Khi các kỹ sư EMC và tuân thủ tiếp tục đối mặt với các tiêu chuẩn phát xạ điện từ ngày càng nghiêm ngặt, các cổng Ethernet vẫn là một trong những điểm đáng quan tâm nhất. Một thiết kế tốt biến áp LAN—đặc biệt trong các hệ thống hỗ trợ PoE—có thể ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất EMI, cải thiện khả năng triệt tiêu nhiễu chế độ chung và tăng khả năng vượt qua chứng nhận CE và FCC Class A/B. Bài viết này phác thảo cách các biến áp LAN, linh kiện từ rời rạc vàlinh kiện từ PoEgóp phần vào độ bền EMC, được hỗ trợ bởi các thuật ngữ đã được xác minh và các khái niệm kỹ thuật có thẩm quyền.
Một biến áp LAN (Ethernet)cung cấp các chức năng điện thiết yếu giữa PHY và giao diện RJ45, bao gồm cách ly điện, khớp trở kháng và ghép nối tín hiệu tần số cao. Đối với các thiết kế tập trung vào EMC, cấu trúc liên kết từ tính, cân bằng ký sinh và hành vi cuộn dây chế độ chung (CMC) của biến áp ảnh hưởng trực tiếp đến hồ sơ phát xạ bức xạ và dẫn điện của thiết bị.
Các biến áp LAN chất lượng cao, chẳng hạn như biến áp từ rời rạc và biến áp LAN PoE từ các nhà cung cấp chuyên nghiệp, được thiết kế với độ tự cảm được tối ưu hóa, kiểm soát rò rỉ và cấu trúc cuộn dây cân bằng. Những đặc điểm này ảnh hưởng trực tiếp đến hành vi chế độ chung, triệt tiêu EMI và khả năng tuân thủ trong các hệ thống dựa trên Ethernet.
Biến áp LAN thường cung cấp cách ly điện 1500–2250 Vrms, hạn chế dòng điện vòng lặp nối đất và ngăn chặn nhiễu chế độ chung do đột biến gây ra đến các mạch PHY nhạy cảm. Sự cách ly này làm giảm một trong những đường truyền EMI phổ biến nhất trong thiết bị Ethernet, góp phần tạo ra các hồ sơ phát xạ sạch hơn trên dải bức xạ 30–300 MHz.
Thiết kế của biến áp—bao gồm độ tự cảm từ hóa, độ tự cảm rò rỉ và điện dung giữa các cuộn dây—tác động đến mức độ hiệu quả của nó trong việc tách các tín hiệu chế độ vi sai khỏi các dòng điện chế độ chung không mong muốn. Ký sinh cân bằng làm giảm sự chuyển đổi chế độ, trong đó năng lượng vi sai chuyển đổi thành phát xạ chế độ chung có thể dễ dàng ghép nối vào cáp RJ45 và bức xạ.
Chỉ riêng thành phần từ tính không thể đảm bảo tuân thủ EMC; thiết kế PCB đóng một vai trò quan trọng không kém. Các phương pháp hay nhất bao gồm:
Các biện pháp này duy trì sự cân bằng chế độ chung và giảm phát xạ trên cáp.
Nhiều biến áp LAN tích hợp một cuộn dây chế độ chungđể triệt tiêu dòng nhiễu đồng pha. Tín hiệu Ethernet vi sai đi qua với trở kháng tối thiểu, trong khi nhiễu chế độ chung gặp trở kháng cao và bị suy giảm trước khi đến cáp. Điều này rất quan trọng để kiểm soát phát xạ trong cả hệ thống Ethernet không PoE và PoE.
Biến áp LAN PoE kết hợp khả năng cách ly, truyền tải điện và chức năng CMC trong một cấu trúc duy nhất. Thiết kế của chúng hỗ trợ cấp nguồn DC cho PoE trong khi vẫn duy trì hành vi từ tính cân bằng để ngăn chặn sự chuyển đổi chế độ và đảm bảo triệt tiêu EMI nhất quán.
Các cổng Ethernet là một trong những điểm lỗi phổ biến nhất trong thử nghiệm trước khi tuân thủ và chứng nhận. Phát xạ dẫn điện từ PHY có thể ghép nối vào các cặp cáp và phát xạ bức xạ có thể biến cáp thành một ăng-ten hiệu quả. Linh kiện từ hiệu suất cao giảm thiểu trực tiếp các vấn đề này thông qua cách ly, kiểm soát trở kháng và suy giảm chế độ chung.
Để cung cấp cho các sản phẩm dựa trên Ethernet cơ hội cao nhất để vượt qua thử nghiệm CE/FCC:
Biến áp từ rời rạc phù hợp với các ứng dụng không PoE yêu cầu triệt tiêu EMI mạnh và tính toàn vẹn tín hiệu mạnh mẽ. Biến áp LAN PoE, được thiết kế để truyền dữ liệu và điện kết hợp, cung cấp khả năng lọc chế độ chung nâng cao và hiệu suất ổn định trong điều kiện điện áp DC. Cả hai danh mục—có sẵn từ các nhà cung cấp linh kiện từ LAN—được thiết kế để đáp ứng nhu cầu của các ứng dụng quan trọng về EMC, từ thiết bị Ethernet công nghiệp đến phần cứng mạng tiêu dùng.
Biến áp LAN đóng một vai trò then chốt trong sự thành công về EMC của các thiết bị hỗ trợ Ethernet. Sự kết hợp giữa cách ly điện, loại bỏ chế độ chung và thiết kế tối ưu hóa EMI khiến chúng không thể thiếu để vượt qua chứng nhận CE/FCC Class A/B. Bằng cách chọn các biến áp LAN rời rạc hoặc PoE chất lượng cao và áp dụng các chiến lược bố cục tập trung vào EMC, các kỹ sư có thể giảm đáng kể phát xạ bức xạ và dẫn điện và đạt được hiệu suất sản phẩm đáng tin cậy, tuân thủ và mạnh mẽ.
