網絡變壓器的工作原理

網絡變壓器又稱“數據汞”，或網絡絕緣變壓器。

在網絡接口中起到兩個主要作用：一是通過將差模耦合和線圈耦合相結合的過濾器，增強PHY傳輸的差分信號的數據傳輸，并將電磁場轉換為不同電平連接線的另一端。二是隔離線連接到不同網絡設備之間的不同電平，為防止不同的電壓通過網絡線路傳輸，從而損壞設備。此外，數據汞在設備防雷方面也可以發揮作用，主要用于網絡交換機、路由器、網卡、集線器內部，起到信號通信、高壓絕緣、電網變壓器電阻匹配、電磁干擾抑制等作用。

網絡變壓器通常有兩種驅動方式：電壓驅動和電流驅動。

01

電流驅動方式

等效電路圖如下圖：

這是一個較早的驅動程序，僅適用于10M和100M網絡。

通過調整恒流源和電流的大小，可以改變載波頻率。當電流驅動方法連接到變壓器時，變壓器中間插頭必須連接到應變電壓（產生偏置和電流感）。上拉電壓由PHY芯片決定。一般有1.8V和2.5V。只需閱讀PHY芯片的數據手冊。

02

電壓驅動方式

這是目前常用的控制方法，不僅可以應用于10M和100M網絡，還可以應用于千兆網絡。千兆PoE網絡的電源也基于這一原理，就像電壓源調整電壓以實現載波變化一樣。當電壓驅動方法連接到變壓器時，變壓器的中心引腳不需要連接到電壓，但可以直接連接到電容器的地。典型的電壓控制模式如下：

它的等效電路如下：

為什么要接網絡變壓器？

事實上，變壓器理論上不起作用，但風險太大。網絡變壓器的優點如下：

1.增加傳輸距離。PHY芯片驅動器的功率有限，當網絡線長時，信號到達接收端，信號可能會衰減到不再工作的程度。但在添加網絡變壓器后，通過變壓器輸出，驅動能力顯著提高，允許信號進一步傳輸。

2.減少接收PHY芯片時的干擾。接收器和發射機以及網絡變壓器相當于將PHY與網絡線路隔離。網絡線路暴露在室外，容易受到各種干擾，無絕緣，PHY芯片的數字輸出容易不穩定。

3.改進PHY芯片的接收和傳輸終端的兼容性。如果PHY接收器使用3.3V，而PHY發射機使用5V，則兩者之間的電平信號在沒有網絡變壓器的情況下不兼容。網絡變壓器可以確保信號正常傳輸，而不考慮接收和傳輸時使用的電壓。

由此分析：

可以注意到，共形電感器位于不同的位置：一個位于電纜端部，另一個位于PHY端部。

注意：

PHY側比電纜側更貴，可能是因為不常用。

電流型的PHY不建議使用在PHY末端的網絡變壓器，這可能導致網絡關閉。電壓型的PHY沒有關系。

@100kHz，0.1V，8mA直流偏置350uhmin。

網絡變壓器制造商的產品插頭將使用開路OCL電感：表明頻率為100kHz、振幅為0.1V的正弦信號電壓將檢測電感大于350uH、線圈供電加上8mA直流偏移的網絡變壓器的開路OCL電感。

為什么這樣呢？有兩個原因：

1.制造商必須向線圈添加8mA直流偏移檢測條件的原因是，在局域網運行期間，網絡變壓器，由于正極性和負極性矩形數據脈沖的數量不同，在網絡變壓器線圈內自動產生不超過8mA的直流或慢偏移，線圈內的直流或慢速偏移降低了線圈的OCL，OCL下降使平屋頂傾斜矩形數據脈沖，而當平屋頂高度傾斜時會發生誤差，產生誤碼。

2.另一方面，最近在網絡變壓器傳送數據信號的同時還要利用它向數十米以外的電子設備輸送直流電壓（POE供電系統）。PoE電流相對較大，可以達到安培量級。PoE電流也是網絡變壓器內層壓器的連續或緩慢移動。電流緩慢偏移可能導致電感器電感降低，從而改變網絡變壓器消除電磁干擾的能力。

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審核編輯：劉清