一种双线以太网中继电路制造技术

本发明专利技术涉及智能工厂双线以太网电力与数据同传，具体涉及一种双线以太网中继电路，包括输入侧EMI滤波电路、直流传输电路、数据信号传输电路、隔离侧EMI滤波电路以及输出侧EMI滤波电路；输入侧EMI滤波电路用于输入侧共模电压抑制和上电限流，直流传输电路用于传递和提升直流电力和电感储能续流，数据信号传输电路用于传输和中继驱动高频数据信号，隔离侧EMI滤波电路用于网络变压器初级与次级两侧共模电压抑制，输出侧EMI滤波电路用于输出侧共模电压抑制；本发明专利技术通过直流电力与各电路以及屏蔽层，使得抗干扰能力大大增强，数据信号得到增强，同时直流电压等级得到提升，直流电力与数据信号传输距离更远。数据信号传输距离更远。数据信号传输距离更远。

【技术实现步骤摘要】
一种双线以太网中继电路


[0001]本专利技术涉及智能工厂双线以太网电力与数据同传(PoDL)，具体涉及一种双线以太网中继电路。

技术介绍

[0002]IEEE 802.3cg
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2019为IEEE以太网标准，2019年11月修正案5：单对平衡导体上10Mb/s运行和相关功率传输的物理层规范和管理参数，该IEEE标准802.3
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2018的修正案规定了增加条款和适当修改，以增加在单对平衡导体上运行的10Mb/s物理层(PHY)规范和管理参数，以及相关的可选电源供应。IEEE 802.3cg标准也称为10BASE
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T1L，是一种工业以太网网络协议。通过该协议，可以打破在工厂执行一线服务的基本操作设备(传感器、阀、执行器和控件)与实现智能工厂的企业数据、比特和字节库之间的屏障。10BASE
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T1L网络将成为向数据和分析驱动型工厂运营模式转变的重要推动因素，这种趋势被称为工业4.0。IEEE 802.3cg标准标志着引入工厂操作员在网络边缘连接设备出现截然不同方式，不再受到基于传统4mA至20mA和HART通信接口的基础设施的限制。
[0003]10BASE
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T1L连接提供以下功能：通过长达1千米的电缆实现最大数据速率10Mbps。向Zone 0本质安全应用中的端点提供高达500mW功率，从而操作比4mA至20mA或HART系统所能支持的更广泛、更复杂的端点。可向非本质安全应用提供高达60W功率，具体取决于布线。有可能重复使用现有、已安装的双绞线。丰富的设备管理选项，包括从连接的设备提供诊断数据，以及为其提供软件更新。每个节点的互联网协议(IP)地址，将物联网功能扩展到工厂网络边缘。通过IP地址，不仅可监控节点，还可远程管理节点。实施10BASE
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T1L设备通常很简单，因为用于10BASE
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T1L通信的物理介质是一根双绞线。甚至可能传输4mA至20mA或HART通信的同一根电缆。802.3cg标准支持安装在危险(防爆)环境中。网络变压器把PHY送出来的差分信号用差模耦合的线圈耦合滤波以增强信号，并且通过电磁场的转换耦合到连接网线的另外一端。这样不但使网线和PHY之间没有物理上的连接而换传递了信号，隔断了信号中的直流分量，还可以在不同0V电平的设备中传送数据。网络变压器本身耐压2kV～3kV，也起到了防雷保护作用，隔离变压器可满足IEEE802.3的绝缘要求，但不能抑制EMI。在双绞线中每一根导线是以双螺旋形结构相互缠绕着。流过每根导线的电流所产生的磁场受螺旋形的制约。流过双绞线中每一根导线的电流方向，决定每对导线发射噪音的程度。在每对导线上流过差模和共模电流所引起的发射程度是不同的，差模电流引起的噪音发射是较小的，所以噪音主要是由共模电流决定。
[0004]电缆的屏蔽层能够单纯地作为隔离层反射噪声能量，也可以吸收噪声并将其传导到大地(Ground)，成为噪声信号的返回路径。编织网屏蔽通常由裸铜线或镀锡铜线编织而成，它为电磁噪声提供了一个低阻抗的接地路径，并且在使用连接器时可以通过压接或焊接的方式对接。屏蔽层可以保证信号不受外部电磁干扰影响，传输距离更远。
[0005]为了进一步延长10BASE
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T1L传输距离，可以采用网络变压器的中继方案，中继方案必须具有如下功能：(1)直流电力与数据信号的解耦电路和耦合电路、电感储能续流机构
以及上电限流机构；(2)网络变压器隔离和驱动电路；(3)输入侧、隔离侧以及输出侧共模电压EMI滤波电路。另一方面，IEEE802.3cg
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2019规定PSE(电源供电设备)供电电压为44～57V，不能提高电压等级。如果负载较重时，线路压降非常大，负载得到的电压较低，因此供电电流增加，结果线路压降变大，负载得到的电压就更低。鉴于此，有必要采用中间电压提升技术，增加后级线路供电电压等级，以此降低线损，延长供电距离。
[0006]但是对于智能工厂双线以太网电力与数据同传(PoDL)
，经过检索，尚未发现公开具有上述功能的、无源的高效双线以太网中继电路和供电电压提升电路以及二者之间解耦和耦合电路，需要针对性地重新研发设计。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种双线以太网中继电路，包括输入侧EMI滤波电路、直流传输电路、数据信号传输电路、隔离侧EMI滤波电路以及输出侧EMI滤波电路；输入侧EMI滤波电路用于输入侧共模电压抑制和上电限流，直流传输电路用于传递和提升直流电力和电感储能续流，数据信号传输电路用于传输和中继驱动高频数据信号，隔离侧EMI滤波电路用于网络变压器初级与次级两侧共模电压抑制，输出侧EMI滤波电路用于输出侧共模电压抑制。
[0008]进一步的，输入侧EMI滤波电路包括第一NTC电阻、第二NTC电阻、第一瞬态电压抑制器与第一共模抑制线圈，其中，第一NTC电阻的一端与差分数据信号的输入端相连，另一端与第一瞬态电压抑制器一端、第一共模抑制线圈第1引脚连接；第二NTC电阻的一端与直流电力的输入端相连，其另一端与第一瞬态电压抑制器另一端、第一共模抑制线圈第2引脚相连；第一共模抑制线圈第3引脚和第4引脚分为作为数据信号传输电路的输入端。
[0009]进一步的，直流传输电路包括第一～第三电感、第一～第四二极管、第一控制驱动器、第一电阻、第二电阻、第一功率开关、第一电位器、第五电容、第六电容，第一电感的一端以及第三二极管的阴极与数据信号传输电路的一个输入端连接，第二电感的一端和第四二极管的阳极与数据信号传输电路的一个输出端连接；第五电容的一端、第一二极管的阳极、第一控制驱动器的第2引脚、第一电阻的一端、第六电容的一端以及第一电位器的一端、数据信号传输电路的另一个输入端以及数据信号传输电路的另一个输出端连接在一起；第三二极管的阳极、第一电感的另一端、第三电感的一端、第五电容的另一端、第一二极管的阴极以及第一控制驱动器的第1引脚连接在一起；第三电感的另一端与第二二极管的阳极以及第一功率开关的漏极连接在一起；第二二极管的阴极、第四二极管的阴极、第二电阻的一端、第二电感的另一端以及第六电容的另一端连接在一起；第二电阻的另一端、第一电位器的另一端以及第一控制驱动器的第4引脚连接在一起；第一功率开关的门极与第一控制驱动器的第5引脚连接；第一功率开关的源极、第一电阻的另一端以及第一控制驱动器的第3引脚连接在一起。
[0010]进一步的，数据信号传输电路包括第一～第四电容器以及第一网络变压器，其中，第一电容和第二电容的一端分别作为数据信号传输电路的两个输入端，第一电容和第二电容的另一端分别与第一网络变压器的输入端连接；第一网络变压器的输出端分别与第三电容和第四电容的一端连接，第三电容和第四电容的另一端作为数据信号传输电路的两个输出端。
[0011]进一步的，隔离侧EMI滤波电路包括第三～第八电阻、第七电容以及第八电容，第三电阻的一端设置在第二电容与第一网络变压器的其中一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双线以太网中继电路，其特征在于，包括输入侧EMI滤波电路、直流传输电路、数据信号传输电路、隔离侧EMI滤波电路以及输出侧EMI滤波电路；输入侧EMI滤波电路用于输入侧共模电压抑制和上电限流，直流传输电路用于传递和提升直流电力和电感储能续流，数据信号传输电路用于传输和中继驱动高频数据信号，隔离侧EMI滤波电路用于网络变压器初级与次级两侧共模电压抑制，输出侧EMI滤波电路用于输出侧共模电压抑制。2.根据权利要求1所述的一种双线以太网中继电路，其特征在于，输入侧EMI滤波电路包括第一NTC电阻、第二NTC电阻、第一瞬态电压抑制器与第一共模抑制线圈，其中，第一NTC电阻的一端与差分数据信号的输入端相连，另一端与第一瞬态电压抑制器一端、第一共模抑制线圈第1引脚连接；第二NTC电阻的一端与直流电力的输入端相连，其另一端与第一瞬态电压抑制器另一端、第一共模抑制线圈第2引脚相连；第一共模抑制线圈第3引脚和第4引脚分为作为数据信号传输电路的输入端。3.根据权利要求1所述的一种双线以太网中继电路，其特征在于，直流传输电路包括第一～第三电感、第一～第四二极管、第一控制驱动器、第一电阻、第二电阻、第一功率开关、第一电位器、第五电容、第六电容，第一电感的一端以及第三二极管的阴极与数据信号传输电路的一个输入端连接，第二电感的一端和第四二极管的阳极与数据信号传输电路的一个输出端连接；第五电容的一端、第一二极管的阳极、第一控制驱动器的第2引脚、第一电阻的一端、第六电容的一端以及第一电位器的一端、数据信号传输电路的另一个输入端以及数据信号传输电路的另一个输出端连接在一起；第三二极管的阳极、第一电感的另一端、第三电感的一端、第五电容的另一端、第一二极管的阴极以及第一控制驱动器的第1引脚连接在一起；第三电感的另一端与第二二极管的阳极以及第一功率开关的漏极连接在一起；第二二极管的阴极、第四二极管的阴极、第二电阻的一端、第二电感的另一端以及第六电容的另一端连接在一起；第二电阻的另一端、第一电位器的另一端以及第一控制驱动器的第4引脚连接在一起；第一功率开关的门极与第一控制驱动器的第5引脚连接；第一功率开关的源极、第一电阻的另一端以及第一控制驱动器的第3引脚连接在一起。4.根据权利要求1所述的一种双线以太网中继电路，其特征在于，数据信号传输电路包括第一～第四电容器以及第一网络变压器，其中，第一电容和第二电容的一端分别作为数据信号传输电路的两个输入端，第一电容和第二电容的另一端分别与第一网络变压器的输入端连接；第一网络变压器的输出端分别与第三电容和第四电容的一端连接，第三电容和第四电容的另一端作为数据信号传输电...

【专利技术属性】
技术研发人员：高煜寒，白彦君，陈珊珊，于欣竺，毛世平，江洪敏，
申请(专利权)人：中电科技集团重庆声光电有限公司，
类型：发明
国别省市：