Ethernet Magnetisch Module: Gids voor Specificaties & Selectie

Een Ethernet magnetisch module (ook wel LAN magnetics) zit tussen de Ethernet PHY en de RJ45/kabel en zorgt voor galvanische isolatie, differentiële koppeling en common-mode ruisonderdrukking. De juiste selectie van magnetics—matching OCL, insertion/return loss, isolatiewaarde en footprint—voorkomt linkinstabiliteit, EMI-problemen en mislukkingen bij veiligheidstests.

Dit is een gezaghebbende gids voor Ethernet magnetische modules: functies, belangrijkste specificaties (350µH OCL, ~1500 Vrms isolatie), 10/100 vs 1G verschillen, lay-out en selectiechecklist.

★​ Wat doet een Ethernet Magnetic Module?

Een Ethernet magnetische module vervult drie nauw verwante rollen:

1. Galvanische isolatie. Het creëert een veiligheidsbarrière tussen de kabel (MDI) en de digitale logica, waardoor apparaten en gebruikers worden beschermd tegen spanningspieken en wordt voldaan aan de veiligheidstestspanningen. De industriële praktijk en IEEE-richtlijnen vereisen doorgaans een isolatieweerstandstest op de poort — vaak uitgedrukt als ~1500 Vrms gedurende 60 s of equivalente impulstests.
2. Differentiële koppeling & impedantie matching. Transformatoren zorgen voor de center-tapped differentiële koppeling die vereist is door Ethernet PHY's en helpen het kanaal vorm te geven zodat de PHY voldoet aan de return-loss en mask-eisen.
3. Common-mode ruisonderdrukking. Geïntegreerde common-mode smoorspoelen (CMC's) verminderen de differentiële-naar-common conversie en beperken de uitgestraalde emissies van twisted pair kabels, waardoor de EMC-prestaties worden verbeterd.

Deze rollen zijn onderling afhankelijk: isolatiekeuzes beïnvloeden de wikkelisolatie en kruipweg; OCL- en CMC-parameters beïnvloeden het gedrag bij lage frequenties en EMI; footprint en pinout bepalen of een onderdeel een drop-in vervanging kan zijn.

★ Belangrijkste specificaties van Ethernet Magnetic Module

Hieronder staan de attributen die engineeringteams en inkoop gebruiken om magnetics te vergelijken en te kwalificeren. Beschouw deze als de minimale checklist voor elke selectie- of vervangingsbeslissing.

Elektrische specificaties

Praktische opmerking: Zorg er bij het vergelijken van datasheets voor dat de OCL-testfrequentie, -spanning en -biasstroom overeenkomen — deze variabelen veranderen de gemeten inductie aanzienlijk.

Mechanische en pakketspecificaties

• Pakkettype: SMD-16P, geïntegreerde RJ45 + magnetics, of discrete through-hole.
• Afmetingen behuizing & zithoogte: Belangrijk voor chassisvrijheid en aansluitconnectoren.
• Pinout & footprint: Pincompatibiliteit is essentieel voor drop-in vervangingen; controleer het aanbevolen landpatroon en de pad-afmetingen.

Omgeving, materialen & compliance

• Bedrijfs-/opslagtemperatuurbereiken (commercieel vs. industrieel).
• RoHS & halogeenvrij status en piek reflow-rating (bijv. 255 ±5 °C typisch voor RoHS-onderdelen).
• Levenscyclus / beschikbaarheid: Voor producten met een lange levenscyclus, controleer de ondersteuning van de fabrikant en het beleid voor veroudering.

 ★ 10/100Base-T vs. 1000Base-T LAN Magnetics — Kernverschillen

Het begrijpen van deze verschillen voorkomt kostbare fouten:

• Signaalbandbreedte & aantal paren. 1000Base-T gebruikt vier paren tegelijkertijd en werkt met hogere symboolsnelheden, dus magnetics moeten voldoen aan strakkere return-loss en crosstalk maskers. 10/100-ontwerpen hebben een lagere bandbreedte en tolereren vaak hogere OCL-waarden.
• Common-mode choke integratie en prestaties. Gigabit-modules vereisen doorgaans CMC's met strengere impedantie over bredere banden om pair-to-pair koppeling te regelen en aan EMC te voldoen. 10/100-modules hebben eenvoudigere CMC-behoeften.
• Interoperabiliteit. Een 1000Base-T magnetics-assemblage kan vaak voldoen aan 10/100-vereisten, maar kan duurder zijn. Omgekeerd is een 10/100 magnetics-assemblage meestal ongeschikt voor gigabit-werking. Valideer met PHY-leveranciersrichtlijnen en laboratoriumtests.

Wanneer te kiezen: Gebruik 10/100 magnetics voor kostengevoelige Fast Ethernet-apparaten; gebruik 1000Base-T magnetics voor switches, uplinks en producten waar volledige gigabit-doorvoer vereist is.
 

★ Waarom OCL ertoe doet en hoe de specificatie te lezen

Open-Circuit Inductance (OCL) is de primaire inductie van de transformator gemeten met de secundaire open. Voor 10/100Base-T-ontwerpen zorgt een hogere OCL (meestal ≈350 µH minimaal onder IEEE-testconventies) ervoor dat de magnetics voldoende energieopslag bij lage frequenties bieden om baseline wander en droop tijdens lange frames te voorkomen. Baseline wander en droop beïnvloeden de receiver tracking en kunnen leiden tot een verhoogde BER als ze niet worden gecontroleerd.

Belangrijkste leestips:

• Controleer de testcondities. OCL wordt vaak gegeven bij een specifieke testfrequentie, spanning en DC-bias; verschillende laboratoria rapporteren verschillende getallen.
• Kijk naar OCL vs. bias curve. OCL daalt met een verhoogde ongebalanceerde biasstroom — fabrikanten plotten vaak OCL over biasniveaus; bekijk de worst-case waarden die van toepassing zijn in uw systeem.

★ Common-mode Chokes (CMC) — Selectie en PoE-overwegingen

Een CMC is een kernelement van Ethernet magnetics. Het biedt een hoge impedantie voor common-mode stromen, terwijl het gewenste differentiële signaal kan passeren. Let bij het selecteren van CMC's op:

• Impedantie vs. frequentiecurve — zorgt voor onderdrukking in de probleemfrequentieband.
• DC-verzadigingswaarde — cruciaal voor PoE-toepassingen waar DC-stroom door center taps stroomt en de choke kan biasen/verzadiging, waardoor CMRR wordt verminderd.
• Insertion loss en thermische prestaties — hoge stromen (PoE+) creëren warmte; onderdelen moeten worden gedegradeerd of geverifieerd onder de verwachte PSE-stroom.

 ★ Ethernet Magnetic Module Compatibiliteit & Vervanging

Wanneer een productpagina beweert “equivalent” of “drop-in vervanging,” volg dan deze checklist voordat u de vervanging goedkeurt:

1. Pinout & footprint match. Elke mismatch hier kan een PCB-herontwerp forceren.
2. Turns ratio & center-tap aansluitingen. Bevestig dat het center-tap gebruik overeenkomt met PHY biasing.
3. OCL en insertion/return loss pariteit. Zorg voor gelijke of betere elektrische prestaties — en bevestig dat de testcondities overeenkomen.
4. Hi-Pot / isolatiemarge. Veiligheidsclassificaties moeten gelijk zijn aan of hoger zijn dan het origineel. ﹘1500 Vrms is een veelvoorkomende referentie.
5. Thermisch en DC-biasgedrag (PoE). Valideer DC-verzadiging en thermische degradatie onder PoE-stromen.

Praktische workflow: vergelijk datasheets regel voor regel, vraag monsters aan, voer PHY linkstabiliteit, BER en EMC pre-scans uit op de doelboard voordat u de vervanging in volume uitvoert.

★ Ethernet Magnetic Module PCB-lay-out

Een goede lay-out voorkomt dat de magnetics die u net hebt gekozen, worden tenietgedaan:

• Houd een GND keepout onder de magnetics body waar aanbevolen — dit behoudt de common-mode prestaties van de choke en vermindert onbedoelde modewisseling. Volg de toepassingsnotities van de PHY-leverancier en de richtlijnen van de magnetics datasheet.
• Minimaliseer de stub-lengtes van PHY naar magnetics — stubs verhogen reflecties en kunnen return-loss maskers verbreken. Dit is vooral belangrijk voor gigabit-ontwerpen.
• Route center taps correct — meestal naar het DC-biasnetwerk (Vcc of biasweerstanden) en ontkoppeling per PHY-referentie.
• Thermische en kruipwegplanning voor PoE: behoud voldoende kruipweg/speling en controleer de thermische stijging wanneer PoE-stromen vloeien.

★ Test- & validatiechecklist 

Voordat u een magnetics-onderdeel voor productie goedkeurt, voert u deze controles uit:

• PHY linktest: link op de vereiste snelheden over representatieve kabels en lengtes.
• BER / stresstest: aanhoudende gegevensoverdracht en lange frames om baseline wander-problemen aan het licht te brengen.
• Return-loss / insertion-loss sweep: valideer tegen PHY-maskers of toepassingsnotities van de leverancier.
• Hi-Pot / isolatietest: controleer de isolatieweerstandsniveaus per doelstandaard.
• EMC pre-scan: snelle uitgestraalde en geleide controles om duidelijke fouten op te sporen.
• PoE thermische & DC-verzadigingstest: als PoE/PoE+ van toepassing is, controleer dan de CMC-verzadiging en temperatuurstijging onder de volledige PSE-stroom.

★ FAQ over LAN Magnetic Module

V – Wat betekent OCL en waarom is 350 µH gespecificeerd?

A – OCL (open-circuit inductie) is de inductie gemeten op een primaire met de secundaire open. In 100Base-T normatieve richtlijnen helpt ~350 µH minimaal (onder gespecificeerde testcondities) baseline wander te beheersen en receiver tracking voor lange frames te garanderen.

V – Is 1500 Vrms isolatie vereist?

A – IEEE-richtlijnen en de daarin vermelde veiligheidsnormen gebruiken vaak 1500 Vrms (60 s) of equivalente impulstests als een doelisolatietest voor Ethernet-poorten; ontwerpers moeten de versie van de toepasselijke norm voor hun productcategorie bevestigen.

V – Kan ik een gigabit magnetics-onderdeel gebruiken in een fast Ethernet-ontwerp?

A – Ja, elektrisch gezien voldoet een gigabit-onderdeel meestal aan of overtreft 10/100-maskers, maar het kan duurder zijn en de footprint/pinout moet compatibel zijn. Controleer de richtlijnen van de leverancier en test in uw systeem.

V – Hoe verifieer ik een geclaimd “equivalent” onderdeel?

A – Regel-voor-regel datasheetvergelijking, monstertests (PHY, BER, EMC) en pinout-validatie zijn vereist. Marketingclaims alleen zijn onvoldoende.

Snelle selectiechecklist 

1. Bevestig de vereiste snelheid (10/100 vs 1G).
2. Match turns ratio en center-tap schema.
3. Controleer OCL en testcondities (350 µH min voor veel 100Base-T gevallen).
4. Controleer insertion & return loss over de PHY-frequentieband.
5. Bevestig isolatie (Hi-Pot) waarde (~1500 Vrms doel).
6. Valideer footprint/pinout en pakkethoogte.
7. Voor PoE, controleer CMC DC-verzadiging en thermisch gedrag.
8. Vraag monsters aan en voer PHY + EMC pretests uit.

Conclusie

Het kiezen van de juiste Ethernet magnetische module is een ontwerpbeslissing die elektrische prestaties, veiligheid en mechanische compatibiliteit combineert. Gebruik OCL, insertion/return loss, isolatiewaarde en pinout als uw primaire poorten; valideer claims met datasheets en monstertests op uw daadwerkelijke PHY en bordlay-out.

download de datasheet, vraag een footprint-bestand aan, of bestel technische monsters om PHY/BER en EMC pre-validatie uit te voeren op uw doelbord.