CN107579832A - 无网络变压器的以太网口通信电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及以太网技术领域，特别涉及一种无网络变压器的以太网口通信电路，包括：含PHY功能的芯片、信号处理模块及RJ45连接器；含PHY功能的芯片通过信号处理模块与RJ45连接器连接。本发明提供的无网络变压器的以太网口通信电路，由于含PHY功能的芯片通过信号处理模块与RJ45连接器连接，该通信电路不含有网络变压器，仅有信号处理模块设置有分立电子器件，布局布线灵活，降低了成本及布板空间，有利于产品小型化、便携式设计和用户体验，可以在一些空间受限或者现代化智能化建筑的应用场景中使用，便于实现设备的推广应用。

Description

无网络变压器的以太网口通信电路

技术领域

本发明涉及以太网技术领域，特别涉及一种无网络变压器的以太网口通信电路。

背景技术

以太网作为现在最广泛使用的局域网，遵循IEEE802.3协议要求，包括标准以太网(10Mbit/s)、快速以太网(100Mbit/s)、千兆以太网(1000Mbit/s)和 10G(10Gbit/s)以太网。目前千兆以太网甚至10G以太网正在全球市场推动下不断拓展应用范围，数量与日俱增。但是在传统的以太网口基本应用电路中，为了满足高压隔离、防止电磁干扰和长距离通信的要求，网络变压器连接于含PHY功能的芯片和RJ45连接器之间，已经成为不可或缺的一部分，可承受差模500V、共模1KV雷击浪涌，保护含PHY功能的芯片，支持长达100m网线的信号通信。然而，在一些楼道等空间受限或者现代化智能化建筑的应用场景中，运营商对于设备小型化的需求越来越强烈，网络变压器尺寸较大，占据设备较大空间。

传统以太网口应用电路中，无一例外地都使用了网络变压器，对于一些需要小型化、便携化设计的产品，网络变压器占据了较大空间，增加产品布局布线的复杂度，产品受限于仅剩的面积而无法加入更多的功能，不利于用户的体验。不仅如此，网络变压器的使用无疑增加了产品的成本，特别对于多个网口需求的应用场景，成本因素将不利于设备的实现和推广。

发明内容

本发明通过提供一种无网络变压器的以太网口通信电路，解决了现有技术中以太网接口采用网络变压器导致的成本高、占用空间大的技术问题，采用无网络变压器的以太网口通信电路，降低了成本及布板空间，便于实现设备的推广应用及其它扩展功能。

本发明提供了一种无网络变压器的以太网口通信电路，包括：含PHY功能的芯片、信号处理模块及RJ45连接器；

所述含PHY功能的芯片通过所述信号处理模块与所述RJ45连接器连接。

进一步地，所述信号处理模块包括：耦合电路；

所述含PHY功能的芯片内设置P线端口及N线端口，所述P线端口及所述N线端口构成数据差分线对；

所述信号处理模块设置有第一P线输入与输出端口、第一N线输入与输出端口、第二P线输入与输出端口及第二N线输入与输出端口；所述第一P 线输入与输出端口及所述第一N线输入与输出端口构成数据差分线对，所述第二P线输入与输出端口及所述第二N线输入与输出端口构成数据差分线对；所述RJ45连接器设置有网络端口；

所述P线端口与所述第一P线输入与输出端口连接，所述第一P线输入与输出端口与所述耦合电路连接；所述耦合电路与所述第二P线输入与输出端口连接；所述第二P线输入与输出端口与所述网络接口连接；

所述N线端口与所述第一N线输入与输出端口连接，所述第一N线输入与输出端口与所述耦合电路连接；所述耦合电路与所述第二N线输入与输出端口连接；所述第二N线输入与输出端口与另一所述网络接口连接。

进一步地，所述信号处理模块还包括：共模滤波电路；

所述共模滤波电路连接于所述第二P线输入与输出端口及所述第二N线输入与输出端口之间。进一步地，所述耦合电路为直流耦合电路或交流耦合电路；

若所述耦合电路为直流耦合电路，所述耦合电路包括：第一电容及第二电容；所述第一电容的一端与所述第一P线输入与输出端口连接，所述第一电容的另一端与所述第二P线输入与输出端口连接；所述第二电容的一端与所述第一N线输入与输出端口连接，所述第二电容的另一端与所述第二N线输入与输出端口连接；

若所述耦合电路为交流耦合电路，所述耦合电路包括：第六电阻及第七电阻；所述第六电阻的一端与所述第一P线输入与输出端口连接，所述的第六电阻的另一端与所述第二P线输入与输出端口连接；所述第七电阻的一端与所述第一N线输入与输出端口连接，所述第七电阻的另一端与所述第二N 线输入与输出端口连接。

进一步地，所述信号处理模块还包括：雷击防护电路；

所述耦合电路通过所述雷击防护电路与所述第二P线输入与输出端口及所述N线输入与输出端口连接。

进一步地，所述雷击防护电路至少为一级。

进一步地，所述雷击防护电路包括：第一级雷击防护电路及第二级雷击防护电路；所述第一级雷击防护电路包括：第一电阻、第二电阻及第一瞬态电压抑制二极管；所述第二级雷击防护电路包括：第三电阻、第四电阻及第二瞬态电压抑制二极管；

所述第一电阻的一端与所述第一电容连接，所述第一电阻的另一端通过所述第三电阻与所述第二P线输入与输出端口连接；

所述第二电阻的一端与所述第二电容连接，所述第二电阻的另一端通过所述第四电阻与所述第二N线输入与输出端口连接；

所述第一瞬态电压抑制二极管的一端连接在所述第二电阻与所述第四电阻之间，所述第一瞬态电压抑制二极管的另一端连接在所述第一电阻与所述第三电阻之间；

所述第二瞬态电压抑制二极管的一端与所述第二P线输入与输出端口连接，所述第二瞬态电压抑制二极管的另一端与所述第二N线输入与输出端口连接。

进一步地，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻及所述第四电阻的阻值大于或等于0。

进一步地，所述共模滤波电路包括：第一电感、第二电感、第五电阻、第三电容及第四电容；

所述第一电感的一端与所述第二P线输入与输出端口连接，所述第一电感的另一端通过所述第二电感与所述第二N线输入与输出端口连接；

所述第五电阻的一端连接在所述第一电感与所述第二电感之间，所述第五电阻的另一端通过所述第三电容接地；所述第四电容与所述第三电容并联连接。

本发明提供的一种或多种技术方案，至少具备以下有益效果或优点：

本发明提供的无网络变压器的以太网口通信电路，由于含PHY功能的芯片通过信号处理模块与RJ45连接器连接，该通信电路不含有网络变压器，仅有信号处理模块设置有分立电子器件，布局布线灵活，降低了成本及布板空间，有利于产品小型化、便携式设计和用户体验，可以在一些空间受限或者现代化智能化建筑的应用场景中使用，便于实现设备的推广应用。

本发明提供的无网络变压器的以太网口通信电路，不含网络变压器，该通信电路与现有的以太网设备对接，链路中仅有对接设备一个变压器，可充分利用现有资源，实现距离长达至少80m的数据通信。对于背对背的短距离通信，也可与含有本设计的设备对接通信。

本发明提供的无网络变压器的以太网口通信电路，设置有耦合电路、雷击防护电路及共模滤波电路，支持至少差模500V、共模1KV雷击浪涌，整体通信质量不逊于传统含变压器的以太网口应用电路。

附图说明

图1为本发明实施例提供的无网络变压器的以太网口通信电路结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的无网络变压器的以太网口通信电路的电路图。

具体实施方式

本发明实施例通过提供一种无网络变压器的以太网口通信电路，解决了现有技术中以太网接口采用网络变压器导致的成本高、占用空间大的技术问题，采用无网络变压器的以太网口通信电路，降低了成本及布板空间，便于实现设备的推广应用及其它扩展功能。

本发明实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

参见图1，本发明实施例提供了一种无网络变压器的以太网口通信电路，包括：含PHY功能的芯片1、信号处理模块2及RJ45连接器3；含PHY功能的芯片1通过信号处理模块2与RJ45连接器3连接。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例一

本实施例提供了一种无网络变压器的以太网口通信电路，参见图1，该无网络变压器的以太网口通信电路包括：含PHY功能的芯片1、信号处理模块 2及RJ45连接器3。其中，含PHY功能的芯片1设置有P线端口TRD_P及N 线端口TRD_N，P线端口TRD_P及N线端口TRD_N构成数据差分线对，根据连接速率的需求选择接入数据差分线对数量，本实施例中，含PHY功能的芯片1设置有四组差分数据线对。信号处理模块2设置有第一P线输入与输出端口SI0_P、第一N线输入与输出端口SI0_N、第二P线输入与输出端口 SO0_P及第二N线输入与输出端口SO0_N，信号处理模块2设置有多对输入与输出端口，根据连接速率需求选择接入差分对数量，本实施例中，信号处理模块2设置有四组输入与输出端口；第一P线输入与输出端口SI0_P及第一 N线输入与输出端口SI0_N构成数据差分线对，第二P线输入与输出端口 SO0_P及第二N线输入与输出端口SO0_N构成数据差分线对。RJ45连接器3 设置有四组网络端口LAN1～LAN8，对于标准以太网(10Mbit/s)、快速以太网 (100Mbit/s)仅使用2对数据线，即LAN1、LAN2、LAN3和LAN6，对于千兆以太网(1000Mbit/s)则使用4对数据线。

本实施例中，一组差分数据线端口对应一组输入与输出端口及一组网络端口。下面以一组差分数据线端口、一组输入与输出端口及一组网络端口为例对该无网络变压器的以太网口通信电路进行说明：

参见图2，信号处理模块2包括：耦合电路、雷击防护电路及共模滤波电路。其中，耦合电路包括：第一电容C1及第二电容C2，构成AC耦合电路。本实施例设置有两级雷击防护电路，第一级雷击防护电路包括：第一电阻R1、第二电阻R2及第一瞬态电压抑制二极管TVS1；第二级雷击防护电路包括：第三电阻R3、第四电阻R4及第二瞬态电压抑制二极管TVS2。共模滤波电路包括：第一电感L1、第二电感L2、第五电阻R5、第三电容C3及第四电容 C4。P线端口TRD_P与第一P线输入与输出端口SI0_P连接，第一电容C1 的一端与第一P线输入与输出端口SI0_P连接，第一电容C1的另一端通过第一电阻R1与第三电阻R3连接，第三电阻R3与第二P线输入与输出端口SO0_P 连接，第二P线输入与输出端口SO0_P与第一网络接口LAN1连接。N线端口TRD_N与第一N线输入与输出端口SI0_N连接，第二电容C2的一端与第一N线输入与输出端口SI0_N连接，第二电容C2的另一端通过第二电阻R2 与第四电阻R4连接，第四电阻R4与第二N线输入与输出端口SO0_N连接，第二N线输入与输出端口SO0_N与第二网络接口LAN2连接。第一瞬态电压抑制二极管TVS1的一端连接在第二电阻R2与第四电阻R4之间，第一瞬态电压抑制二极管TVS1的另一端连接在第一电阻R1与第三电阻R3之间；第二瞬态电压抑制二极管TVS2的一端与第二P线输入与输出端口SO0_P连接，第二瞬态电压抑制二极管TVS2的另一端与第二N线输入与输出端口SO0_N 连接。第一电感L1的一端与第二P线输入与输出端口SO0_P连接，第一电感 L1的另一端通过第二电感L2与第二N线输入与输出端口SO0_N连接。第五电阻R5的一端连接在第一电感L1与第二电感L2的中间，第五电阻R5的另一端通过第三电容C3接地；第四电容C4与第三电容C3并联连接。

信号处理模块2是由分立电子器件构成的电路，以图2中的其中一对差分数据为例，数据从信号处理模块2的第一P线输入与输出端口SI0_P及第一 N线输入与输出端口SI0_N进入后，经过第一电容C1及第二电容C2进行AC 耦合，用于优化输出及输入信号，消除两端设备电平差异对信号的影响，滤除差模干扰，以便实现长距离信号通信，再从信号处理模块2的第二P线输入与输出端口SO0_P及第二N线输出端SO0_N输出至RJ45连接器3的第一网络端口LAN1及第二网络端口LAN2。在实际应用中，根据实际调试情况，选择合适的第一电容C1及第二电容C2的容值，或者第一电阻R1及第二电阻 R2的阻值。经过信号处理后的数据直接通过RJ45连接器3输出，通过网线与常用的以太网设备对接，支持长达80m的数据通信，整个通信链路仅有常用以太网设备上的一个网络变压器。当然，对于背对背的数据传输，含有本设计的设备间也可对接通信。

为了同时实现相应的防雷等级，第三电阻R3、第四电阻R4和第二瞬态电压抑制二极管TVS2构成第一级雷击防护，当雷击大电压从RJ45连接器3 进来之后，经过第二瞬态电压抑制二极管TVS2吸收瞬间大电流，并将两端电压钳制在二瞬态电压抑制二极管TVS2预定的电压上，再通过第三电阻R3和第四电阻R4限流，保护后级电路。第一电阻R1、第二电阻R2和第一瞬态电压抑制二极管TVS1构成第二级雷击防护，将经过第一级雷击防护后的残压用瞬态电压抑制二极管TVS1限制在更小的预定电压上，在经过第一电阻R1、第二电阻R2限流后，通过用于AC耦合的第一电容C1、第二电容C2隔离直流电压，最后至含PHY功能的芯片1。第二P线输入与输出端口SO0_P及第二N线输入与输出端口SO0_N间串联第一电感L1及第二电感L2，并在第一电感L1和第二电感L2的连接处，接入第五电阻R5，与并联电容第三电容C3及第四电容C4后串联接地GND，用于滤除共模信号，解决RE(Radiated Emission，辐射)和CE(Conduction Emission，传导)问题。在应用中，可以根据实际需求增删多级雷击防护电路，也可以有其它一些防护器件，例如热敏电阻、压敏电阻、气体放电管等保护器件中的一种或者多种构成，根据实际应用场景和设备差异有所不同，用于防止差模、共模雷击浪涌，避免雷击通过PHY端口损坏芯片，可支持至少差模500V、共模1KV雷击浪涌。

实施例二

实施例二与实施例一提供的无网络变压器的以太网口通信电路基本相同，其不同之处在于：不含有雷击防护电路，此时，电阻R1及电阻R2仍可根据需要设置在无网络变压器的以太网口通信电路中配合使用。

实施例三

实施例三与实施例一提供的无网络变压器的以太网口通信电路基本相同，其不同之处在于：耦合电路中的第一电容C1用第六电阻R6代替，第二电容C2用第七电阻R7代替，构成DC耦合电路。

本发明实施例提供的一种或多种技术方案，至少具备以下有益效果或优点：

本发明实施例提供的无网络变压器的以太网口通信电路，由于含PHY功能的芯片1通过信号处理模块2与RJ45连接器3连接，该通信电路不含有网络变压器，仅有信号处理模块2设置有分立电子器件，布局布线灵活，降低了成本及布板空间，有利于产品小型化、便携式设计和用户体验，可以在一些空间受限或者现代化智能化建筑的应用场景中使用，便于实现设备的推广应用。

本发明实施例提供的无网络变压器的以太网口通信电路，不含网络变压器，该通信电路与现有的以太网设备对接，链路中仅有对接设备一个变压器，可充分利用现有资源，实现距离长达至少80m的数据通信。对于无长距离需求的应用，也可以含有该通信电路的以太网设备对接。

本发明实施例提供的无网络变压器的以太网口通信电路，设置有耦合电路、雷击防护电路及共模滤波电路，支持至少差模500V、共模1KV雷击浪涌，整体通信质量不逊于传统含变压器的以太网口应用电路。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种无网络变压器的以太网口通信电路，其特征在于，包括：含PHY功能的芯片、信号处理模块及RJ45连接器；

所述含PHY功能的芯片通过所述信号处理模块与所述RJ45连接器连接。

2.如权利要求1所述的无网络变压器的以太网口通信电路，其特征在于，所述信号处理模块包括：耦合电路；

所述含PHY功能的芯片内设置P线端口及N线端口，所述P线端口及所述N线端口构成数据差分线对；

所述信号处理模块设置有第一P线输入与输出端口、第一N线输入与输出端口、第二P线输入与输出端口及第二N线输入与输出端口；所述第一P线输入与输出端口及所述第一N线输入与输出端口构成数据差分线对，所述第二P线输入与输出端口及所述第二N线输入与输出端口构成数据差分线对；所述RJ45连接器设置有网络端口；

所述P线端口与所述第一P线输入与输出端口连接，所述第一P线输入与输出端口与所述耦合电路连接；所述耦合电路与所述第二P线输入与输出端口连接；所述第二P线输入与输出端口与所述网络接口连接；

所述N线端口与所述第一N线输入与输出端口连接，所述第一N线输入与输出端口与所述耦合电路连接；所述耦合电路与所述第二N线输入与输出端口连接；所述第二N线输入与输出端口与另一所述网络接口连接。

3.如权利要求2所述的无网络变压器的以太网口通信电路，其特征在于，所述信号处理模块还包括：共模滤波电路；

所述共模滤波电路连接于所述第二P线输入与输出端口及所述第二N线输入与输出端口之间。

4.如权利要求2所述的无网络变压器的以太网口通信电路，其特征在于，所述耦合电路为直流耦合电路或交流耦合电路；

若所述耦合电路为交流耦合电路，所述耦合电路包括：第一电容及第二电容；所述第一电容的一端与所述第一P线输入与输出端口连接，所述第一电容的另一端与所述第二P线输入与输出端口连接；所述第二电容的一端与所述第一N线输入与输出端口连接，所述第二电容的另一端与所述第二N线输入与输出端口连接；

若所述耦合电路为直流耦合电路，所述耦合电路包括：第六电阻及第七电阻；所述第六电阻的一端与所述第一P线输入与输出端口连接，所述的第六电阻的另一端与所述第二P线输入与输出端口连接；所述第七电阻的一端与所述第一N线输入与输出端口连接，所述第七电阻的另一端与所述第二N线输入与输出端口连接。

5.如权利要求2所述的无网络变压器的以太网口通信电路，其特征在于，所述信号处理模块还包括：雷击防护电路；

所述耦合电路通过所述雷击防护电路与所述第二P线输入与输出端口及所述N线输入与输出端口连接。

6.如权利要求5所述的无网络变压器的以太网口通信电路，其特征在于，所述雷击防护电路至少为一级。

7.如权利要求6所述的无网络变压器的以太网口通信电路，其特征在于，所述雷击防护电路包括：第一级雷击防护电路及第二级雷击防护电路；所述第一级雷击防护电路包括：第一电阻、第二电阻及第一瞬态电压抑制二极管；所述第二级雷击防护电路包括：第三电阻、第四电阻及第二瞬态电压抑制二极管；

所述第一电阻的一端与所述第一电容连接，所述第一电阻的另一端通过所述第三电阻与所述第二P线输入与输出端口连接；

所述第二电阻的一端与所述第二电容连接，所述第二电阻的另一端通过所述第四电阻与所述第二N线输入与输出端口连接；

所述第一瞬态电压抑制二极管的一端连接在所述第二电阻与所述第四电阻之间，所述第一瞬态电压抑制二极管的另一端连接在所述第一电阻与所述第三电阻之间；

所述第二瞬态电压抑制二极管的一端与所述第二P线输入与输出端口连接，所述第二瞬态电压抑制二极管的另一端与所述第二N线输入与输出端口连接。

8.如权利要求7所述的无网络变压器的以太网口通信电路，其特征在于，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻及所述第四电阻的阻值大于或等于0。

9.如权利要求3-8任一项所述的无网络变压器的以太网口通信电路，其特征在于，所述共模滤波电路包括：第一电感、第二电感、第五电阻、第三电容及第四电容；

所述第一电感的一端与所述第二P线输入与输出端口连接，所述第一电感的另一端通过所述第二电感与所述第二N线输入与输出端口连接；

所述第五电阻的一端连接在所述第一电感与所述第二电感之间，所述第五电阻的另一端通过所述第三电容接地；所述第四电容与所述第三电容并联连接。