【導讀】邊緣對更高數據速率的需求日益高漲。隨著攝像機和視頻係統的占用空間不斷減小，及其在安全、安防和質量應用中的普及，它們的采用量大幅增加，從而推高了數據速率的需求。另外
，高速數據記錄設備、嵌入式Web服務器和監控係統等其它係統也對及時的數據傳輸提出了要求。

隨著網絡中的節點數量不斷增加，用戶保留現有生態係統的意願就更加堅定。以太網協議和安全層，以及眾所周知的安裝
、維護和管理流程可有效降低網絡的總擁有成本(TCO)，優化投資回報率(ROI)。

工業應用重點關注10Mbps的網速，因為這足以解決當前大多數現場總線應用中的數據速率和覆蓋範圍問題。本期推文為您介紹針對10Base-T1L應用，TDK可提供的廣泛電感器係列產品，包括共模扼流圈(CMC)、隔離電感器(隔離耦合電感器)和差模電感器(DMI)。

在工業應用中，有時也將工業以太網稱為單對以太網(SPE)，往往容易和常規以太網混淆。這種架構源於傳統局域網(LAN) 應用中的標準，其中使用兩對或四對雙絞線分別以100Mbps(兆比特每秒)或1000Mbps(兆比特每秒)的速度傳輸數據。SPE僅使用一對雙絞線，通信速度介於10Mbps至10Gbps之間，並且每根電纜都遵循專用標準(表1)。

表1：IEEE-802.3規定的物理層標準

表2列出了IEEE802.3cg標準中“表104-1”和IEEE802.3bu標準中“表104-1a”規定的不同功率等級。前者規定的最小的功率等級為10級，電源接口處的最大電流為92mA，因此受電設備的最大平均功率為1.23W；後者規定的最大功率等級為15級，相應電流為1579mA，受電設備的最大平均可用功率為52W。

表2：IEEE802.3cg標準規定的功率等級

各定義

PI = Power Interface

PD = Powered Device

PSE = Power Sourcing Equipment

VPSE = Voltage at the PSE PI

VPSE OC = Open circuit voltage at the PSE PI

IPI max. = Maximum current flowing at the PSE and PD PI

Pclass min. = Minimum average available output power at the PSE PI

PPD max. = Maximum average available power at the PD PI

根據應用的功率需求和安全要求，可能需要不同的架構。第一種選擇是僅將10Base-T1L用於控製和傳感或動作元件之間的數據傳輸
，此時隻需一個共模扼流圈(CMC)(如下圖1)。

圖1

第二種選擇電力傳輸，包括共模扼流圈(CMC)和差模電感器(DMI)。其qi中zhong差cha模mo電dian感gan器qi可ke根gen據ju所suo需xu的de電dian力li水shui平ping和he傳chuan輸shu的de電dian流liu進jin行xing選xuan擇ze，因yin此ci不bu同tong的de應ying用yong會hui用yong到dao不bu同tong的de型xing號hao。對dui於yu大da電dian流liu應ying用yong，需xu使shi用yong更geng大da的de電dian感gan器qi；而對於小電流的檢測或動作設備

，應首選高度更低和占用空間更小的電感器(如圖2)。

圖2

第三種選擇針對安全至關重要且需要電流隔離的區域。對於這類工況，除了共模扼流圈(CMC)和差模電感器(DMI)，還會用到隔離變壓器或耦合電感器來防止兩個元件之間不必要的電流流動(如圖3)。

圖3

在實際應用中，可能會用到上述所有選擇。而圖4顯xian示shi的de實shi施shi案an例li中zhong，則ze是shi從cong頂ding層ceng安an裝zhuang在zai控kong製zhi室shi的de係xi統tong開kai始shi。這zhe裏li通tong常chang無wu需xu隔ge離li，但dan使shi用yong了le共gong模mo扼e流liu圈quan和he潛qian在zai的de差cha模mo電dian感gan器qi。由you於yu存cun在zai骨gu幹gan網wang服fu務wu連lian接jie，以yi及ji偶ou爾er的de雲yun端duan連lian接jie
，因yin此ci需xu用yong到dao多duo種zhong速su度du級ji別bie(最高達1Gbps)和技術(如10Base-T1S、100Base-T1、100Base-TX和1000Base-T)。

下一層是連接不同現場開關的近場通信。此應用中會用到數百米至1000米長的電纜，需強製實施電隔離，還需對大功率電源實施共模濾波器和差模電感器。

zuihouyibufenshixianchangkaiguandaochuanganqihezhixingqidelianjie。yaoqiuyushangyicengxiangsi，danfuzaizhongshiyongdechamodianganqidechicunkenenggengxiao
，yinweimeigeshebeidexiaohaodianliutongchangbuchaoguo300mA。

圖4

為減少不必要的ESD脈衝影響，可能還會用到其他元件，比如雙向TVS二(er)極(ji)管(guan)具(ju)有(you)容(rong)量(liang)低(di)的(de)優(you)點(dian)，適(shi)合(he)高(gao)速(su)應(ying)用(yong)。此(ci)外(wai)，由(you)於(yu)它(ta)們(men)具(ju)有(you)響(xiang)應(ying)快(kuai)的(de)特(te)點(dian)，能(neng)極(ji)大(da)地(di)縮(suo)短(duan)高(gao)壓(ya)事(shi)件(jian)響(xiang)應(ying)時(shi)間(jian)。而(er)電(dian)容(rong)器(qi)可(ke)防(fang)止(zhi)電(dian)流(liu)流(liu)過(guo)隔(ge)離(li)耦(ou)合(he)電(dian)感(gan)的(de)一(yi)個(ge)線(xian)圈(quan)，減(jian)少(shao)不(bu)必(bi)要(yao)的(de)功(gong)率(lv)損(sun)耗(hao)。此(ci)外(wai)，針(zhen)對(dui)安(an)全(quan)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)的(de)環(huan)境(jing)應(ying)用(yong)
，還(hai)可(ke)增(zeng)加(jia)額(e)外(wai)的(de)隔(ge)離(li)。

功率等級10至14定義的電流高達600mA。在這些場景中，需用到所謂的PHY側注入，即意味著要注入電流，因此應在PHY和共模扼流圈之間放置差模電感器
，以確保共模扼流圈能耐受相應的電流。

圖 5：功率等級10-14的電路設置

物料清單

產品圖

功率等級15定義的電流遠高於其他等級

，高達1500mA。在這些場景中，若使用線路側注入(即電源注入)，則應在共模扼流圈和連接器之間放置差模電感器。此時可選用尺寸更小的共模扼流圈，因為它隻需傳輸信號無需傳輸電力。

 圖 6：功率等級15的電路設置

物料清單

產品圖

以下是TDK可提供的產品陣容。如圖3中的電路圖所示
，它由一個隔離耦合電感器
、一個共模扼流圈和一個功率電感器組成，其中每個功率電感器均為表2中指定的功率等級。此外，下表也列出了APL的功率等級。

以上就是單對以太網相關的知識和TDK的產品介紹，如果您想了解更多，點擊“閱讀原文”即可查看。若您對我們的產品有任何疑問，請點擊菜單欄的“聯係我們”進行谘詢或者發送您的疑問至product@tdkchina.com，謝謝！

來源：TDK

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