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Power Over Ethernet (PoE)-Transformatoren

Ausgearbeitetes Beispiel geeigneter Tests

PoE-Übersicht

Das Aufkommen des „Internets der Dinge“ hat in den letzten Jahren zu einem massiven Anstieg der Anzahl von Geräten geführt, die über Ethernet-Kabel mit dem Internet verbunden sind.
Historisch gesehen verfügt jedes dieser Geräte auch über eine separate Stromversorgung, um die für den Betrieb erforderliche örtliche 5- oder 12-Volt-Spannung bereitzustellen
Eine sich schnell entwickelnde Lösung hierfür ist Power Over Ethernet (oder kurz PoE).

Es gibt zwei Grundversionen von PoE.
Eine Version liefert die Spannung an den Datensende- und Empfangspaaren (TX und RX); dh vereint Leistung und Daten.
Die zweite Version versorgt die nicht genutzten Kabelpaare mit Strom
Die erste Methode wird aus Gründen der Einfachheit bevorzugt und bietet außerdem den Vorteil der Abwärtskompatibilität mit der vorhandenen Verkabelung.

Die Vorteile eines solchen Systems sind vielfältig
- Erstens wird der Strom an einem zentralen Punkt reguliert und isoliert.
- Zweitens ist die Installation von PoE-Geräten einfacher, da nur ein Verkabelungssystem erforderlich ist.
- Drittens können eventuelle Unterbrechungen der Stromversorgung über eine zentrale USV-Anlage abgewickelt werden,
- Viertens kann das Design der Geräte mechanisch und elektrisch einfacher sein, da sie nur einen externen Port zur Außenwelt benötigen.

Darüber hinaus können neu entwickelte Geräte mit den Transformatoren und Schaltkreisen ausgestattet werden, die zur Aufteilung der digitalen Daten- und Stromsignale im Gerät erforderlich sind, und ältere Geräte können weiterhin verwendet werden, indem eine lokale „Splitter“-Box verwendet wird (ähnlich im Konzept wie ASDL-Splitter). .
In allen Fällen werden Transformatoren verwendet, um das Gerät zu isolieren und die Signale zu trennen.

Würth Electronics Teilenummer 7491199212

Würth stellt ein umfangreiches Sortiment an Transformatoren für PoE-Anwendungen her.
Hier untersuchen wir das Würth Electronics-Teil Nr. 7491199212.
Dies ist ein Transformator mit vier Wicklungen und Windungsverhältnissen von ;
N1: N2: N3: N4
1,00 : 0,29 : 0,29 : 0,21
Es wird in einem Gehäuse für die Oberflächenmontage geliefert.

Schaltplan #7491199212.

Empfohlener Test für PoE

Schaltplan des PoE AT-Editors

Hier sind die vier Wicklungen des Transformators dargestellt, wobei zur Vereinfachung der Programmierung die gleiche Nummerierung wie im Würth-Schaltplan verwendet wird.
Beachten Sie, dass die nicht fortlaufende Pin-Nummerierung hier beibehalten wurde, um die Programmierung zu vereinfachen und auch um die im ursprünglichen Schaltplan verwendete Polaritätskonvention beizubehalten.

Schaltplan des AT-Editors

PoE AT-Befestigung

Das Transformatorgehäuse ist ein Standarddesign für die Oberflächenmontage und daher nicht für Kelvin-Pins geeignet.
Bei der hier gezeigten Befestigung handelt es sich um eine Zero Insertion Force-Buchse (ZIF), bei der von der Seite auf jeden Stift zwei Klingenpaare aufgesetzt werden.
Dies hat den Vorteil, dass das Teil keiner mechanischen Belastung ausgesetzt wird und dennoch ein echter Kelvin-Kontakt zu jeder Wicklung aufrechterhalten wird.

ZIF-Sockelbefestigung (Zero Insertion Force).

ZIF-Sockelbefestigung (Zero Insertion Force).

PoE AT-Testprogramm

# Prüfen Beschreibung Pins und Bedingungen Grund
1 R Gleichstromwiderstand Pin 1-2, Grenzwerte <110 mOhm Um zu überprüfen, ob der Widerstand der Hilfswicklung unter einem Maximum liegt. Dient auch zur Überprüfung des korrekten Drahtquerschnitts und des guten Abschlusses.
2 R Gleichstromwiderstand Pin 3-4, Grenzwerte <450 mOhm Um zu überprüfen, ob der Primärwicklungswiderstand unter einem Maximum liegt. Dient auch zur Überprüfung des korrekten Drahtquerschnitts und des guten Abschlusses.
3 R Gleichstromwiderstand Pin 9-8, Grenzwerte <100 mOhm Zur Überprüfung liegt der Widerstand der ersten Sekundärwicklung unter einem Maximum. Dient auch zur Überprüfung des korrekten Drahtquerschnitts und des guten Abschlusses.
4 R Gleichstromwiderstand Pin 7-10, Grenzwerte <100 mOhm Zur Überprüfung liegt der Widerstand der zweiten Sekundärwicklung unter einem Maximum. Dient auch zur Überprüfung des korrekten Drahtquerschnitts und des guten Abschlusses.
5 LS Serieninduktivität Pin 3-4, 100 mV, 100 kHz, nominal 127 mH +/- 10 % (gemäß veröffentlichter Spezifikation) Zur Überprüfung der korrekten Windungszahl und der korrekten Funktion des Kernmaterials
6 LL Streuinduktivität Pins 3–4 Hi, Pins 8–9 Low, 100 mV, 100 kHz, prüfen Sie unter 2,3 uH gemäß Spezifikation. Zur Überprüfung der korrekten Platzierung und Funktion der Wicklungen wird überprüft, ob die Leckage unter dem angegebenen Grenzwert liegt.
7 TR Windungsverhältnis Bestromen Sie die Pins 3-4 mit 100 mV und 100 kHz und überprüfen Sie das Übersetzungsverhältnis und die Phase 3-4:2-1 auf 1:0,21 +/- 3 %. Zur Überprüfung des korrekten Wicklungsverhältnisses
8 TR Windungsverhältnis Schalten Sie die Pins 3-4 mit 100 mV und 100 kHz ein und überprüfen Sie das Übersetzungsverhältnis und die Phase 3-4:7-10 auf 1:0,29 +/- 3 %. Zur Überprüfung des korrekten Wicklungsverhältnisses
9 TR Windungsverhältnis Bestromen Sie die Pins 3-4 mit 100 mV und 100 kHz und überprüfen Sie das Übersetzungsverhältnis und die Phase 3-4:8-9 auf 1:0,29 +/- 3 %. Zur Überprüfung des korrekten Wicklungsverhältnisses
10 HPAC AC Hi-Pot 1,5 kV AC, 1 Sekunde, Pins 1,2,3,4 High, Pins 7,8,9,10 LO. Überprüfen Sie den Strom <5 mA Zur Überprüfung der Isolation gemäß Datenblatt.
AT5600 Laufzeit 1,98 Sek
(AT3600 Laufzeit 4,19 Sek.)

PoE-Transformator-AT-Testergebnisse