容易造成芯片的损坏。 再就是设备接地方法不同,电网环境不同会导致双方的0V电平不一致,这样信号从A传到B,由于A设备的0V电平和B点的0V电平不一样,这样可能会导致很大的电流从电势高的设备流向电势低的设备。 网络变压器把PHY送出来的差分信号用差模耦合的线圈耦合滤波以增强信号,并且通过电磁场的转换耦合到连接网线的另外一端。这样不但使网线和PHY 之间没有物理上的连接而换传递了信号,隔断了信号中的直流分量,还可以在不同0V电平的设备中传送数据。 网络变压器本身就是设计为耐2KV~3KV的电压的。也起到了防雷保护作用。有些朋友的网络设备在雷雨天气时容易被烧坏,大都是PCB设计不合理造成的,而且大都烧毁了设备的接口,很少有芯片被烧毁的,就是变压器起到了保护作用。 隔离变压器可满足IEEE802.3的绝缘要求,但不能抑制EMI。 二、共模抑制 在双绞线中的每一根导线是以双螺旋形结构相互缠绕着。流过每根导线的电流所产生的磁场受螺旋形的制约。流过双绞线中每一根导线的电流方向,决定每对导线发射噪音的程度。在每对导线上流过差模和共模电流所引起的发射

变压器产品详细参数

产品详细参数: ◆?产品介绍??Overview 该产品执行国家标准GB1094《电力变压器》和GB/T6451《三相油浸式电力变压器技术参数 ???????????????????????????????????????密封式 ???????????????????????????????????????性能水平代号 ???????????????????????????????????????三相

◆?产品特点??Features 节能:S11型比GB/T6451空载损耗平均降低30%,负载损耗平均降低25%,运行费用平均下使用寿命长:变压器油箱采用全密封结构,油箱与箱沿可用螺栓联接或焊死,变压器油不与

YB预装式箱式变电站(欧式箱变) 产品详细参数: ◆?产品介绍??Product?introduction

YB型箱式变电站又称欧式箱变,产品符合GB17467—1998《高低压预装式变电站》和IEC13作为一种新型供配电装置,它比传统土建变电站具有许多优越性:由于它体积小,占地面积凑,便于搬迁,因而大大缩短了基建的周期和占地面积,也减少了基建费用。同时,箱式变装简单,供电迅速.设备维修简单,无须专人值守,特别是它可以深入负荷中心,对提高供电能损失,增强供电的可靠性以及对配电网络改选都是十分重要的。箱变完成电能的变换、计量、补偿,系统的控制、保护及通讯功能。 YB型变电站由高压开关柜,低压配电屏,配电变压器及外壳四部分组合而成高压是空气负荷器为干式变压器或油浸式变压器。箱体采用了良好的隔热通风结构,外观美观大方,隔热性箱体设有上下通风的风道,户外隔射对变压器室及高低压室造成的温升可减少到最低限度。设温控强迫通风装置以及太阳温度自动控制装置。各独立单元装设完善的控制,保护,带电 ???????????????????????????????????????预装式 ◆?外形尺寸??Dimension

关于网络变压器的四项频率特性简介

关于网络变压器的四项频率特性简介 在国内外生产网络变压器各公司的产品介绍中,首先列出的都是各种型号网络变压器的插入损耗、回波损耗、交越干扰和共模抑制比等四项关于频率特性方面的指标。 之所以如此,是因为这四项指标中任何一项达不到要求都会造成网络通讯不顺畅或丢包现象。因此,弄清这四项指标的物理概念和检测方法是必要的。现对网络变压的这四项指的物理意义和测量方法作简明介绍,同时还将列出对常用的网络变压器的插入损耗、回波损耗、交越干扰和共模抑制比等指标检测的结果。 安装在网卡上网络变压器的电路图图l所示是安装在计算机内部网卡中的网络变压器电路图。位于图的中间部分的长方框为多个公司生产的一种典型的网络变压器。该变压器一般都安装在网卡的输入附近。工作时,由收发器送出的上行数据信号从络变压器的Pin16.Pin15进入,由Pin10-Pin11输出,经RJ45型转接头,再通过非屏蔽双绞线送往服务器;服务器送来的下行数据信号经另一对非屏蔽双绞线和RJ45型转接头,由Pin7-Pin6进入,由Pin1.Pin2输出,然后送到网卡的收发器上。 从图l中看到,网络变压器所处工作环境有两个特点:一是通过它的数据电压信号都是平衡信号,即两信号线上电压的参考点为地线,电压的幅度大小相等,极性相反;二是驱动网络变压器信号源的内阻和网络变压器所带负载电阻的阻值均为l00Ω,处在良好的阻抗匹配状态下。因为右边与网络变压器Pin10-Pin10和Pin7.Pin6相联接的非屏蔽双绞线的特性阻抗均为l00Ω.生产网络变压器的

公司在作产品出厂检测时,不可能把每一个产品都焊接到网卡上作实际应用的测试。因为这样检测过于麻烦,效率也低。因此研发既接近实际使用条件、检测又方便、效率又高的检测方法是十分重要的课题。 1网络变压器插入损耗的定义及其检测方法 从图l中看到,网络变压器是计算机服务器之间双向交流数据电压信号链条中的一个环节。信号通过这个环节时,不可避免的会有一些衰减。插入损耗就是衡量信号衰减程度的一项指标。对同一个网络变压器来讲,它对信号衰减程度与信号的频率有关。因此,插入损耗一般指的是网络变压器对信号衰减程度与信号频率之间的关系曲线。为了便于讨论,将图l网络变压器中传送上行数据电压信号的单元电路简化成图2所示电路。在图2中,用内阻为两个50Ω的等效电压源代替驱动电路,用100Ω电阻代替非屏蔽双绞线。图中V1表示在信号与负载电阻之间插入了网络变压器后的输出电压幅度。图3所示是信号源与负载电阻之间直接用两截短导线联接时的电路图。图中V2表示在信号源与负载电阻之间直接用两截短导线联接时的输出电压幅度。 插入损耗指的是图2中V1与图3中V2的比值。 一般插入损耗都用分贝(dB)来表示: 插入损耗=20Xlog(V1/V2) (1) 检测网络变压器插入损耗一般采用网络分析仪(例如HP 8712型网络分析仪)。网络分析仪内部配备有输出阻抗为50Ω、幅度恒定、频率随着时间线性变化的正弦波信号源。此信号源的信号从RF OUT 端输出。通过待测产品后的正弦波信号从网络分析仪RF IN输入。网络分析仪对从RF IN输入的正弦波信号进行检波,并将检波出来的与输入信号幅度成比例的电压信号数字化。数字化后的数据按照频率的顺序存入网络分析仪内部微型计算机内存的相应单元中。检测完成后,网络分析仪用这数据按照频率的顺序在屏幕上示出一条曲线。 网络分析仪的输入、输出阻抗均为50Ω,而且又是非平衡信号,因而不能直接与网络变压器相联接。在校正(Calibration)检测系统和检测产品时,必须在网络分析仪与网络变压器之间加上平衡非平衡50Ω/100Ω阻抗转换器。 图4所示是检测网络变压器TX单元电路插入损耗时的电路图。测完TX单元电路之后,再将图4中平衡--- 非平衡50Ω/100Ω阻抗转换器的相应接点转接到RX 单元电路的相应Pin脚上,再对RX单元电路进行检测。 在检测产品之前需要对检测系统进行校正。校正时,用两根短导线代替图4中的网络变压器。其中一根短导线联接到两个平衡非平衡50Ω/100Ω阻抗转换器上面的接头上,另一根联接到其下面的接头上。校正完成后,HP 8712把图4所示状态作为无损耗的参考标准。并在显示屏上示出一条插入损为0dB的水平线。因此人们习惯上把对测系统的正过称为“归零”。

2.3 电力变压器的参数与数学模型

电力变压器的参数与数学模型 2.3.1理想变压器 对于理想变压器,假定: 绕组电阻为零;因此绕组损耗I2R为零。铁心磁导率是无穷大,所以铁心磁阻为零。不计漏磁通;即整个磁通为铁心和一次侧绕组、二次侧绕组相交链的磁通。不计铁心损耗。 图2-20双绕组变压器内部结构图2-21 双绕组变压器示意图从安培和法拉第定律知: (2-46) 磁场强度矢量Hc 为 (2-47) 其中,磁场强度、磁感应强度和磁通量的关系为 由于理想变压器铁心磁导率为无限大,则磁阻R c近似为零。 (2-48) 上式可写为: 图2-21为双绕组变压器的示意图。 (2-49) 或者 图2-21中的标记点表示电压E1和E2,在标记点侧是+极,为同相。如果图2-21中的其中一个电压极性反向,那么E1与E2相位相差180o。 匝数比k定义如下:

理想单相双绕组变压器的基本关系为 (2-50) (2-51) 由推导可得两个关于复功率和阻抗的关系如下。图2-21中流进一次侧绕组的复功率为 (2-52) 代入(2-50)和(2-51) (2-53) 可见,流进一次侧绕组的复功率S1与流出二次侧绕组的复功率S2相等。即理想变压器没有有功和无功损耗。 如果阻抗Z2与图2-21中理想变压器的二次侧绕组相连,那么 (2-54) 这个阻抗,当折算到一次侧时,为 (2-55) 因此,与二次侧绕组相连的阻抗Z2折算到一次侧,需将Z2乘以匝数比的平方k2。 2.3.2实际双绕组变压器 1.简化条件 实际单相双绕组变压器,与理想变压器的区别如下: 计及绕组电阻;铁心磁导率为有限值;磁通不完全由铁心构成;计及铁心有功和无功损耗。 图2-22实际单相双绕组变压器的等效电路图 电阻串联于图中一次侧绕组,用于计及该绕组损耗I2R。电抗为一次绕组的漏电抗,串联于一次绕组用于计及一次绕组的漏磁通。这个漏磁通是仅与一次绕组交链的磁通的组成部分,它引起电压降落 ,对应且超前。漏电抗引起无功损耗。类似的,二次绕组中串联了电阻和电抗。 由于变压器铁心磁导率为有限值,式(2-48)中磁阻为非零。除以,化简后得到,

变压器的参数和数学模型

第二节变压器的参数和数学模型 ?双绕组变压器的参数和数学模型 ?三绕组变压器的参数和数学模型 ?自耦变压器的参数和数学模型 一.双绕组变压器的参数和数学模型 ?阻抗 ?电阻 变压器的电阻是通过变压器的短路损耗,其近似等于额定总铜耗。 我们通过如下公式来求解变压器电阻: (MV A)Rt—电阻(欧) ?电抗 在电力系统计算中认为,大容量变压器的电抗和阻抗在数值上接近相等,可近似如下求解:

Uk —阻抗电压(%),Un —额定电压(kV ),Sn —额定容量(MV A ) Xt —电抗 ? 导纳 ?电导 变压器电导对应的是变压器的铁耗,近似等于变压器的空载损耗,因此变压器的电导可如下求解: ?电纳 在变压器中,流经电纳的电流和空载电流在数值上接近相等,其求解如下: 二.三绕组变压器的参数和数学模型 ?按三个绕组容量比的不同有三种不同的类型: 100/100/100、100/50/100、100/100/50 ?按三个绕组排列方式的不同有两种不同的结构: 升压结构:中压内,低压中,高压外 降压结构:低压内,中压中,高压外 ?电阻 由于容量的不同,对所提供的短路损耗要做些处理 ?

?对于100/50/100或100/100/50 首先,将含有不同容量绕组的短路损耗数据归算为额定电流下的值。 例如:对于100/50/100 然后,按照100/100/100计算电阻的公式计算各绕组电阻。 2. 电抗 ?根据变压器排列不同,对所提供的短路电压做些处理:

一般来说,所提供的短路电压百分比都是经过归算的 三.自耦变压器的参数和数学模型 就端点条件而言,自耦变压器可完全等值于普通变压器,但由于三绕组自耦变压器第三绕组的容量总小于变压器的额定容量,因此需要进行归算。 对于旧标准: 对于新标准,也是按最大短路损耗和经过归算的短路电压百分比值进行计算。 第二章 电力系统各元件的特性和数学模型 一.电力线路的参数和数学模型 二.负荷的参数和数学模型 第三节 电力线路的参数和数学模型 ?电力线路结构简述 电力线路按结构可分为 架空线:导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等

网络变压器原理图和绕制方法及对插入损耗和回波损耗的影响

网络变压器原理图和绕制方法& &及对插入损耗和回波损耗的影响 随着互联网和局域网通讯速率的提高,对网络变压器频率特性,尤其是高频特性的要求也越来越高,例如近来BEL公司推出的用于万兆以太网的网络变压器,要求在200MHZ,400MHZ 600MHZ等频率点上其插入损耗相应地不超过1DB,1.5DB,2DB.要达到这样要求,除了选用高频率特性好的磁环,合理选择线圈的匝数外,还要研发,编制出一套使频率特性向高频延伸的制作工艺。因为,采用不同工艺制作出来的网络变压器,即使其电路原理图,所用材料,线圈的匝数等完全相同,其频率特性相差仍然很大。 在100MHZ至600MHZ频区,元器件的分布参数,引线的长短和走向,焊点的位置以及线圈是否浸滴轻漆或RTV(硅橡胶)等不大引人注意的因素都对网络变压器频率特性有影响。并且这些因素都是由电路的分布参数决定的,很难建立一个物理模型来进行精确计算。但是采用实验的方法,却很容易观察到它们对网络变压器频率特性的影响。 在网络变压器诸多频率特性中,插入损耗和回波损耗最为重要。插入损耗是表示网络变压器对通过它的信号衰减程度的指标。因此,在网络分析器屏幕上显示的插入损耗曲线越逼近0DB水平线,衰减越小。回波损耗是表示网络变压器对信号源内阻与负载电阻带来失配程度的指标。在网络分析器屏幕上显示的回波损耗曲线,相对于0DB 水平线越低,则阻抗匹配越好。因为在阻抗匹配良好的情况下,回波损耗曲线一般在-40DB以下。 下面以用于万兆以太网的网络变压器为例来介绍几个影响网络变压器插入损耗和回波损耗的制作工艺 1,网络变压器的原理图和绕制方法 图1所示是一个1;1的典型网络变压器的原理图,从原理图看到,网络变压器由变压器和扼流圈两部分组成。变压器是由绕在磁环上的带中心抽头的两组线圈组成。扼流圈是由绕在另一磁环上的无中心抽头的两组线圈组成,为了方便,人们习惯将原理图中的变压器称为T件,把扼流圈称为K件。

什么是网络变压器,网络变压器的基本作用,具体分类及其基本应用是什么

今天在这里,我们先对网络变压器做一个官方式的初步介绍,后续,我们将逐步简短的直白地剖析它的结构,用途及使用方法,以便更好的协助客户工程来了解辨别并使用这个产品 ———————————————————————————— 首先,我们来说说什么是网络变压器 网络变压器:一般在以太网设备中,通过PHY接RJ45时,中间都会加一个用以传输数据及电气隔离等功能的小器件,它通常也被称作为“数据汞”,也称为网络隔离变压器。 ————————————————————-—————— 网络变压器的基本作用: 在一块网络接口上,网络变压器会完成差模信号传输、电气电压隔离,阻抗匹配、波形修复、信号杂波抑制等等功能。

信号数据传输:网络变压器把PHY送出来的差分信号用差模耦合的线圈耦合滤波以增强信号,并且通过电磁场的转换耦合到不同电平的连接网线的另外一端以达到传输数据的目的。 电气电压隔离:本身变压功能用以隔离网线连接的不同网络设备间的不同电平,以防止不同电压通过网线传输损坏设备。 除此而外,数据汞还能对设备起到一定的防雷保护作用。 ———————————————————————— 网络变压器具体分类: T1/E1隔离变压器;ISDN/ADSL接口变压器;VDSL高通/低通滤波器模块、接口变压器;T3/E3、SDH、64KBPS接口变压器;10/100BASE(如华强盛H81601S)、1000BASE-TX(如华强盛H5008NL)网络滤波器;RJ45集成变压器; 等还可根据客户需要设计专用变压器。

———————————————————————————————— 网络变压器产品主要应用于:高性能数字交换机、路 由器、光端机、高清互动播放器、交互式机顶盒、ISDN、ADSL、VDSL、POE受电设备综合业务数字设备;FILT光纤环路设备;以太网交换机等等 ___________________________________________ _______________________ 以上,仅是对网络变压器官方式的初步介绍,后续,我们将逐步简短的直白地剖析它的结构,用途及使用方法,以便更好的协助客户工程来了解辨别并使用这个产品

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