一种分离式网络变压器电路及网络接口电路的制作方法

1.本实用新型涉及网络变压器技术领域，特别是涉及一种分离式网络变压器电路及网络接口电路。


背景技术：

2.网络变压器又名网络隔离变压器、以太网变压器、网络滤波器等，用于在以太网设备中连接网络芯片和rj45(registered jack-45，一种标准型接口)网络接口，从而起到信号传输、阻抗匹配、电压隔离以及信号杂波干扰抑制等作用。传统集成式的网络变压器封装体积较大，容易影响硬件设计布局，产生结构干涉、阻塞散热通道等问题，且其线圈绕制通常由人工操作完成，成本高、性能一致性差。因此产生了分离式网络变压器，相较于传统集成式网络变压器，分离式网络变压器不仅体积小，其中的关键组件——工字型共模电感由机器绕制，生产效率高、成本低且性能一致性好，能够较好地解决传统集成式网络变压器存在的问题。
3.但目前常见的分离式网络变压器均存在一个技术问题，如图1a及图1b所示，其中，p7mdiap、p7mdian为网络芯片，ge1_mx1+及ge1_mx1-表示电流，c1、c2表示隔离电容，t1表示第一共模电感，t1的1、2、3、4分别表示第一共模电感的四个引脚，t2表示第二共模电感，t2的1、2、3、4分别表示第二共模电感的四个引脚。可见，第二共模电感的第二引脚和第四引脚直接接到信号地上，当采用该分离式网络变压器的终端设备连接同样连接大地的poe(power over ethernet，以太网供电)交换机时，pse(power sourcing equipment，供电设备)输出48v常电，poe交换机上电控制断开，则其48v直流输出电压正极通过网线-共模电感-大地构成的回路直接连接自身的信号地，将造成电源短路、系统功能异常等问题，安全性较低。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例的目的在于提供一种分离式网络变压器电路及网络接口电路，以实现提高分离式网络变压器的安全性。具体技术方案如下：
5.第一方面，本实用新型实施例提供了一种分离式网络变压器电路，包括：
6.至少一个变压器子电路及至少一个保护电容；
7.所述变压器子电路包括第一隔离电容、第二隔离电容、第一共模电感、第二共模电感；
8.所述第一隔离电容的第一端用于连接网络芯片，所述第一隔离电容的第二端与所述第一共模电感的第一引脚连接；
9.所述第二隔离电容的第一端用于连接网络芯片，所述第二隔离电容的第二端与所述第一共模电感的第二引脚连接；
10.所述第一共模电感的第三引脚与所述第二共模电感的第一引脚连接，所述第一共模电感的第四引脚与所述第二共模电感的第三引脚连接；
11.所述第二共模电感的第一引脚还与网络端口连接，所述第二共模电感的第三引脚还与网络端口连接；
12.所述第二共模电感的第二引脚通过所述保护电容与地连接，所述第二共模电感的第四引脚与通过所述保护电容与地连接。
13.本实用新型的一个实施例中，
14.所述第一共模电感的第一引脚、第二引脚为同名端引脚；所述第一共模电感的第三引脚、第四引脚为同名端引脚；
15.所述第二共模电感的第一引脚、第二引脚为同名端引脚、所述第二共模电感的第三引脚及第四引脚为同名端引脚。
16.本实用新型的一个实施例中，
17.所述第一隔离电容及所述第二隔离电容均为非极性电容。
18.本实用新型的一个实施例中，
19.所述保护电容为非极性电容。
20.本实用新型的一个实施例中，各所述变压器子电路对应一个保护电容，各所述变压器子电路的第二共模电感的第二引脚、第四引脚均通过所述保护电容与地连接。
21.本实用新型的一个实施例中，所述变压器子电路与所述保护电容一一对应，针对每一个变压器子电路，该变压器子电路的第二共模电感的第二引脚、第四引脚均通过该变压器子电路对应的保护电容与地连接。
22.本实用新型的一个实施例中，至少一个保护电容包括多个保护电容，各所述保护电容并联；
23.各所述变压器子电路的第二共模电感的第二引脚、第四引脚均通过并联的各所述保护电容与地连接。
24.本实用新型的一个实施例中，所述分离式网络变压器电路还包括浪涌保护器件，所述保护电容与所述浪涌保护器件并联，各所述变压器子电路的第二共模电感的第二引脚、第四引脚均通过并联的所述保护电容及浪涌保护器件与地连接。
25.第二方面，本实用新型实施例还提供了一种网络接口电路，包括网络芯片、网络端口及如上述任一所述的分离式网络变压器电路。
26.本实用新型的一个实施例中，所述网络端口为rj45网络端口。
27.本实用新型实施例提供的分离式网络变压器电路，通过保护电容将第二共模电容第二引脚、第四引脚分别与系统信号地连接，从而切断分离式网络变压器电路中的信号线到信号地以及大地之间的直流低阻通道，能够有效地避免在连接poe交换机等网络设备时可能造成的电源短路、系统功能异常等问题，提高分离式网络变压器电路的安全性。
28.当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
29.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1a为目前常见的分离式网络变压器的结构示意图；
31.图1b为目前常见的分离式网络变压器存在的问题示例；
32.图2为本实用新型实施例提供的第一种分离式网络变压器电路的结构示意图；
33.图3a为本实用新型实施例提供的第二种分离式网络变压器电路的结构示意图；
34.图3b为本实用新型实施例提供的第三种分离式网络变压器电路的结构示意图；
35.图4为本实用新型实施例提供的第四种分离式网络变压器电路的结构示意图；
36.图5为本实用新型实施例提供的第五种分离式网络变压器电路的结构示意图；
37.图6为本实用新型实施例提供的第六种分离式网络变压器电路的结构示意图；
38.图7为本实用新型实施例提供的一种网络接口电路的结构示意图。
具体实施方式
39.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员基于本技术所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
40.由于相关技术中分离式网络变压器容易出现电源短路、系统功能异常等问题，安全性较低，为了解决这个问题，本实用新型实施例提供了一种分离式网络变压器电路及网络接口电路，下面通过具体实施例进行详细解释。
41.首先对本实用新型中出现的专业术语进行解释：
42.网络变压器：网络变压器又名网络隔离变压器、以太网变压器、网络滤波器，在以太网设备中，连接网络芯片和网络接口，起到信号传输、阻抗匹配、电压隔离和信号杂波抑制等作用。
43.信号地：硬件电路中电路或系统基准的等电位点或平面，急零电位的参考点，构成电路信号回路的公共端。
44.大地：工程实践中将设备内部信号地、机壳与大地连接，以大地为设备接地参考点，起到泄放金属机箱外壳电荷积累、保护人员安全，屏蔽电磁干扰等作用。家用场景中常见于三孔插座的地线。
45.第一方面，如图2所示，本实用新型实施例提供了第一种分离式网络变压器电路的结构示意图；分离式网络变压器电路包括：至少一个变压器子电路及至少一个保护电容；
46.所述变压器子电路包括第一隔离电容、第二隔离电容、第一共模电感、第二共模电感；
47.所述第一隔离电容的第一端用于连接网络芯片，所述第一隔离电容的第二端与所述第一共模电感的第一引脚连接；
48.所述第二隔离电容的第一端用于连接网络芯片，所述第二隔离电容的第二端与所述第一共模电感的第二引脚连接；
49.所述第一共模电感的第三引脚与所述第二共模电感的第一引脚连接，所述第一共模电感的第四引脚与所述第二共模电感的第三引脚连接；
50.所述第二共模电感的第一引脚还与网络端口连接，所述第二共模电感的第三引脚还与网络端口连接；
51.所述第二共模电感的第二引脚通过所述保护电容与地连接，所述第二共模电感的第四引脚也通过所述保护电容与地连接。
52.分离式网络变压器电路包括一个或多个变压器子电路，以及一个或多个保护电容。针对于每一个变压器子电路，变压器子电路包括第一隔离电容、第二隔离电容、第一共模电感、第二共模电感，其中，第一隔离电容和第二隔离电容均用于隔离网络芯片以及变压器子电路之间的直流信号，第一共模电感和第二共模电感均用于改善变压器子电路的共模表现，同时起到隔离变压器的作用。
53.第一隔离电容的第一端连接网络芯片，第二端则连接第一共模电感的第一引脚。而第二隔离电容的第一端同样连接网络芯片，第二端连接第一共模电感的第二引脚。
54.第一共模电感和第二共模电感均包括四个引脚，第一共模电感的第三引脚连接第二共模电感的第一引脚，第一共模电感的第四引脚则连接第二共模电感的第三引脚。
55.而第二共模电感的第三引脚同时还连接网络端口，且第二共模电感的第一引脚也连接网络端口。除此之外，第二共模电感的第二引脚通过保护电容与地连接，第二共模电感的第四引脚也通过保护电容与地连接。具体的，地指的是信号地。
56.由上可见，本实用新型提供的分离式网络变压器电路，通过保护电容将第二共模电容第二引脚、第四引脚分别与系统信号地连接，从而切断分离式网络变压器电路中的信号线到信号地以及大地之间的直流低阻通道，能够有效地避免在连接poe交换机等网络设备时可能造成的电源短路、系统功能异常等问题，提高分离式网络变压器电路的安全性。
57.本实用新型的一个实施例中，
58.所述第一共模电感的第一引脚、第二引脚为同名端引脚；所述第一共模电感的第三引脚、第四引脚为同名端引脚；
59.所述第二共模电感的第一引脚、第二引脚为同名端引脚、所述第二共模电感的第三引脚及第四引脚为同名端引脚。
60.本实用新型实施例中，第一共模电感和第二共模电感在分离式网络变压器电路中替代传统集成式的网络变压器中的电感线圈的作用，并且设定第一共模电感的第一引脚、第二引脚为同名端引脚，第一共模电感的第三引脚、第四引脚为同名端引脚，同名端引脚表示当通入电流时其所产生的磁通方向相同。
61.第二共模电感的第一引脚、第二引脚为同名端引脚，第二共模电感的第三引脚及第四引脚为同名端引脚，一个例子中，第二共模电感的第一引脚和第三引脚为非同名端引脚，也即第二共模电感的第一引脚和第三引脚在通入电流时其所产生的磁通方向不同。
62.则在本实用新型实施例中，第一共模电感的一对同名端引脚——第一引脚和第二引脚用于连接上述第一隔离电容和第二隔离电容，第一共模电感的另一对同名端引脚——第三引脚和第四引脚用于分别连接第二共模电感的一对非同名端引脚——第一引脚和第三引脚。
63.由上可见，本实用新型提供的分离式网络变压器电路，通过将第一共模电感的一对同名端引脚连接第一隔离电容和第二隔离电容，第一共模电感的另一对同名端引脚分别连接第二共模电感的一对非同名端引脚，从而实现利用第一共模电感和第二共模电感替代传统集成式的网络变压器中的电感线圈的作用，使得分离式网络变压器电路利用小体积的电路即可实现大体积的集成式网络变压器的作用，生产效率高、成本低且性能一致性好。
64.本实用新型的一个实施例中，
65.所述第一隔离电容及所述第二隔离电容均为非极性电容。
66.一个例子中，第一隔离电容及第二隔离电容的电容取值可以均为100nf。
67.由上可见，本实用新型提供的分离式网络变压器电路，对第一隔离电容及第二隔离电容的选取范围做了适当的限定，从而使得所选取的第一隔离电容及第二隔离电容能够有效地在分离式网络变压器电路中实现隔直通交的作用，进而使得分离式网络变压器电路能够有效地实现信号传输、阻抗匹配、电压隔离以及信号杂波干扰抑制等作用。
68.本实用新型的一个实施例中，
69.所述保护电容为非极性电容。
70.一个例子中，保护电容的耐压取值至少为2kv，电容取值可以为1nf。
71.由上可见，本实用新型提供的分离式网络变压器电路，对保护电容的耐压以及电容取值范围做了适当的限定，使得所选取的保护电容能够有效地切断分离式网络变压器电路中的信号线到信号地以及大地之间的直流低阻通道，能够有效地避免在连接poe交换机等网络设备时可能造成的电源短路、系统功能异常等问题，提高分离式网络变压器电路的安全性。
72.本实用新型的一个实施例中，如图3a所示，提供了第二种分离式网络变压器电路的结构示意图，其中，c1、c3、c5、c7分别为各变压器子电路的第一隔离电容，c2、c4、c6、c8分别为各变压器子电路的第二隔离电容，t1、t3、t5、t7分别为各变压器子电路的第一共模电感,1、2、3、4分别对应各第一共模电感的第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚；t2、t4、t6、t8分别为各变压器子电路的第二共模电感，1、2、3、4分别对应各第二共模电感的第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚；ge1_mx1+/-、ge1_mx2+/-、ge1_mx3+/-、ge1_mx4+/-分别为各变压器子电路的电流。具体的，图3a所示的分离式网络变压器电路为千兆网络变压器的电路，当分离式网络变压器为百兆网络变压器时，则将比千兆网络变压器少两对差分信号线，即上述第一第二隔离电容、第一第二共模电感由四组减少为二组，如图3b所示。
73.各所述变压器子电路对应一个保护电容，各所述变压器子电路的第二共模电感的第二引脚、第四引脚均通过所述保护电容与地连接。
74.本实用新型实施例中，分离式网络变压器电路中包括多个变压器子电路，且各变压器子电路对应一个保护电容，则各变压器子电路的第二共模电感的第二引脚、第四引脚均通过该保护电容与地连接。
75.由上可见，本实用新型提供的分离式网络变压器电路，分离式网络变压器电路中包括多个变压器子电路，且各变压器子电路的第二共模电感的第二引脚、第四引脚均通过同一保护电容与地连接，从而仅利用一个保护电容即可实现切断分离式网络变压器电路中的信号线到信号地以及大地之间的直流低阻通道，在提高分离式网络变压器电路的安全性的同时还能够节省电路设计资源，有效降低成本。
76.本实用新型的一个实施例中，如图4所示，提供了第四种分离式网络变压器电路的结构示意图，所述变压器子电路与所述保护电容一一对应，针对每一个变压器子电路，该变压器子电路的第二共模电感的第二引脚、第四引脚均通过该变压器子电路对应的保护电容与地连接。
77.本实用新型实施例中，分离式网络变压器电路中包括多个变压器子电路，且各变
压器子电路各自对应一个保护电容，即分离式网络变压器电路中变压器子电路的数量与保护电容的数量一致，各变压器子电路分别与不同的保护电容一一对应，则各变压器子电路的第二共模电感的第二引脚、第四引脚均通过其各自对应的保护电容与地连接。
78.由上可见，本实用新型提供的分离式网络变压器电路，分离式网络变压器电路中包括多个变压器子电路，且各变压器子电路的第二共模电感的第二引脚、第四引脚均通过其各自对应的保护电容与地连接，针对每一变压器子电路都利用一个单独的保护电容来实现切断信号线到信号地以及大地之间的直流低阻通道，能够将各变压器子电路分离开来，尽可能地提高分离式网络变压器电路的安全性。
79.本实用新型的一个实施例中，如图5所示，提供了第五种分离式网络变压器电路的结构示意图，至少一个保护电容包括多个保护电容，各所述保护电容并联；
80.各所述变压器子电路的第二共模电感的第二引脚、第四引脚均通过并联的各所述保护电容与地连接。
81.本实用新型实施例中，保护电容包括多个并联的保护电容，各变压器子电路的第二引脚、第四引脚均通过该并联之后的多个保护电容与地连接。
82.一个例子中，各保护电容可以分别为nf级别的电容和pf级别的电容，例如分别为1nf和100pf。
83.由上可见，本实用新型提供的分离式网络变压器电路，分离式网络变压器电路中包括多个变压器子电路，保护电容包括多个并联的保护电容，各变压器子电路的第二引脚、第四引脚均通过该并联之后的多个保护电容与地连接，利用多个并联的保护电容来实现切断分离式网络变压器电路中的信号线到信号地以及大地之间的直流低阻通道，即使其中有个别保护电容出现问题，也不会导致分离式网络变压器电路的整体出现问题，另外还能够实现增加带宽、降低电磁干扰，从而尽可能地提高了分离式网络变压器电路的安全性。
84.本实用新型的一个实施例中，如图6所示，提供了第六种分离式网络变压器电路的结构示意图，所述分离式网络变压器电路还包括浪涌保护器件，所述保护电容与所述浪涌保护器件并联，各所述变压器子电路的第二共模电感的第二引脚、第四引脚均通过并联的所述保护电容及浪涌保护器件与地连接。
85.本实用新型实施例中，保护电容包括保护电容及保护器件，具体的，保护电容可以有一个或多个，保护器件也可以有一个或多个，并且可以是tss(thyristor surge suppressors，半导体放电管)，各变压器子电路均通过并联之后的保护电容及保护器件与地连接。
86.由上可见，本实用新型提供的分离式网络变压器电路，分离式网络变压器电路中包括多个变压器子电路，保护电容包括并联的保护电容及保护器件，各变压器子电路的第二共模电感的第二引脚、第四引脚均通过并联的保护电容及保护器件与地连接，从而不仅能够实现切断分离式网络变压器电路中的信号线到信号地以及大地之间的直流低阻通道，还可以增加端口浪涌、雷击防护能力，有效地提高了分离式网络变压器电路的安全性。
87.第二方面，如图7所示，本实用新型实施例提供了一种网络接口电路的结构示意图，包括网络芯片、网络端口及如上述任一所述的分离式网络变压器电路。
88.本实用新型的一个实施例中，
89.所述网络端口为rj45网络端口。
90.由上可见，本实用新型提供的网络接口电路，利用上文所述的分离式网络变压器电路连接网络芯片和网络端口，能够尽可能地避免在连接poe交换机等网络设备时可能造成的电源短路、系统功能异常等问题，进而提高网络接口电路整体的安全性。
91.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

技术特征：
1.一种分离式网络变压器电路，其特征在于，包括：至少一个变压器子电路及至少一个保护电容；所述变压器子电路包括第一隔离电容、第二隔离电容、第一共模电感、第二共模电感；所述第一隔离电容的第一端用于连接网络芯片，所述第一隔离电容的第二端与所述第一共模电感的第一引脚连接；所述第二隔离电容的第一端用于连接网络芯片，所述第二隔离电容的第二端与所述第一共模电感的第二引脚连接；所述第一共模电感的第三引脚与所述第二共模电感的第一引脚连接，所述第一共模电感的第四引脚与所述第二共模电感的第三引脚连接；所述第二共模电感的第一引脚还与网络端口连接，所述第二共模电感的第三引脚还与网络端口连接；所述第二共模电感的第二引脚通过所述保护电容与地连接，所述第二共模电感的第四引脚通过所述保护电容与地连接。2.根据权利要求1所述的分离式网络变压器电路，其特征在于，所述第一共模电感的第一引脚、第二引脚为同名端引脚；所述第一共模电感的第三引脚、第四引脚为同名端引脚；所述第二共模电感的第一引脚、第二引脚为同名端引脚、所述第二共模电感的第三引脚及第四引脚为同名端引脚。3.根据权利要求1所述的分离式网络变压器电路，其特征在于，所述第一隔离电容及所述第二隔离电容均为非极性电容。4.根据权利要求1所述的分离式网络变压器电路，其特征在于，所述保护电容为非极性电容。5.根据权利要求1所述的分离式网络变压器电路，其特征在于，各所述变压器子电路对应一个保护电容，各所述变压器子电路的第二共模电感的第二引脚、第四引脚均通过所述保护电容与地连接。6.根据权利要求1所述的分离式网络变压器电路，其特征在于，所述变压器子电路与所述保护电容一一对应，针对每一个变压器子电路，该变压器子电路的第二共模电感的第二引脚、第四引脚均通过该变压器子电路对应的保护电容与地连接。7.根据权利要求1所述的分离式网络变压器电路，其特征在于，至少一个保护电容包括多个保护电容，各所述保护电容并联；各所述变压器子电路的第二共模电感的第二引脚、第四引脚均通过并联的各所述保护电容与地连接。8.根据权利要求7所述的分离式网络变压器电路，其特征在于，所述分离式网络变压器电路还包括浪涌保护器件，所述保护电容与所述浪涌保护器件并联，各所述变压器子电路的第二共模电感的第二引脚、第四引脚均通过并联的所述保护电容及浪涌保护器件与地连接。9.一种网络接口电路，其特征在于，包括网络芯片、网络端口及如权利要求1-8任一所述的分离式网络变压器电路。10.根据权利要求9所述的网络接口电路，其特征在于，所述网络端口为rj45网络端口。

技术总结
本实用新型实施例提供了一种分离式网络变压器电路及网络接口电路，分离式网络变压器电路包括：至少一个变压器子电路及至少一个保护电容；第一隔离电容的第一端用于连接网络芯片，第二端与第一共模电感的第一引脚连接；第二隔离电容的第一端用于连接网络芯片，第二端与第一共模电感的第二引脚连接；第一共模电感的第三引脚与第二共模电感的第一引脚连接，第四引脚与第二共模电感的第三引脚连接；第二共模电感的第一引脚还与网络端口连接，第二共模电感的第三引脚还与网络端口连接；第二共模电感的第二引脚通过保护电容与地连接，第二共模电感的第四引脚与通过保护电容与地连接。本实用新型实施例实现了提高分离式网络变压器的安全性。安全性。安全性。


技术研发人员：项智强 申宗枝
受保护的技术使用者：杭州萤石软件有限公司
技术研发日：2023.02.09
技术公布日：2023/8/5