带中间抽头网络变压器阻断EMI互相传播的工作过程

https://himg.china.cn/0/4_916_232906_100_64.jpg华强盛电子(18673625805)导读：本文分析了在有线局域网中有着广泛应用的几种网络变压器的组成之—，带中间抽头单磁环网络变压器对阻断EMI传输的作用过程及其工作原理。

网络变压器的几种组成

在有线局域网中有广泛采用的网络变压器一般有以下几种组成：

1,绕在同一磁环上带中间抽头的两线圈组成的网络变压器

2,有T件和扼流圈组成的网络变压器。

3,T件和三线圈环K件组成的网络变压器。

4,T件，K件和自耦变压器组成的网络变压器。

带中间抽头单磁环网络变压器阻断EMI互相传播的工作过程

我们来谈一下绕在同一磁环上带中间抽头的两线圈组成的网络变压器对EMI进行阻断的工作过程。

图1.1.1所示为由带中间抽头的两个线圈组成的网络变压器(Transformer,T件表示)。图1.1.2所示为由单个T件组成的网络变压器在实际使用中与UUTP连接的示意图，

图中空心箭头表示数据信号(用矩形脉冲表示)传送方向，

实心箭头表示数据信号电流的方向。

PIN5通过R1 75欧和C1(1000PF)组成的串联电路交流接地，

pin2通过C2 (0.1uf)交流接地。

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首先，我们来了解一下主机板和网卡上的数据电压信号

在计算机内部主机板和网卡上的数据电压信号都是非平衡信号。所谓非平衡信号是所有电压信号的极性和幅度的参考点都是公共地线。网卡向对方发送的数据电压信号，再进入网络变压器、UTP之前，由网卡上的芯片将它们转换成平衡信号。

平衡信号的特点是两根信号线上的电压的参考点仍然为地线，但每根信号线上的电压幅度相等，极性相反。接收方网卡上的芯片从UTP、网络变压器上收到发送方传出来的平衡信号之后，将它们转换成非平衡信号，再送回到接收方计算机的主机板上。

这种互相传送数据信号的方式，除了能消除传送系统对外界电子设备的干扰，和外界EMI对传送系统的干扰，还能阻断EMI在其初级-次极限线圈之间的互相传播。

下面对此分别说明。

假定UTP上叠加有来自计算机内部开关电源，时钟发生器等电路的EMI信号，并通过UTP向空中发射，有一台电子设备处在图1.1.2中的p点在Vp表示UTP中一根线对P点形成的干扰电压，则另一根线对对P点形成的干扰，电压为-Vp，因为UTP中两根导线是绞在一起的，他们到p点距离相同，P点同时接受到幅度相等，极性相反的两个干扰电压干扰信号互相抵消了，等于没有受到干扰。

反过来，如果图1.1.2中的p点是个干扰信号源，UTP上将感应到来自p点的共模干扰信号。但此共模干扰信号不会影响数据电压信号的传送。

图1.1.3所示为数据传送系统自动消除共模干扰过程的示意图。

图1.1.3a所示为计算机内部待传送的非平衡数据电压信号的波形，

图1.1.3b所示为发送端网卡上芯片将非平衡电压信号转换成平衡电压信号后的波形

图1.1.3c所示的为平衡电压信号上叠加有共模干扰的波形

图1.1.3d所示为接收端网卡上芯片将图1.1.3c中下部的-V/2倒相成+V/2后的波形

图1.1.3e所示为接收端网卡上芯片将图1.1.3d的两路电压信号相加后得到的波形。

由于图1.1.3d中两路电压信号上叠加的EMI的极性相反，在相加过程中自动被消除，因而最后送到接收端计算机的将是消除EMI后的数据电压信号。

下面再介绍图1.1.1中所示网络变压器阻断EMI在其初级-次级线圈之间互相传播的作用。

图1.1.4所示的网络变压器阻断来自于UTP的EMI向网卡方向传播的示意图，从图中可以看出，在PIN6和PIN4上EMI电压的波形完全相同，他们在次级上、下两个线圈中引起的电流大小相等，方向相反。两电流在磁环内引起的磁通变化互相抵消了。磁通变化为零，意味着次级上下两个线圈呈现的感抗为零，可以用两根短路线代替他们。

EMI通过两根短路线，中间抽头，R1-C1串联电路将UTP上感应到的EMI泄放到地线上，因而减少了由UTP传送到网卡上EMI的幅度。

同样的道理，来自网卡的计算机内部开关电源，时钟发生器等电路的EMI还将通过初级线圈的中间抽头和C2泄放到地线上，可减少计算机内部的EMI通过UTP向空中发射的幅度。

可见带中间抽头的网络变压器具有阻断EMI在其初级-次级线圈之间互相传播的作用。

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