Amphenol UbiSwitch Compact 11 Port Module：小身材大能量的以太網交換機模塊

在電子設備的海洋中，以太網交換機模塊是構建網絡連接的關鍵部件。今天，我們要深入了解的是Amphenol的UbiSwitch Compact 11 Port Module，一款專為惡劣環境設計的緊湊型以太網交換機模塊。

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一、產品概述

UbiSwitch模塊集成了8個1GBASE - T端口和3個10G MAC端口，是一個模塊化的板卡，需要與底板配合使用，以提供電源和連接器擴展。它可以通過定制底板設計成為任何靈活以太網系統的核心。如果搭配UbiConn板使用，它能提供即插即用的以太網交換解決方案，包含8個1Gbps PHY端口和3個10Gbps SFP +端口，且無需任何配置或軟件即可運行。但如果使用的定制底板在10G MAC端口上采用了不同的以太網硬件，則需要修改其固件才能正常運行，可通過靜態固件配置或使用交換機管理軟件通過串口進行動態配置。

框圖

二、產品特性

（一）端口特性

1. 自動MDI - X交叉和極性校正：8個10/100/1000BASE - T端口支持自動MDI - X交叉和極性校正，無需外部交叉電纜，方便快捷。
2. 自動協商：所有端口都支持與連接設備進行自動協商，以實現最大速度，這是默認配置，也可通過交換機配置禁用。

（二）配置特性

1. 雙配置方式：板載STM32微控制器，支持靜態固件配置和動態串口配置。
2. 靜態配置跳線：有三個板載焊接跳線，可用于靜態（現場）固件配置，無需軟件干預，通過焊接跳線可設置多達八種不同的配置。

（三）其他特性

即插即用功能：與UbiConn（或功能等效的板卡）配合使用時，無需配置即可使用。

三、規格參數

（一）電氣參數

1. 電壓輸入：5V至60V DC（絕對最大65V），能適應較寬的電壓范圍，適用于不同的電源環境。
2. 支持協議：支持10BASE - T、100BASE - TX、1000BASE - T、2.5GBASE - T、5GBASE - T、10GBASE - T、1GBASER等多種協議，兼容性強。
3. 功耗：最大4.6W，相對較低的功耗有助于降低系統整體能耗。

（二）物理參數

1. 重量：僅20克，小巧輕便，便于集成到各種設備中。
2. 尺寸：42mm x 42mm x 9.8mm（無散熱片），體積小巧，節省空間。

（三）溫度參數

1. 工作溫度：-70°C至+110°C，能在極端溫度環境下正常工作。
2. 存儲溫度：-70°C至+125°C，具有良好的溫度適應性。

四、操作說明

（一）電源與連接

UbiSwitch設計用于惡劣環境，標稱電源電壓為24V，但能在5V至60V的電壓下工作。使用時，需先將板卡與底板配合，然后施加5至60V的輸入電壓。若使用UbiConn底板（或在10G端口上集成了SFP的任何底板），UbiSwitch將在所有11個端口上作為非管理型交換機立即開始工作，無需任何配置；若使用不同的底板，尤其是在10G端口上使用不同的10G媒體時，則需要通過靜態固件更新或動態串口配置進行配置。

（二）端口特點

1. 8個1G端口：支持自動協商和自動MDI - X，能自動與連接設備協商以達到最高鏈路速度，并自動確定是否需要交叉線。
2. 3個10G MAC端口：需要物理層收發器（PHY）將MAC層接口轉換為現場級接口，如10BASE - T或10GBASE - R。默認情況下，這些端口配置為以SFI模式作為10GBASE - R運行，連接到外部SFP時無需配置；使用不同PHY時需要特定配置。

（三）其他接口

1. 串口：允許用戶向設備發送和接收命令，直接連接到STM32微控制器，可運行自定義解析器固件，將人類可讀的串口命令解析為低級SMI命令來配置交換機，還能將串口命令存儲在EEPROM上，實現非易失性配置。
2. SMI端口：主要用于調試，不建議用于交換機配置，因為接口不可讀，且命令在電源循環后無法存儲。

五、環境性能

UbiSwitch采用固態冷卻技術，防止移動部件機械故障；使用0.8mm間距的可堆疊連接器，增加信號之間的間隙。通過了Mil - STD - 810G測試，包括低壓（海拔）、高溫、低溫、溫度沖擊、濕度、振動等測試，能在惡劣環境下穩定工作。

六、軟件與配置

截至2024年5月，UbiSwitch可以運行配置軟件。Revision C型號（BB - UBS - C - 1）已預裝固件，Revision B（BB - UBS - B - 1）型號需要手動上傳固件。在非管理型應用中使用UbiSwitch時，無需配置，只需連接子板、施加輸入電壓并連接下游設備即可。

七、散熱考慮

（一）散熱需求

UbiSwitch的主交換芯片在滿載條件下會散發大量熱量，建議使用散熱片解決方案。

（二）散熱特性參數

不同條件下的熱阻和熱特性參數不同，如在JEDEC 3in.x 4.5 in 4層PCB無氣流情況下，熱阻θJA為22.28°C/W；有不同氣流速度時，熱阻會相應降低。

（三）溫度計算

不同散熱條件下的溫度計算結果差異較大。無散熱片且無氣流時，結溫較高；使用包含的散熱片且無氣流時，估計結溫約為70°C。

八、組裝與安裝

（一）所需硬件

包括UbiSwitch模塊、UbiSwitch散熱片、UbiSwitch底板、導熱膏（推薦TC4 - 10G）、2個M3 pan頭機螺絲（10mm長度）、2個M3 pan頭機螺絲（20mm長度）、4個M3六角螺母、4個2mm尼龍墊圈。

（二）組裝步驟

1. 在UbiSwitch模塊的主芯片頂部添加導熱膏。
2. 確定散熱片的正確極性，確保其與UbiSwitch上較高的電路對齊。
3. 將兩個M3 12mm機螺絲穿過散熱片上的兩個孔，并放置兩個墊圈。
4. 在底部添加六角螺母。
5. 將UbiSwitch模塊+散熱片組件安裝到UbiSwitch底板上。
6. 在其余安裝孔上添加墊圈和螺絲。
7. 在兩個剩余的螺絲上添加六角螺母，將UbiSwitch模塊固定到UbiSwitch底板上。

Amphenol UbiSwitch Compact 11 Port Module以其豐富的功能、良好的環境適應性和靈活的配置方式，為以太網交換應用提供了一個優秀的解決方案。在實際設計中，電子工程師們可以根據具體需求，充分發揮其優勢，構建出穩定、高效的網絡系統。大家在使用過程中有沒有遇到過類似模塊的特殊問題呢？歡迎在評論區分享交流。