以太网接口设计方案.doc

以太网接口EMC设计方案
一、 接口概述
RJ45以太网接口是现在应用最广泛通讯设备接口, 以太网口电磁兼容性能关系到通讯设备稳定运行。赛盛技术应用电磁兼容设计平台（EDP）软件从接口原理图、 结构设计, 线缆设计三个方面来设计以太网口EMC设计方案。
二、 接口电路 原理图EMC设计
本方案由电磁兼容设计平台（EDP）软件自动生成
百兆以太网接口2KV防雷滤波设计

图1 百兆以太网接口2KV防雷滤波设计
接口电路设计概述:
本方案从EMC原理上, 进行了相关抑制干扰和抗敏感度设计; 从设计层次处理EMC问题; 同时此电路兼容了百兆以太网接口防雷设计。
本防雷电路设计可经过IEC61000-4-5或GB17626.5标准, 共模2KV, 差摸1KV非屏蔽平衡信号接口防雷测试。
电路EMC设计说明:
（1）
电路滤波设计关键点:
为了抑制RJ45接口经过电缆带出共模干扰, 提议设计过程中将常规网络变压器改为接口带有共模抑制作用网络变压器, 此种变压器示意图以下。

图2 带有共模抑制作用网络变压器
RJ45接口NC空余针脚一定要采取BOB-smith电路设计, 以达成信号阻抗匹配, 抑制对外干扰作用, 经过测试, BOB-smith电路能有10个dB左右抑制干扰效果。
网络变压器即使带有隔离作用, 不过因为变压器首次级线圈之间存在着多个pF分布电容; 为了提升变压器隔离作用, 提议在变压器次级电路上增加对地滤波电容, 如电路图上C4-C7, 此电容取值5Pf~10pF。
在变压器驱动电源电路上, 增加LC型滤波, 抑制电源系统带来干扰, 如电路图上L1、 C1、 C2、 C3, L1采取磁珠, 经典值为600Ω/100MHz, 电容取值0.01µF~0.1µF。
百兆以太网设计中, 假如在不影响通讯质量情况, 合适减低网络驱动电压电平, 对于EMC干扰抑制会有一定帮助; 也能够在变压器次级发送端和接收端差分线上串加10Ω电阻来抑制干扰。
（2）
电路防雷设计关键点:
为了达成IEC61000-4-5或GB17626.5标准, 共模2KV, 差摸1KV防雷测试要求, 成本最低设计方案就是变压器初级中心抽头经过防雷器件接地, 电路图上D1能够选择成本较低半导体放电管, 不过要注意“防护器件标称电压要求大于等于6V; 防护器件峰值电流要求大于等于50A; 防护器件峰值功率要求大于等于300 W。注意选择半导体放电管, 要注意器件“断态电压、 维持电流”均要大于电路工作电压和工作电流。
依据测试标准要求, 对于非屏蔽平衡信号, 不要求强制性进行差模测试, 所以对于差模1KV以内防护要求, 能够经过变压器本身绕阻来防护能量冲击, 不需要增加差模防护器件。

接口电路设计备注:
假如设备为金属外壳, 同时单板能够独立划分出接口地, 那么金属外壳与接口地直接电气连接, 且单板地与接口地经过1000pF电容相连。

三、 连接器设计
本方案由电磁兼容设计平台（EDP）软件自动生成
RJ45金属连接器RJ45信号排序设计

图1 百兆以太网连接器结构方案
连接器与机体搭接方法:
（1） 面板开孔时采取精密铣削加工技术, 使孔眼形状更适合连接器放置, 避免孔眼切削不正确地方出现缝隙, 进而降低电磁干扰辐射; 经过测试证实, 正确铣削开孔加工能够提升12~18%电磁兼容性;
（2） 机体与百兆以太网金属连接器之间接合处要增加弹片, 使二者接合时保持良好导电性能。具体搭接方法如上图所表示:
四、 线缆设计
本方案由电磁兼容设计平台（EDP）软件自动生成
百兆以太网接口信号线缆
线缆设计要求: RJ45金属连接器 常规型

图1 RJ 45信号电缆
电缆设计:
（1） RJ 45信号电缆采取网状编织屏蔽层屏蔽方法, 且网状编织层编织密度要求大于90%;
（2） 内部组线时, 差分电缆采取双绞传输, 双绞绞距通常为信号电缆线径3倍; 组线方法如上图所表示:
（3） 电缆两端需要增加磁环处理, 磁环内径与电缆外径要紧密结合, 尽可能选择厚长型磁环。
走线设计:
（1） RJ 45电缆走线时要求远离其她强干扰源, 如电源模块;
（2） 电缆走线最好单独走线或与其她模拟以及功率线缆保持10cm以上距离, 切不可与其她线缆一起混合捆扎。

图2 RJ45金属连接器搭接
屏蔽层与金属连接器搭接:
（1） 屏蔽电缆屏蔽层要求与金属连接器进行360°搭接; 搭接方法如上图:
（2） 屏蔽电缆屏蔽层要避免出现单独“尾巴”现象。
五、 结束语
电磁兼容设计平台（EDP）, 依据最专业EMC教授方案知识库, 快速输出符合产品设计要求指导性EMC处理方案。即是工程师身边产品设计、 学习助手, 又是企业EMC技术方案库, 是产品电磁兼容性能确保。