CN106797093B - 用于10gbase-t以太网的以太网供电 - Google Patents

Abstract

用于10GBase‑T以太网的以太网供电（PoE）接口包括至少一个通信通道以太网接口，其包括具有用于耦合直流（DC）功率的中心抽头的自耦变压器。自耦变压器和共模扼流圈（一些实施例中的）的环形铁芯的几何形状以及电线绞合、电线分布和电线布线的组合允许通过增加耦合和减少跨电线的电容来最大化直到或大于500MHz的带宽针对10GBase‑T性能，并且导致满足预期的标准的回波和插入损耗以及OCL。

Description

用于10GBASE-T以太网的以太网供电

相关申请的交叉引用

这些申请要求于2014年8月20日提交的题为“Winding Methodology for 10 GBTPower Insertion”的美国临时专利申请号62/039,603的优先权，并且其全部内容通过引用并入本文以用于所有目的。

技术领域

本发明大体上涉及以太网供电，并且更具体地涉及在10GBase-T以及10Base-T、100Base-T和1000Base-T以太网网络中的功率的插入。

背景技术

10千兆比特（10GBase-T）以太网是10Base-T、100Base-T和1千兆比特（lGBase-T）以太网之后的最新一代以太网。10GBase-T允许以10,000 Mbps或10 Gbps的速度传递数据。10GBase-T被设计为在广泛可用的CAT 5或CAT 5E双绞线电缆之上运行。CAT 5电缆具有四个双绞线对，其中仅两个被用于10Base-T或100Base-T。为了实现更高的传输速度，lGBase-T和10GBase-T以太网网络使用所有四对双绞线来传输数据。

以太网供电（PoE）是其中除了数据之外电功率也通过以太网电缆布线传递的系统。这使得能够消除单独的电缆仅用于功率使用，有利于单个电缆（例如，经由CAT 5/5E电缆）向诸如无线接入点之类的设备提供数据连接和电功率二者，从而导致在安装成本中的大量节省。消除了针对在受电设备位置处的AC功率和DC变压器的需要。

存在向以太网网络馈送功率的两种不同方式，即，备用对功率和幻像功率。在幻像功率馈送中，电压耦合到携带数据信号的电线对。由于双绞线以太网使用差分信令，所以可以在携带数据的同一电线对上供应功率。在备用对功率馈送中，电压耦合到未使用或备用电线对，即，不携带数据的电线对。备用对功率馈送不适用于lGBase-T或10GBase-T以太网网络，因为所有八个电线对被用于信号传输，即，没有备用对可用。因此，在1千兆比特和10千兆比特PoE网络中使用幻像功率馈送。通过从具有PoE能力的联网设备（PSE）（诸如以太网交换机）内的端跨（endspan）电源或者利用中跨（midspan）电源向每一对施加共模电压来在数据导体上传输功率。端跨基本上是添加了PoE电路的以太网交换机，并且通常用于新的安装中。中跨未集成到交换机中，而是位于它和受电设备（PD）之间。它们通常在将PD（诸如IP电话或无线AP）添加到现有无PoE网络时使用。

以太网供电标准在IEEE 802.3af（2003）和IEEE 802.3at（2009）下定义。原始的IEEE 802.3af标准规定了48VC和直到350mA的供应，使得功率源元件不超过15.4瓦。在电缆中的功率耗散之后，实际递送到PD的功率被限为12.95W。

增加递送到PD的功率是随后开发的PoE标准的主要目标。IEEE 802.3at（也称为PoE+，2009）在PSE处提供直到30W的50-V DC功率。在电缆损耗之后，25.5W被递送到PD。IEEE802.3at添加了lGBase-T，其将所有四个对用于数据传输。在IEEE 802.3af或802.3at中未规定10GBase-T PoE。

在802.3at标准（25.5W）下可以递送到PD的相对小的功率量限制了远远超过无线AP和IP电话的PoE的应用。然而，新的PoE标准（IEEE 802.3bt）的预期引入将通过允许在标准以太网电缆中的所有四个对之上的供电来至少使递送到PD的功率加倍。新的标准还被预期成使10GBase-T以太网情况下的PoE标准化。向PD递送更高功率的能力将扩展PoE对高容量应用的适用性，诸如建筑管理应用（许多大约为50W）、销售点系统（30到60W）和工业电机控制系统（>30W）。

问题与向10GBase-T以太网网络供应更大量的功率相关地出现。功率通常使用连接在每一个电线对的两个引脚之间的自耦变压器或中心抽头变压器来插入。变压器通常包括包含环形铁芯的磁芯和磁性线圈。随着PoE系统中的数据速度和功率增加，对于环形磁芯需要更高的磁化和DC电流偏置能力。变压器铁芯饱和可能限制可以发送到PD的电流。传输特性现在特定于500MHz的带宽。常规环形变压器或自耦变压器在具有较高功率的直到500MHz的信号路径上的负载可能破坏数据信号，并导致回波和插入损耗、开路电感（OCL）和DC电流不平衡，其不能满足定义了PD和PSE设备的特性的IEEE 802.3标准的条款33中规定的标准。

发明内容

本发明的一个目的是提供新的和改进的磁路设计，其提供用于通过UTP（非屏蔽双绞线）和/或STP（屏蔽双绞线）铜缆的10GBase-T（如由IEEE 802.3af、IEEE 802.3an、IEEE802.3at、IEEE 802.bt和IEEE 802.3bu规定的）的DC功率接口。

本发明的另一个目的是提供与现有的10Base-T、100Base-T和1000Base-T以及10GBase-T的兼容性，即，具有4速度能力的这样的磁路设计。

本发明的另一个目的是提供在直到500MHz的带宽处在电缆电阻公差85,100和115欧姆处（如IEEE 802.3中规定的）提供-12dB的RL（回波损耗）的这样的磁路设计。

本发明的另一个目的是提供满足OCL（开路电感）标准的这样的磁路设计，其在IEEE 802.3中规定的操作温度范围内在100KHz和100mVrms处具有19mA的DC偏置电流。

本发明的另一个目的是提供能够在IEEE 802.3中规定的操作温度范围内处理大于700mA的电流的这样的磁路设计。

本发明的另一个目的是提供能够具有更高的磁化力和DC电流偏置的这样的新的和改进的磁路设计。

本发明的另一个目的是提供从0至70℃提供非标准500μH电感的这样的新的和改进的磁路设计。

本发明的又另一个目的是提供包括这样的新的和改进的磁路设计的连接器和分立组件。

简而言之，这些和其它目的通过提供以太网供电（PoE）接口来达到，在一个实施例中，所述接口包括自耦变压器和共模扼流圈，并且在另一实施例中，其仅包括自耦变压器，其中环形铁芯的几何形状和材料、电线绞合、电线分布和电线布线被微调以通过增加耦合和减少跨电线的电容来最大化直到或大于500MHz的带宽针对10GBase-T性能，从而导致满足包括具有500μH的、在l00KHz、100mVrms处具有19mA DC偏置的OCL的系统规范的回波和插入损耗。

在一个实施例中，接口包括适于处理来自双绞线电缆的差分信号的至少一个通道，每一个通道包括共模扼流圈（CMC）和耦合到共模扼流圈的中心顶部自耦变压器。在实施例中包括共模扼流圈以抑制辐射发射。自耦变压器包括环形铁芯和磁性线圈，该磁性线圈具有特殊设计的特征，包括在约35 gauge和37 gauge之间的范围内（优选为约36 gauge）的一对电线绞合在一起（约12拧每英寸）并在约8至14匝之间的范围内（优选地为约11匝）缠绕铁芯。CMC也包括环形铁芯和磁性线圈，该磁性线圈包括一对电线，其未绞合并且在约6至12匝之间的范围内（优选地为约9匝）缠绕铁芯。电线从共模扼流圈以未绞合的形式延伸到接口的数据和功率输入引脚。自耦变压器和共模扼流圈的结构特征的组合提供了四通道电路接口，如上所述的通道满足针对10GBase-T以太网供电规定的标准并且可以支持60W应用。接口的第二实施例具有与上述的相同构造，其中缠绕自耦变压器的环形铁芯的该对双绞线在约31 gauge至33 gauge之间的范围内（优选地为32 gauge电线）。本实施例可以支持100W应用。

在第三实施例中，接口包括适于处理来自双绞线电缆的差分信号的至少一个通道，每一个通道包括自耦变压器，该接口不具有共模扼流圈。自耦变压器的环形铁芯由软MnZn铁氧体材料形成，并且自耦变压器的磁性线圈包括两个未绞合电线，每一个电线在一个方向上在约5至11匝之间的范围内（优选约8匝）缠绕铁芯的相应磁区（sector）然后在另一方向上在约2至6匝之间的范围内（优选地为约4匝）回绕，相应部分中的电线不彼此触碰并且在不绞合在一起的情况下延伸到接口的数据和功率输入引脚。如上所述的具有四个通道的接口也满足针对10GBase-T以太网供电规定的标准，并且可以支持60W应用。支持30W应用的第四实施例包括与第三实施例相同的电路，其中仅在两个通道上注入功率。

根据本发明，可以通过端点PSE或中跨插入模块来实现到接口中的功率插入，并且接口可以包括在表面安装封装和模块化插座连接器中。

附图说明

通过参照附图中所图示的优选实施例，将容易理解本发明及其许多伴随优点的更完整领会，其中：

图1示出了根据本发明的第一实施例的用于提供用于10GBase-T传输速率（具有4速度能力）的PoE数据和DC功率接口的电路的拓扑；

图2示出了根据本发明第一实施例的用于提供用于10GBase-T传输速率（具有4速度能力）的PoE数据和功率接口的、包括图1中所示的电路的针对60W应用的四通道电路的拓扑，包括其电气规范；

图3是根据本发明的第一实施例的示出包括耦合到数据输入电缆和连接器以及DC功率和数据到末端设备电缆和连接器并在其之间提供数据和DC功率接口的、具有中跨功率插入的图2中所示的电路拓扑的分立组件的示意性应用图；

图4是根据本发明的第一实施例的示出包括耦合到功率和数据供应设备以及DC功率和数据到末端设备电缆和连接器并在其之间提供数据和DC功率接口即具有端跨功率插入（PSE）的图2中所示的电路拓扑的分立组件的示意性应用图；

图5A和5B分别是根据本发明的第一实施例的构成图1中所示的电路的组件的自耦变压器的环形铁芯的截面中的正视图和侧视图；

图6是根据本发明的第一实施例的构成图1中所示的电路的组件的自耦变压器的缠绕环形铁芯的示意图；

图7是根据本发明的第一实施例的连接到构成图1中所示的电路的组件的共模扼流圈的缠绕环形铁芯的自耦变压器的缠绕环形铁芯的示意图；

图8是根据本发明的第一实施例的包括图2中所示的四通道电路并图示了自耦变压器和共模扼流圈的布置以及电线到端子引脚的分布的分立组件（诸如表面安装封装）的示意性平面视图；

图9是根据本发明的第一实施例的包括图2中所示的四通道电路并图示自耦变压器和共模扼流圈的布置的模块化插座的示意性平面视图；

图10A是针对1G性能的标准接口的回波损耗对频率的曲线图；

图10B是针对1G性能的标准接口的插入损耗对频率的曲线图；

图11A是根据本发明的第一实施例的图2中所示的四通道电路的通道的针对10G性能的回波损耗对频率的曲线图；

图11B是根据本发明的第一实施例的图2中所示的四通道电路的通道的针对10G性能的插入损耗对频率的曲线图；

图12示出了根据本发明的第二实施例的用于提供用于10GBase-T传输速率（具有4速度能力）的PoE数据和功率接口的、包括与图1中所示的电路类似的电路的针对100W应用的四通道电路的拓扑，包括其电气规范；

图13是根据本发明的第二实施例的包括图12中所示的四通道电路并图示自耦变压器和共模扼流圈的布置的模块化插座的示意性平面视图；

图14示出了根据本发明的第三实施例的用于提供用于10GBase-T传输速率的PoE数据和功率接口的、包括不具有共模扼流圈的电路的针对60W应用的四通道电路的拓扑，包括其电气规范；

图15是示出根据本发明的第三实施例的包括耦合到数据输入电缆和连接器以及DC功率和数据到末端设备电缆和连接器并在其之间提供数据和功率接口的、具有中跨功率插入的图14的电路拓扑的分立元件的示意性应用图；

图16A和16B分别是根据本发明的第三实施例的构成图14中所示的电路的组件的自耦变压器的环形铁芯的正视图和侧视图；

图17是根据本发明的第三实施例的构成图14中所示的电路的组件的自耦变压器的缠绕环形铁芯的示意图；

图18是根据本发明的第三实施例的包括图14中所示的四通道电路并图示自耦变压器的布置和电线到端子引脚的分布的分立组件（诸如表面安装封装）的示意性平面视图；

图19A是根据本发明的第三实施例的图14中所示的四通道电路的通道的针对10G性能的回波损耗对频率的曲线图；

图19B是根据本发明的第三实施例的图14中所示的四通道电路的通道的针对10G性能的插入损耗对频率的曲线图；以及

图20是根据本发明的第四实施例的示出包括耦合到数据输入电缆和连接器以及DC功率和数据到末端设备电缆和连接器并在其之间提供数据和DC功率接口的、具有中跨功率插入的电路拓扑的分立组件的示意性应用图。

具体实施方式

现在参照其中遍及若干视图相同的附图标记表示相同或对应的项目或部分的附图，图1示出了体现根据本发明的第一实施例的组件的、用于提供用于以太网10GBase-T传输（以及10Base-T、100Base-T和1GBase-T，即，其具有四速度能力）的PoE数据和DC功率接口的单通道接口电路10的拓扑。接口10适于处理来自双绞线电缆的差分信号。单通道接口10包括共模扼流圈（CMC）12和耦合到共模扼流圈12的自耦变压器14。数据输入端子A和B耦合到数据输出端子D和E。自耦变压器14配备有用于耦合直流（DC）功率通过端子C的中心抽头16，使得接口10构成PoE接口。虽然图1中所示的总体接口10是一般常规的，但是CMC和自耦变压器的环形铁芯的几何形状和材料、以及CMC和自耦变压器的电线绞合、电线分布和电线布线的新颖组合（在下面详细描述）允许通过增加耦合和减少跨电线的电容来最大化直到或大于500 MHz的带宽针对10GBase-T性能，并且导致满足系统规范的回波和插入损耗以及OCL。

图2示出了根据第一实施例的包括4个图1的电路10的、用于提供用于10GBase-T传输的PoE数据和功率接口的四通道接口电路20的拓扑。示出了四通道接口的电气规范。

图3是示出包括图2的四通道电路接口20的分立组件22的示意性应用图，所述四通道电路接口20耦合到一侧上的通过RJ-45连接器24的数据输入电缆以及通过RJ-45连接器26的提供DC功率和数据到末端设备（PD）的电缆并且在其之间提供数据和DC功率接口。中跨功率插入模块28通过相应自耦变压器14的中心抽头16将DC功率注入到四个通道10中的每一个上。示出了接口20和连接器的端子引脚指定。

类似地，图4是示出包括图2的四通道电路接口20的分立组件30的示意性应用图，所述四通道电路接口20耦合到一侧上的数据和功率设备（PSE）32以及通过RJ45连接器34的向末端设备（PD）提供DC功率和数据的电缆并在其之间提供数据和DC功率接口。PSE 32构成端跨插入设备，其通过相应自耦变压器14的中心抽头16将DC功率注入到四个通道10中的每一个上。示出了接口20和连接器的端子引脚指定。

参照图5A和5B，根据第一实施例，自耦变压器14每一个均包括由软MnZn和铁氧体的高DC偏置材料混合物形成的环形铁芯36，以帮助实现更高的DC偏置（19mA）。铁芯具有3.43mm的外径、1.78mm的内径、以及2.54mm的高度。根据本发明，这些尺寸可以变化加或减约15％。单独使用该铁芯不足以实现对于实现该电气规范所需的必要的耦合和线间电容的减少。铁芯被选择成在封装的约束内实现更高（19mA）的DC偏置。然而，如下文所讨论的，当与特定CMC构造和电线绞合和布线结合使用时，铁芯36将中和寄生电容，其足以满足图2中所示的规范。

仅需要用于lGBase-T传输速度的常规铁芯设计来满足8mA DC偏置，并且将不虑及需要更大的线规和电流处理。它们仅满足具有100mV和8mA的DC偏置的、100KHz处的约350μH最小值的OCL。

虽然选择特定的铁芯尺寸和材料以便使得能够绕铁芯缠绕足够的电线以获得从0至70℃具有100mV和19mA的DC偏置的、100KHz处的500μH的OCL，但是这由于封装约束阻碍增大铁芯所以不完全实现。然而，发现了，通过与下述的电线配置组合地使用CMC的阻抗或电感（正相位）而获得了期望的结果。

参照图2和图6，在每一个通道的数据输出引脚之间（即，在引脚22和23、引脚19和20、引脚16和17、以及引脚13和14之间）存在电容（线圈间电容）。发现了，如果如在1G应用的情况下是常规的那样使用两个未绞合电线缠绕铁芯36，则满足图2中所示的电气规范是不可能的。然而，通过利用以12拧每英寸（tpi）绞合在一起的两个36 gauge电线38缠绕铁芯36持续11匝，从而电容性负载或寄生线圈电容和电线对铁芯电容显着减小，直到500MHz以上的频率，由此使得铁芯36能够用在给定的封装空间中。在本发明的范围内，电线38的规格可以在约35和37 gauge之间的范围内。

在本实施例中和在下面描述的实施例中，在本发明的范围内，CMC铁芯和自耦变压器上的电线匝数可以变化正或负3匝。

参照图7，CMC 12包括具有低磁导率的环形铁芯40，以虑及在较高频率处的电感的高自谐振频率（SRF）。CMC 12具有两个功能。一个功能是减少系统噪声的共模噪声抑制器。另一个是中和自耦变压器的频率上的寄生电容。特别地，除了绞合自耦变压器14的电线38之外，CMC 12的电感有助于中和铁芯的任何其余电容，这是由于其双股线圈。发现了，为CMC12提供具有9匝的线圈42提供了最大阻抗/电感直到500MHz而满足图2中所示的规范。

线规被用于满足720mA DC连续和针对200μs的1.2A最大值的电流承载要求。然而，使用较大的电线增加了电容性负载，其需要针对直到500MHz的性能被中和。

参照图8，图示了分立组件44（诸如表面安装封装）的自耦变压器14和共模扼流圈12的布置以及电线到端子引脚的分布和布线，其包括图2中所示的四通道电路接口20，以便使分流电阻降低，在CMC 12和数据输出端子引脚22、23之间延伸的两个电线部分46未绞合。其它通道也是如此。这是与其中差分对通常被绞合到端子引脚以减少辐射发射的1G应用相比较，其是可能的，因为它们不必满足高于125MHz的要求。

图9示出了包括图2中所示的四通道电路20并且图示自耦变压器14和共模扼流圈12的布置的模块化插座48。

图10A是针对标准1G性能和针对六个关键频率的列出值的回波损耗对频率的曲线图。这与图11A相比较，图11A是根据本发明的第一实施例的通道的针对10G性能的回波损耗对频率的类似曲线图。注意，在100MHz以上的频率处，10G处的本发明的回波损耗比标准1G性能的回波损耗更好（更负）。

图10B是针对标准1G性能和针对六个关键频率的列出值的插入损耗对频率的曲线图。这与图11B相比较，图11B是根据本发明的第一实施例的通道的针对10G性能的插入损耗对频率的类似曲线图。注意，在300MHz及以上的频率处，10G处的本发明的插入损耗更好（更不负）。

参照图12，示出了根据本发明的第二实施例的用于提供用于10GBase-T传输速率（具有4速度能力）的PoE数据和DC功率接口50的、包括四个单通道电路52的针对100瓦应用的四通道电路的拓扑，包括其电气规范。每一个单通道电路52包括与第一实施例的CMC 12相同的CMC 12和自耦变压器54，该自耦变压器54具有与上文关于第一实施例所描述的相同的铁芯和线圈配置以及电线分布和布线，除了使用32 gauge电线代替36 gauge电线之外。这使得接口能够支持100瓦应用。根据本发明，电线可以在约31至33 gauge之间的范围内。

包括图12中所示的四通道电路接口50的模块化插座56在图13中图示，并且图示了自耦变压器54和CMC 12的布置。

图14示出了体现根据本发明的第三实施例的组件的、用于提供用于以太网10GBase-T（具有四速度能力）的PoE数据和DC功率接口60的四通道电路的拓扑。接口60适于处理来自双绞线电缆的差分信号。接口60包括四个单通道电路62，每一个电路62包括自耦变压器64。自耦变压器每一个均配备有用于将DC功率耦合到电路中的中心抽头66。如下文详细描述的，虽然图14中所示的总体接口60是一般常规的，但是自耦变压器的环形铁芯的几何形状和材料以及自耦变压器的电线绞合、电线分布和电线布线的新颖组合允许通过增加耦合和减少跨电线的电容来最大化直到或大于500 MHz的带宽针对10GBase-T性能，并且导致满足系统规范的回波和插入损耗以及OCL。

图15是示出包括图14的四通道电路接口60的分立组件68的示意性应用图，所述四通道电路接口60耦合到一侧上的通过RJ45连接器70的数据输入电缆以及另一侧上的通过RJ45连接器72的向末端设备（PD）提供DC功率和数据的电缆并在其之间提供数据和DC功率接口。中跨功率插入模块74通过相应自耦变压器64的中心抽头66将DC功率注入到四个通道62中的每一个上。示出了连接器和接口60的端子引脚指示符。端跨功率插入布置即PSE（未示出）也是可能的。

参照图16A和16B，根据第三实施例，自耦变压器64每一个均包括由软铁氧体和MnZn的高DC偏置材料混合物形成的环形铁芯76。铁芯的材料有助于在封装大小约束内实现更高（19mA）的DC偏置要求。仅需要常规的1G设计来满足8mA DC偏置，使得常规的铁芯可以更小。

每一个铁芯76具有4.5mm的外径、2.03mm的内径和2.72mm的高度。根据本发明，这些尺寸可以变化加或减约15％。具有前述性质的铁芯的使用本身不足以实现对于实现该电气规范所需的必要的耦合和线间电容的减小，尽管这些尺寸适合所需的标准封装。具体地，虽然选择特定的铁芯尺寸和材料以便使得能够在单层中绕铁芯缠绕足够的电线以满足从0°至70℃具有100mV和19mA的DC偏置的、100KHz处的425μH最小值的所需OCL，但是这未完全实现，并且封装约束阻碍增大铁芯。然而，发现了，如果铁芯76以某种方式缠绕，则将实现所需的规范。

特别地，参照图17，电线78、80是在其端部处分开20°间隙的两个部分中缠绕在铁芯76上的34 gauge电线。每一个电线在相应的160°部分上在一个方向上均匀地缠绕8匝，然后在另一方向上回绕4匝。相应部分中的电线不彼此触碰。这不同于常规的1G应用，其仅需要满足从0℃至70℃具有100mV和8mA的DC偏置、100KHz处的约350μH最小值的OCL。用于1G应用的常规线圈具有彼此触碰并缠绕在一起的两个电线。在本发明的范围内，电线78、80的规格可以在约32至36 gauge之间的范围内。

参照图14和18，在每一个通道的数据输出引脚之间（即，在引脚22和23、引脚19和20、引脚16和17、以及引脚13和14之间）存在电容（线圈间电容）。发现了，如果如在1G应用的情况下是常规的那样使用在一起的两个电线缠绕铁芯76，则满足图2中所示的规范是不可能的。然而，通过在两个部分中缠绕铁芯76，从而在线圈之间留下间隙，电容性负载或寄生线圈电容显着减小，直到500MHz之上的频率，由此使得铁芯76能够用在给定的封装空间中。

线规被用于满足720mA DC连续和针对200μS的1.2A最大值的电流承载要求。使用较大的电线增加需要针对直到500 MHz的性能被中和的电容性负载。

参照图18，图示了分立组件82（诸如表面安装封装）的自耦变压器64的布置以及电线到端子引脚的分布和布线，其包括图14中所示的四通道接口60，以便使分流电阻降低，在自耦变压器和数据输出端子引脚22、23之间延伸的两个电线部分84未绞合。针对其它通道也是如此。在1G应用中，差分对通常被绞合到引脚端子连接以减少辐射发射，因为它们不必满足高于125MHz的要求。

图19A是根据本发明的第三实施例的通道的针对10G性能的回波损耗对频率的曲线图。注意，在100MHz以上的频率处，10G处的本发明的回波损耗比标准1G性能的回波损耗（参见图10A）更好（更负）。

图19B是根据本发明的第三实施例的通道的针对10G性能的插入损耗对频率的曲线图。注意，在300MHz及以上的频率处，10G处的本发明的插入损耗比标准1G性能的插入损耗（参见图10B）更好（更不负）。

参照图20，分立组件90包括根据第四实施例的四通道电路接口92，其耦合到一侧上的通过RJ 45连接器94的数据输入电缆以及另一侧处的通过RJ 45连接器96的向末端设备（PD）提供DC功率和数据的电缆并在其之间提供数据和DC功率接口。四通道接口92包括4个单通道接口98A、98B、98C和98D。功率通过中跨连接模块到在结构上与结合第三实施例描述的那些相同的自耦变压器64的中心抽头66的连接而被插入到仅两个单通道接口98C和98D上。四通道接口92用于30瓦应用。

根据上述教导，本发明的许多变型和修改是可能的。因此，要理解，在随附于本文的权利要求的范围内，本发明可以以不同于如本文具体公开的方式实施。

Claims (31)

1.一种用于10GBase-T以太网的以太网供电（PoE）接口，所述PoE接口包括：

至少一个通信通道以太网接口，适于处理来自双绞线电缆的差分信号，每一个通道包括共模扼流圈和耦合到所述共模扼流圈的自耦变压器；

所述自耦变压器包括包含自耦变压器环形铁芯的磁芯、在所述铁芯上的自耦变压器磁性线圈、以及用于耦合直流（DC）功率的中心抽头；

所述自耦变压器磁性线圈包括8到14匝的、在35到37 gauge之间的范围内的、绞合在一起的电线对；

所述共模扼流圈包括包含扼流环形铁芯的磁性扼流铁芯和磁性扼流线圈，所述磁性线圈包括6到12匝的非绞合电线对，所述非绞合电线对的部分以非绞合形式延伸到所述接口的数据和功率输入引脚。

2.根据权利要求1所述的PoE接口，其中所述自耦变压器线圈的电线是36 gauge，并且12拧每英寸绞合在一起。

3.根据权利要求1所述的PoE接口，其中所述自耦变压器线圈包括11匝，并且所述磁性线圈包括9匝。

4.根据权利要求1所述的PoE接口，其中所述自耦变压器磁芯由MnZn铁氧体材料形成，并且具有在2.92mm至3.94mm之间的范围内的外径、在1.51mm至2.05mm之间的范围内的内径、以及在2.16mm至2.92mm之间的高度。

5.根据权利要求1所述的PoE接口，其中所述自耦变压器磁芯的外径为3.43mm，所述自耦变压器磁芯的内径为1.78mm，并且所述自耦变压器磁芯的高度为2.54mm。

6.根据权利要求1所述的PoE接口，其中所述至少一个通信通道以太网接口包括四个通信通道接口。

7.根据权利要求1所述的PoE接口，其中所述至少一个通信通道以太网接口包括两个通信通道接口。

8.根据权利要求1所述的PoE接口，与耦合到所述自耦变压器的所述中心抽头的中跨功率源设备（PSE）组合。

9.根据权利要求1所述的PoE接口，与耦合到所述自耦变压器的所述中心抽头的端点PSE组合。

10.一种表面安装封装，包括包含如权利要求1所述的PoE接口的外壳和固定到所述外壳并电耦合到所述PoE接口的多个端子引脚。

11.一种模块化插座，包括包含如权利要求1所述的PoE接口的外壳和固定到所述外壳并电耦合到所述PoE接口的多个触点和端子。

12.一种用于10GBase-T以太网的以太网供电（PoE）接口，所述PoE接口包括：

至少一个通信通道以太网接口，适于处理来自双绞线电缆的差分信号，每一个通道包括自耦变压器并且不包括共模扼流圈；

所述自耦变压器包括包含环形铁芯的磁芯和在所述铁芯上的磁性线圈，其中

所述环形铁芯由软MnZn铁氧体材料形成，所述环形铁芯具有在5.18mm至3.82mm之间的范围内的外径、在1.73mm至2.33mm之间的范围内的内径、以及在2.32mm至3.12mm之间的高度，

所述磁性线圈包括两个非绞合电线，每一个电线在一个方向上缠绕所述铁芯的相应磁区5至11匝，然后在另一方向上回绕1至7匝，相应部分中的电线不彼此触碰，所述非绞合电线的部分以非绞合形式延伸到所述接口的数据和功率输入引脚。

13.根据权利要求12所述的PoE接口，其中所述磁性线圈的电线在32至36 gauge之间的范围内。

14.根据权利要求12所述的PoE接口，其中所述磁性线圈的每一个电线在一个方向上缠绕所述铁芯的相应磁区8匝，然后在另一方向上回绕4匝。

15.根据权利要求12所述的PoE接口，其中所述自耦变压器的环形铁芯具有4.5mm的外径、2.03mm的内径、以及2.72mm的高度。

16.根据权利要求12所述的PoE接口，其中所述至少一个通信通道以太网接口包括四个通信通道接口。

17.根据权利要求12所述的PoE接口，与中跨功率源设备（PSE）组合，所述中跨功率源设备耦合到所述自耦变压器的中心抽头。

18.根据权利要求12所述的PoE接口，与耦合到所述自耦变压器的中心抽头的端点PSE组合。

19.一种表面安装封装，包括包含如权利要求12所述的PoE接口的外壳和固定到所述外壳并电耦合到所述PoE接口的多个端子引脚。

20.一种模块化插座，包括包含如权利要求12所述的PoE接口的外壳和固定到所述外壳并电耦合到所述PoE接口的多个触点和端子。

21.根据权利要求12所述的PoE接口，其中所述至少一个通信通道以太网接口包括两个所述通信通道接口和两个附加的不包括自耦变压器的仅数据通信接口。

22.一种用于10GBase-T以太网的以太网供电（PoE）接口，所述PoE接口包括：

至少一个通信通道以太网接口，适于处理来自双绞线电缆的差分信号，每一个通道接口包括共模扼流圈和耦合到所述共模扼流圈的自耦变压器；

所述自耦变压器包括包含自耦变压器环形铁芯的磁芯、在所述铁芯上的自耦变压器磁性线圈、以及用于耦合直流（DC）功率的中心抽头；

所述自耦变压器磁性线圈包括8到14匝的、在35到37 gauge之间的范围内的、绞合在一起的电线对，

所述扼流圈包括包含扼流环形铁芯的磁性扼流铁芯和磁性扼流线圈，所述磁性线圈包括6到12匝的非绞合电线对，所述非绞合电线对的部分以非绞合的形式延伸到所述接口的数据和功率输入引脚。

23.根据权利要求22所述的PoE接口，其中所述自耦变压器线圈的电线是36 gauge，并且12拧每英寸绞合在一起。

24.根据权利要求22所述的PoE接口，其中所述自耦变压器磁性线圈包括11匝。

25.根据权利要求22所述的PoE接口，其中：

所述自耦变压器磁芯由MnZn铁氧体材料形成，并且具有在2.92mm至3.94mm之间的范围内的外径、在1.51mm至2.05mm之间的范围内的内径、以及在2.16mm至2.92mm之间的范围内的高度。

26.根据权利要求25所述的PoE接口，其中所述自耦变压器磁芯的外径为3.43mm，所述自耦变压器磁芯的内径为1.78mm，并且所述自耦变压器磁芯的高度为2.54mm。

27.根据权利要求22所述的PoE接口，其中所述至少一个通信通道以太网接口包括四个所述通信通道接口。

28.根据权利要求22所述的PoE接口，与耦合到所述自耦变压器的中心抽头的中跨功率源设备（PSE）组合。

29.根据权利要求22所述的PoE接口，其与耦合到所述自耦变压器的中心抽头的端点PSE组合。

30.一种表面安装封装，包括包含如权利要求22所述的PoE接口的外壳和固定到所述外壳并电耦合到所述PoE接口的多个端子引脚。

31.一种模块化插座，包括包含如权利要求22所述的PoE接口的外壳和固定到所述外壳并电耦合到所述PoE接口的多个触点和端子。