CN106160724A - 网络接口电路及应用该电路的网络连接器模组 - Google Patents

网络接口电路及应用该电路的网络连接器模组 Download PDF

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黄朝栋
许志清
胡建设
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Abstract

一种网络接口电路，其具有网线侧、芯片侧、以及位于网线侧和芯片侧之间的至少一组信号传输通道，所述一组信号传输通道包括第一信号通道、第二信号通道、连接于第一、第二信号通道的共模扼流圈和自耦变压器、以及串联在第一信号通道和第二信号通道上的电容器，所述共模扼流圈具有分别串联在第一、第二信号通道上的两个线圈，所述自耦变压器包括电性连接于第一信号通道的第一连接端、连接于第二信号通道的第二连接端、以及与第一连接端和第二连接端电性连接的中心抽头，所述网络接口电路还设有接地端，所述中心抽头直接电性连接至接地端，从而可以减少电阻和电容元件成本的同时提高了防雷等级。应用网络接口电路的网络连接器模组也一并公开。

Description

网络接口电路及应用该电路的网络连接器模组
【技术领域】
本发明有关于一种网络接口电路及应用该电路的网络连接器模组，尤其涉及一种网络接口电路及应用该电路的网络连接器模组的滤波电路。
【背景技术】
与本发明相关的现有技术，请参考2013年4月3日公开的中国第CN103022818A号专利申请，其公开了一种网络接口电路，该网络接口电路具有网线侧(线缆侧)、芯片侧(物理侧)、以及位于网线侧和芯片侧之间的四组信号传输通道。每组信号传输通道包括第一信号通道、第二信号通道、连接在第一信号通道与第二信号通道之间的共模扼流圈和隔离变压器(Isolating Transformer)，隔离变压器的一端中心抽头与芯片侧连接，隔离变压器的另一端中心抽头通过四个电阻并联后串联一电容最后导接至地。四个电阻并联与一电容串联为经典的鲍勃史密斯电路(Bob-Smith circuit)设计，但是这些电容电阻元件在网线遭遇雷击时候，高突波(Surge)会从网线侧经过信号传输通道传送至隔离变压器，而此时与中心抽头连接的电阻和电容由于耐高压能力较弱，经常到2KV时候，就被高雷击突波烧坏了，从而导致高突波无法导接至地而经过变压器靠近网线侧的初级线圈耦合至变压器靠近芯片侧的次级线圈，这样的高突波容易导致主板上的芯片(Chip)烧坏。
中国专利第CN101673613B号、第CN201323122U号以及美国专利第US8,861,204B号揭示了可以应用上述网络接口电路的网络连接器模组，其可为RJ45连接器或者网络变压器(Lan Transformer)。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是：提供一种滤波性能好、防雷等级高、成本低的网络接口电路及应用该电路的网络连接器模组。
为提供一种滤波性能好、防雷等级高、成本低的网络接口电路，本发明采用如下技术方案：一种网络接口电路，其具有网线侧、芯片侧、以及位于网线侧和芯片侧之间的至少一组信号传输通道，所述一组信号传输通道包括第一信号通道、第二信号通道、连接于第一、第二信号通道的共模扼流圈和自耦变压器、以及串联在第一信号通道和第二信号通道上的电容器，所述共模扼流圈具有分别串联在第一、第二信号通道上的两个线圈，所述自耦变压器包括电性连接于第一信号通道的第一连接端、连接于第二信号通道的第二连接端、以及与第一连接端和第二连接端电性连接的中心抽头，所述网络接口电路还设有接地端，所述中心抽头直接电性连接至接地端。
为提供一种滤波性能好、防雷等级高、成本低的网络连接器模组，本发明采用如下技术方案：一种网络连接器模组，其包括电路板、共模扼流圈、自耦变压器、以及电容器，所述共模扼流圈、自耦变压器、以及电容器均安装于电路板上，所述电路板具有用于电性连接网线的网线侧、用于电性连接主板芯片的芯片侧、以及连接于网线侧与芯片侧的若干导电路径，所述网线侧与芯片侧之间设有至少一组信号传输通道，所述一组信号传输通道包括第一信号通道、第二信号通道、连接于第一、第二信号通道的共模扼流圈和自耦变压器、以及串联在第一信号通道和第二信号通道上的电容器，所述共模扼流圈具有分别串联在第一、第二信号通道上的两个线圈，所述自耦变压器包括电性连接于第一信号通道的第一连接端、连接于第二信号通道的第二连接端、以及与第一连接端和第二连接端电性连接的中心抽头，所述网络连接器模组还具有接地端，所述中心抽头直接电性连接至接地端。
相对于现有技术，本发明的网络接口电路中通过自耦变压器的中心抽头直接连接至接地端，可以将网线侧遭受雷击的高突波直接导接至接地端，从而可以减少电阻和电容元件成本的同时提高了防雷等级；另外，由于在自耦变压器和共模扼流圈之间串联有电容器，能够滤除部分低频杂讯，而共模扼流圈能够滤除共模杂讯，共模扼流圈、电容器、自耦变压器相互配合得得到了更好的电磁兼容性(EMC)性能。
【附图说明】
图1是符合本发明网络接口电路的线路图。
图2是应用图1所示网络接口电路的网络连接器模组的正视图。
图3是图2所示电路板上连接自耦变压器的导路径图。
图4是图2所示网络接口电路的网络连接器模组的后视图。
【主要组件符号说明】
网络接口电路 1 网线侧 101
芯片侧 102 信号传输通道 11
第一信号通道 111 第二信号通道 112
共模扼流圈 113 磁芯 1131
线圈 1132 自耦变压器 114
磁芯 1140 第一连接端 1141
第二连接端 1142 中心抽头 1143
初级线圈 1144 次级线圈 1145
电容器 115 接地端 116
网络连接器模组 2 电路板 21
网线侧 211 芯片侧 212
导电片 213 接地端 215
共模扼流圈 22 自耦变压器 23
环形磁芯 231 绕线 232
线头 2321 电容器 24
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
【具体实施方式】
如图1所示，为符合本发明的一种网络接口电路1，其具有网线侧101、芯片侧102、以及连接并位于网线侧101和芯片侧102之间的至少一组信号传输通道11。图1所示网络接口电路1包括四组相同的设置的信号传输通道11，此电路适用于1000Base-T及以上传输速率的网络，而10/100Base-T的网络仅需要两组相同设置的信号传输通道即可。
一组信号传输通道11包括第一信号通道111、第二信号通道112、并联在第一信号通道111与第二信号通道112之间的自耦变压器114、共模扼流圈113以及分别串联在第一信号通道111和第二信号通道112上的两个电容器115。自耦变压器114包括连接于第一信号通道111的第一连接端1141、连接于第二信号通道112的第二连接端1142、以及位于与第一连接端1141和第二连接端1142电性连接的中心抽头1143，所述中心抽头1143直接电性连接至接地端116。
本发明的网络接口电路1中通过自耦变压器114的中心抽头1143直接连接至接地端116，可以将网线侧101遭受雷击的高突波直接导接至接地端116，从而可以减少电阻和电容元件成本的同时提高了防雷等级，自耦变压器114导接至地(Line to Ground)的防雷等级可以达到15KV，而相邻两通道(Line to Line)之间的防雷等级可以达到6KV，而传统设计的隔离变压器接至地(Line to Ground)的防雷等级最多达到6KV，而相邻两通道(Line to Line)之间的防雷等级最多达到2KV。另外，由于在自耦变压器114和共模扼流圈113之间串联有电容器115，电容器115能够滤除部分低频杂讯，而共模扼流圈113能够滤除共模杂讯，共模扼流圈113、电容器115、自耦变压器114相互配合得得到了更好的电磁兼容性(EMC)性能，经过测试不但显示***损耗(Insertion loss)及回波损耗(Return loss)性能得到了极大的提升，且电磁兼容性中的传导干扰CE(conduction emission)及辐射干扰RE(radiation emission)均得到了提升。
电容器115连接于共模扼流圈113与自耦变压器114之间。自耦变压器114靠近网线侧101，所述共模扼流圈113靠近芯片侧102。自耦变压器114包括磁芯1140以及缠绕于同一磁芯上的初级线圈1144和次级线圈1145，所述初级线圈1144和次级线圈1145电性连接且于初级线圈1144和次级线圈1145的中间形成中心抽头1143。共模扼流圈113包括磁芯1131和缠绕于同一磁芯上的两个耦合线圈1132，每一线圈1132分别串联在第一信号通道111和第二信号通道112上。
如图2至图4所示，应用以上网络接口电路1的网络连接器模组2，网络连接器模组2包括电路板21、共模扼流圈22、自耦变压器23、以及电容器24，所述共模扼流圈22、自耦变压器23、以及电容器24均安装于电路板21上。共模扼流圈22对应于网络接口电路1中的共模扼流圈113，自耦变压器23对应于自耦变压器114，电容器24对应于电容器115。电路板21具有用于电性连接网线的网线侧211、用于电性连接主板芯片的芯片侧212、以及连接于网线侧211与芯片侧212之间的若干导电路径。
电路板21上设有若干导电片213，所述自耦变压器包23括环形磁芯231和绕设于环形磁芯上的两根导电绕线232，每根绕线232的两线头2321分别与一导电片213物理连接，两根导电绕线232卷绕于磁芯231的部分相互绞合在一起，而位于磁芯231外的部分散开设置。如图3所示，自耦变压器23的中心抽头通过电路板21上的导电路径214连接两根绕线232的线头2321形成，且自耦变压器23的中心抽头通过电路板21上导电路径214直接电性连接至接地端215。
相比传统隔离变压器需要四根导电绕线(漆包线)绕设环形磁芯(铁芯)而成，本发明的自耦变压器23采用两根导电绕线232，减少了导电绕线的数量，并且降低了绕线及理线工时，提高了防雷等级及电磁兼容性的同时降低了制造成本。相比传统隔离变压器需要电路板设置六个导电片(pad)来与隔离变压器对应连接，本发明的自耦变压器包23只需要四个导电片(pad)来与自耦变压器23对应连接即可，电路板21的横向排布导电片213减少，从而使得电路板21的宽度更小。相比工字型(或者条形)磁芯结构的表面焊接式(SMD)自耦变压器，本发明的环形磁芯结构的自耦变压器23具有更大的电感值，在省去传统隔离变压器的同时，使得自耦变压器的电感值能够满足滤波要求。
如图4所示，共模扼流圈22包括条形磁芯和绕设于同一条形磁芯上的两个耦合绕线(未图示)，所述共模扼流圈22通过表面焊接技术(SMT)焊接至电路板21上的导电片上。
电容器24为表面焊接式电容，所述共模扼流圈22、自耦变压器23、以及电容器24通过电路板21上的导电路径电性连接。所述自耦变压器23安装于电路板21的一侧面，所述共模扼流圈22与电容器24安装于电路板的另一侧面。共模扼流圈22与自耦变压器23采用分离式设计，便于共模扼流圈22与自耦变压器23的自动化绕线，自耦变压器23上的导电绕线232的线头2321通过自动点焊机(无锡焊接)自动化地热熔焊接至导电片213，共模扼流圈22与电容器24采用SMT技术打板至电路板21上，整个过程自动化程度高，制造成本低。
该网络连接器模组2可以作为网络变压器(Lan Transformer)模组，也可以作为内部电路板磁性组安装于RJ45插座连接器中。当其为网络变压器(Lan Transformer)模组时，其安装于设有芯片的外部主板上，并通过外部主板与一被动RJ45连接器(passive RJ45)连接，其接地端116为外部主板上的接地层。当其作为RJ45插座连接器的一部分时，其网线侧安装有RJ端子，其芯片侧安装站脚端子(Footer pin)，电路板安装于绝缘本体，且插座连接器具有作为接地端116的金属屏蔽壳体与内部电路板上的接地端215连接。金属屏蔽壳体也与外部主板的接地层电性连接。
以上仅为本发明的部分较佳实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变化，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种网络接口电路，其具有网线侧、芯片侧、以及位于网线侧和芯片侧之间的至少一组信号传输通道，其特征在于：所述一组信号传输通道包括第一信号通道、第二信号通道、连接于第一、第二信号通道的共模扼流圈和自耦变压器、以及串联在第一信号通道和第二信号通道上的电容器，所述共模扼流圈具有分别串联在第一、第二信号通道上的两个线圈，所述自耦变压器包括电性连接于第一信号通道的第一连接端、连接于第二信号通道的第二连接端、以及与第一连接端和第二连接端电性连接的中心抽头，所述网络接口电路还设有接地端，所述中心抽头直接电性连接至接地端。
2.如权利要求1所述的网络接口电路，其特征在于：所述电容器电性连接于共模扼流圈与自耦变压器之间。
3.如权利要求1所述的网络接口电路，其特征在于：所述自耦变压器靠近网线侧，所述共模扼流圈靠近芯片侧。
4.如权利要求1所述的网络接口电路，其特征在于：所述自耦变压器包括磁芯以及缠绕于同一磁芯上的初级线圈和次级线圈，所述初级线圈和次级线圈电性连接且于初级线圈和次级线圈的中间形成中心抽头。
5.如权利要求1所述的网络接口电路，其特征在于：所述共模扼流圈的两个线圈耦合于同一磁芯上。
6.一种网络连接器模组，其包括电路板、共模扼流圈、自耦变压器、以及电容器，其特征在于：所述共模扼流圈、自耦变压器、以及电容器均安装于电路板上，所述电路板具有用于电性连接网线的网线侧、用于电性连接主板芯片的芯片侧、以及连接于网线侧与芯片侧的若干导电路径，所述网线侧与芯片侧之间设有至少一组信号传输通道，所述一组信号传输通道包括第一信号通道、第二信号通道、连接于第一、第二信号通道的共模扼流圈和自耦变压器、以及串联在第一信号通道和第二信号通道上的电容器，所述共模扼流圈具有分别串联在第一、第二信号通道上的两个线圈，所述自耦变压器包括电性连接于第一信号通道的第一连接端、连接于第二信号通道的第二连接端、以及与第一连接端和第二连接端电性连接的中心抽头，所述网络连接器模组还具有接地端，所述中心抽头直接电性连接至接地端。
7.如权利要求6所述的网络连接器模组，其特征在于：所述电路板上设有若干导电片，所述自耦变压器包括环形磁芯和绕设于环形磁芯上的两根导电绕线，每根绕线的两线头分别与一导电片物理连接，所述自耦变压器的中心抽头通过电路板上的导电路径连接两根绕线的线头形成。
8.如权利要求7所述的网络连接器模组，其特征在于：所述两根导电绕线卷绕于磁芯的部分相互绞合在一起，而位于磁芯外的部分散开设置。
9.如权利要求7所述的网络连接器模组，其特征在于：所述共模扼流圈包括条形磁芯和绕设于条形磁芯上的绕线，所述共模扼流圈通过表面焊接技术焊接至电路板上的导电片上。
10.如权利要求9所述的网络连接器模组，其特征在于：所述电容器为表面焊接式电容，所述共模扼流圈、自耦变压器、以及电容器通过电路板上的导电路径电性连接，所述自耦变压器安装于电路板的一侧面，所述共模扼流圈与电容器安装于电路板的另一侧面。
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