Transformatoarele Ethernet de înaltă performanță sunt esențiale pentru a răspunde cerințelor dispozitivelor de rețea moderne și eficiente. Acestea asigură o transmisie de date fiabilă și sigură, optimizează calitatea semnalului și îmbunătățesc performanța generală a rețelei.
Fiecare dispozitiv conectat are nevoie de un procesor și de un canal de comunicație. Conexiunea dintre nivelurile digitale și analogice este realizată de un PHY (transceiver de nivel fizic), un circuit integrat din siliciu. Acesta acționează ca interfață fizică între cele două niveluri și, simplu spus, funcționează ca un transmițător de date cu izolare galvanică, care trimite și primește semnale digitale de mare viteză prin cabluri Ethernet către și de la alte dispozitive.
Dezvoltatorii de circuite LAN (rețele locale) se confruntă adesea cu necesitatea de a utiliza transformatoare de înaltă frecvență (HF) – transformatoare de impulsuri – ca parte a interfeței analogice din proiectele lor.
Figura 1: Mod de operare PoE. (Sursa: Pulse)
Transformatoare Ethernet
Aceste transformatoare sunt folosite pentru adaptarea impedanței, adaptarea tensiunii și/sau izolării, servind drept barieră între cablurile externe și circuitele digitale interne. Transformatoarele LAN de la Pulse oferă izolarea esențială necesară pentru a asigura funcționarea și comunicația corectă a rețelei, respectând în același timp standardele industriale stabilite de IEEE, conform specificației IEEE 802.3. Toate produsele LAN discrete de la Pulse sunt proiectate să funcționeze cu chipset-uri PHY de la diverși furnizori, în funcție de rata de transfer Ethernet dorită, de la 10Base-T (10 Mbit/s) la 10GBase-T (10 Gbit/s). Alegerea componentei potrivite este esențială, deoarece modulul trebuie să suporte transmisia de date Ethernet prin transformator fără a introduce întârzieri, distorsiuni sau zgomot suplimentar cauzat de EMI/EMC.
| Viteze de transfer de date – dispozitive LAN | 100Base-Tx, 1000Base-T, 2.5GBase-T, 5GBase-T, HDBase-T, 10GBase-T, și 25GBase-T |
| Viteze de transfer de date – pentru industria auto | 100Base-T1, 1000Base-T1, 10Base-T1 |
| Opțiuni de montare | THT, SMT, Pin-in-Paste, BGA |
| Opțiuni multiport | Single, Dual, Quad, Octal |
| Configurații de ambalare | PCMCIA și Low Profile |
| Intervale de temperatură | 0 … 70°C, –40 … +85°C / 105°C / 125°C |
Tabelul 1: Caracteristici cheie ale transformatoarelor Pulse
Se vorbește frecvent despre module atunci când, pe lângă transformator, în același ambalaj sunt incluse și bobine de filtrare (de exemplu, bobine de mod comun). Acestea blochează interferențele și zgomotul nedorit. Modulele oferă adesea și suport pentru alimentarea prin Ethernet (PoE), ceea ce permite transmiterea sigură a curentului continuu prin același cablu de rețea cu 8 fire, fie ecranat (STP – Shielded Twisted Pair), fie neecranat (UTP – Unshielded Twisted Pair), care transportă și semnalul de date Ethernet (Figura 1).
Notă red.: STP (pereche torsadată ecranată) oferă protecție suplimentară împotriva interferențelor electromagnetice printr-un strat de ecranare. UTP (pereche torsadată neecranată) este mai ieftin și mai flexibil, dar mai sensibil la zgomot electromagnetic.
Utilizare în rețele locale
O rețea locală (LAN) conține toate dispozitivele de conectare bazate pe Ethernet care se află într-un perimetru de aproximativ 100 de metri față de locația computerului principal sau a serverului. Dispozitivele conectate formează o rețea, dar este posibil ca acestea să nu partajeze aceeași sursă de alimentare sau aceeași masă comună. Pot apărea diferențe de potențial între dispozitivele conectate.
Semnalele de date digitale sunt transmise între dispozitive prin cablurile de rețea. Izolarea liniei de date previne degradarea semnalului, asigurând că “0” și “1” pot fi citite corect. Reducerea interferențelor și a zgomotului contribuie, de asemenea, la menținerea integrității semnalelor de date.
Transformatoarele asigură această izolare, eliminând efectele nedorite ale împământărilor flotante și păstrând validitatea semnalului de date digitale. Bobinele integrate suprimă zgomotul și contribuie la respectarea cerințelor EMC.
Transmisie simultană de date și energie
În combinație cu PoE, care permite transmiterea atât a datelor, cât și a energiei electrice prin intermediul unui cablu Ethernet, transformatoarele Ethernet de înaltă performanță sunt esențiale.
Transformatoarele LAN PoE nu furnizează direct curent continuu; ele susțin doar calea semnalului diferențial de date prin transformator și blochează trecerea curentului continuu. Alimentarea în curent continuu este injectată pe partea cablului extern și devine accesibilă prin intermediul unui punct de conexiune intermediar (center tap) al unei înfășurări a transformatorului. În consecință, transformatorul LAN gestionează curentul de sarcină PoE prin înfășurările sale, iar proiectarea modulului ține cont de acest aspect.
Figura 2: Nivelul cererii și al puterii de referință în funcție de tip, clasă și dispozitiv PoE. (Sursa: Pulse)
Inițial, existau două variante PoE cu două perechi de fire. Tipul de alimentare depindea de conexiune: modul A, în care alimentarea și semnalul erau combinate, sau modul B, în care alimentarea și semnalul erau separate. În prezent, accentul se pune pe soluții cu patru perechi de fire – Type 3 (putere ridicată, 60 W) și Type 4 (putere ridicată, 90 W) – care cresc semnificativ capacitatea de încărcare a fiecărei conexiuni (figura 2).
Transformatoare Ethernet pentru aplicații de înaltă performanță
Pulse a lansat cele mai noi componente LAN discrete, seriile HBxxxxHLT și HXBxxxxHLT. Ambele serii oferă o tensiune de izolare ridicată (până la 1.500 V RMS), pierderi reduse și un design compact. Sunt robuste și potrivite pentru medii solicitante. Fiecare modul SMT include combinațiile necesare de transformator de izolare și bobină de mod comun pentru a respecta standardele IEEE 802.3 pentru rate de date de 10/100Base-TX, 1000Base-T, 2,5/5GBase-T și 10GBase-T. Acest lucru le face deosebit de potrivite pentru aplicații Ethernet de înaltă performanță (figura 3).
Figura 3: Domenii de aplicare ale modulelor LAN discrete de la Pulse. (Sursa: Pulse)
Seria HBxxxHLT acoperă intervalul de temperatură comercial, de la 0 la 70 °C. Seria HXBxxxxHLT este proiectată pentru aplicații industriale și pentru medii exterioare care necesită un interval de temperatură extins, de la –40 la +85 °C. În plus, seriile HB/HXB acceptă Power over Ethernet (PoE) și pot furniza până la 90 W DC prin cabluri Ethernet cu 4 perechi. Aceste serii oferă o compatibilitate electromagnetică (EMC) excelentă și reduc interferențele electromagnetice (EMI), permițând astfel o comunicație de date stabilă și lipsită de interferențe.
Tabelul 2: Selecție de produse din noua serie HB/HXB (Sursa: Pulse)
Un alt avantaj: componentele LAN discrete sunt fabricate pe linii de producție înalt automatizate și rentabile. Nivelul ridicat de automatizare asigură scalabilitate, consistență și calitate superioară a componentelor. Tabelul 2 prezintă o selecție de produse din noua serie.
Autori:
Daniele Carnevale, Corporate Product Sales Manager Inductors
Jochen Neller, Technical Expert Inductors
Rutronik | https://www.rutronik.com
Glosar de termeni
- PHY (Physical Layer Transceiver) – circuit integrat care asigură interfața de nivel fizic între mediul de transmisie (cablu Ethernet) și partea digitală a sistemului.
- Transformator de impulsuri (Pulse Transformer) – transformator de înaltă frecvență utilizat pentru izolare galvanică, adaptarea impedanței și reducerea zgomotului în comunicațiile Ethernet.
- PoE (Power over Ethernet) – tehnologie ce permite transmiterea simultană de energie electrică și date printr-un singur cablu Ethernet.
- STP (Shielded Twisted Pair) – cablu torsadat ecranat.
- UTP (Unshielded Twisted Pair) – cablu torsadat neecranat.
- Center tap (punct de conexiune intermediar) – ieșire intermediară a unei înfășurări de transformator, utilizată în cazul PoE pentru injectarea/recepția curentului continuu.
- EMC (Electromagnetic Compatibility) – compatibilitatea electromagnetică, adică abilitatea unui dispozitiv de a funcționa corect în mediu electromagnetic fără a genera interferențe.
- EMI (Electromagnetic Interference) – interferențe electromagnetice ce pot afecta funcționarea corectă a circuitelor.