超小体积的新型网络变压器拓扑设计

本文主要是介绍超小体积的新型网络变压器拓扑设计，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

背景

当前在设计一款网络摄像头设备的时候，我需要预留两路网络接口，但是板子面积特别的小，对于面积上来说传统的RJ45座子或者是SOP-16甚至更大的封装的变压器成了难题，就像图片中所示，这个板子网络变压器就占了板子的四分之一了，而且变压器等器件的背面在layout规则里，整个背面和中间层都是不能走线和布局的，这样一来，PCB的很大一部分面积都被变压器浪费了，，所以设计上来说是十分不合理的。比较粗暴的方法，也有人直接删除了网络变压器，直接拉出来和外部设备直连，这种方案存在的问题就不多说了。

对于这种产品的网络变压器电路如何设计更为合理呢？图二到底是什么方案可以将网络变压器做到这么小的呢？看完文章，就可以将图一的网络变压器优化成图二的小型变压器布局啦

有没有更小体积的网络变压器拓扑呢？答案是肯定的！！！

网路变压器的作用

在有线局域网中，服务器、路由器、计算机等设备之间采用双绞线（UTP）联接。由于连接电缆和双绞线很长（可能达到数十米），直接将处在两地的电子设备联接会带来很多问题。为了保证网卡的集成电路芯片安全、减小外界EMI造成的误码和抑制计算机内部的电磁噪声向空中发射能量，需要在网卡与UTP联接处加一个变压器，让上述问题得到完美解决。这个变压器就是网络变压器。

网络变压器的主要作用是信号电平耦合，其一，可以增强信号，使其传输距离更远；其二，使芯片端与外部隔离，增强抗干扰能力，增加对芯片的保护作用（如雷击）；其三，当接到不同电平的网口时，不会对彼此设备造成影响。

目前，市面上的网络变压器种类繁多，主要有单口、双口、多口、10/100BASE、1000BASE-TX和RJ45接口集成型网络隔离变压器等。这些变压器都普遍存在种类多，使用人力多，制程复杂等问题。

传统方案

介绍

传统方案磁阻式绕线变压器，是20世纪初比较成熟的、生产工艺和成本及良率等方面都是特别成熟的方案，所以在网络设备中，最为常见，而且现在传统行业都是用该方案。

传统网络变压器，不论是哪一个种类，都是采用在环形铁芯绕成不同组数的漆包线而形成变压器、共模滤波器等组件。由于结构的限制，环型铁芯不易自动化绕线，而传统网络变压器所采用的环型铁芯又相对较小，更增加自动化难度，因此虽然许多厂商尝试将传统网络变压器的线圈绕线自动化，但仍是成效不佳，还是维持人工绕制为主。

线圈组件仅占传统网络变压器制程的三分之一，后续还有理线、焊锡、烘烤与灌胶等等许多步骤，才能完成将线圈组件与机构组件整合成为传统网络变压器。简而言之，传统网络变压器生产步骤繁复、需要大量人工、加上外部结构样式繁多，使得传统网络变压器一直存在着品质问题多、品项多、库存管理困难与周期性缺货等问题;传统网络变压器制造商近年来虽然持续努力想要创新及改善，仍然未有重大突破。

就电路架构来说，传统网络变压器的线圈是由一个带中心抽头的信号变压器(T1)与一个共模滤波器(T2)组成，但是也有包括多个共模滤波器或是三线共模滤波器、自耦变压器等组件所组成，通常一般使用者并不清楚其所使用网络变压器的电路架构，所以一旦在使用过程中发生问题，要自行快速排除问题并不容易。

拓扑

具体原理图

新型方案

介绍

终于在2015年左右出现突破性的分离式网络变压器，将铁芯由环型改成工字型铁芯，才完成网络变压器全自动化生产的重大突破。虽然以工字型铁芯全自动化生产的线圈组件，早在2000年左右即已出现，并且发展多年，但对传统网络变压器制造商来说，此种制程却是全新的挑战。

一般传统网络变压器产业链须分成铁芯厂、线包厂与网络变压器组装厂三个不同生产厂家分段完成，但以分离式网络变压器则是可以实现从铁芯到成品由一家厂家独立完成;也就是说，传统网络变压器厂商如果要生产分离式网络变压器则需要建立铁芯材料与全自动化绕线生产的能力，而原先具备工字型铁芯全自动化生产线圈组件的电感厂商,虽然具有生产能力,但是对于网络变压器的应用并不熟悉，因此，如何提供最佳特性分离式网络变压器组件则成为其最大的挑战。