RJ45 Pinoutと磁気PCBデザイナーのためのガイド

信頼性の高いイーサネットポートを追加するという、一般的なPCB設計の課題に直面しています。あなたの成功はRJ45コネクタから始まります。標準のRJ45イーサネットピンアウトは、あらゆるネットワークインターフェース設計の基盤です。以下は、典型的なRJ45 PCBマウントコネクタの基本的なピンアウトです。

このガイドは、RJ45をマスターするのに役立ちます。ピンアウト基準と磁気を探ります。また、Power over Ethernet (PoE) とPCBの保護についても学びます。優れたイーサネット設計により、堅牢な製品が保証されます。

重要なポイント

• RJ45イーサネットポートにT568B配線標準を使用します。これは最も一般的な方法ですネットワークデバイスを接続するを使用します。

• RJ45ポートとメインチップの間にイーサネット磁気を常に使用してください。彼らはあなたのデバイスを保護し、信号を明確に保ちます。

• Power over Ethernet (PoE) を使用する場合は、特別なRJ45パーツを選択してください。これらの部品は壊れることなく余分な力を扱うことができます。

• TVSのような保護部品を追加するダイオードRJ45港の近く。これは静電気をから停止しますデバイスを損傷するを使用します。

RJ45イーサネットピンアウトを理解する

RJ45コネクタのピンには特定のジョブがあります。デバイスが通信するには、標準の配線計画に従う必要があります。RJ45イーサネットピンアウトの2つの標準はT568AとT568Bです。選択は、RJ45コネクタがデータを送受信する方法に影響します。

T568Bピンアウト標準

ほとんどの新しいイーサネット設計では、T568B配線標準を使用します。これは、米国および新しいネットワークで最も一般的な標準です。このセットアップでは、オレンジ色のワイヤペアは、データを送信するためにピン1と2に接続します。グリーンワイヤペアは、データを受信するためにピン3および6に接続する。あなたのRJ45のためのPCBのレイアウトこの人気のあるピンアウトに従うべきです。

以下の表は、T568BとT568Aの両方のピンアウトを示していますを使用します。

T568Aピンアウトとその使用

T568A配線規格は、RJ45のもう1つの公式配線スキームです。主な違いは、T568A標準がオレンジとグリーンのワイヤーペアを交換することです。ここで、緑のペアはデータを送信し、オレンジのペアはそれを受信します。新しいプロジェクトではあまり一般的ではありませんが、特定の状況ではT568Aピンアウトを使用する必要があります。

次のためにT568Aを使用する必要があるかもしれません:

• 米国政府の施設のプロジェクトを使用します。

• 既存のT568A配線との一貫性を維持する。

• いくつかの古い電話や産業システムをサポートします。

ストレートスルー対PCB上のクロスオーバー

過去には、2種類のイーサネットケーブルが必要でした。ストレートスルーケーブルは、同じ標準 (両端のT568B) を使用して、コンピューターをスイッチに接続します。クロスオーバーケーブルは、一方の端でT568Aを使用し、もう一方の端でT568Bを使用して、2台のコンピューターなどの2つの同様のデバイスを接続します。

あなたのためにモダンなPCBデザイン、これはめったに懸念されません。現在、ほとんどのイーサネットPHYには、自動MDI-Xと呼ばれる機能が含まれています。

自動MDI-Xで必要な設定が自動的に検出されますイーサネットポートのため。この技術特別な「クロスオーバー」ケーブルの必要性を排除しますデバイスを接続するとき。

この特徴RJ45配線とスワップを自動的に感知します必要に応じて、チップ内のペアを送受信します。ギガビットイーサネットのために、すべての4つのワイヤーペアは使用されます同時にデータを送受信し、クロスオーバーRJ45イーサネットピンアウトのアイデアを時代遅れにします。標準のT568B RJ45イーサネットピンアウトを使用してPCBを設計し、自動MDI-Xが接続を処理することを信頼できます。

イーサネット磁気インテグレーション

イーサネットPHYチップを直接接続することはできません。RJ45コネクタを使用します。イーサネット磁気と呼ばれるコンポーネントの特定のセットをそれらの間に配置する必要があります。これらの磁気は、準拠した機能的なイーサネットポートに不可欠です。それらを省略すると、デバイスの誤動作やPHYへの永久的な損傷につながる可能性がありますを使用します。

磁気が不可欠な理由

イーサネット磁気は通常、小さな変圧器とチョークのセットです。彼らはあなたのデザインのために3つの重要な仕事を実行します。

1. 電気アイソレーション:磁気は、ユーザーがアクセス可能なRJ45ポートとデバイスの内部回路の間に障壁を作成します。この分離は、重要な安全要件である。潜在的な電気ショックからユーザーを保護し、有害な外部電圧からPCBを保護します。この安全対策は、業界標準によって義務付けられています。

   • The IEEE 802.3標準、特にのような修正IEEE 802.3cr-2021、最新の安全規制に準拠するには、イーサネットポートにこの電気的絶縁が必要です。

2. 共通モードの騒音の拒絶:イーサネット信号は、ワイヤのツイストペアで移動します。外部ソースからのノイズは、ペアで両方のワイヤに等しく影響を与える可能性があります。これは、コモンモードノイズと呼ばれる。磁気のセンタータップ変圧器は、このノイズが地面に行くための経路を提供しますを使用します。このアクションは、重要なデータ信号からノイズをシャントし、EMIの原因となるデータの破損を防ぎます。

3ポー。インピーダンスマッチング:イーサネットPHYとイーサネットケーブルには異なる電気特性があります。磁気は、それらに一致するブリッジとして機能します。ギガビットイーサネットの場合、差分ペアを100Ω インピーダンスを使用します。磁気は、信号がチップからケーブルまでの一貫したインピーダンスを確認することを保証します。これにより、信号の反射が防止され、信頼性の高い通信のために信号の完全性が維持されます。

磁気回路図とレイアウト

あなたの回路図は、磁気を介して、PHYからRJ4s5 pcbマウントコネクタへの接続を示します。磁気はケーブル側からPHY側を隔離します。この分離は、PCBレイアウトにとって最も重要なルールです。

(ここに、PHY、磁気、およびRJ45接続を示すサンプルの概略図を配置する。)

PCBを設計するときは、この分離を物理的に実施する必要があります。

分離ギャップの作成🚧磁気およびRJ45コネクターの下のPCB平面に物理的な空隙を作成しなければなりません。このギャップは、「堀」または「キーアウトゾーン」と呼ばれることが多く、シャーシグラウンド (ケーブル側) をPCBのデジタルグラウンド (PHY側) から分離する必要があります。トレースや銅面がこのギャップを横切るべきではありません。

イーサネット設計の主要なレイアウトルールは次のとおりです。

• コンポーネントを閉じる:信号トレースを短くするために、RJ45 pcbマウントコネクタ、磁気、およびPHYをできるだけ近くに配置します。

• ルート差动ペア:送信 (TX) と受信 (RX) のペアを100Ω の差分ペアとしてルーティングします。ノイズを最小限に抑えるために、各ペアの2つのトレースをしっかりと結合し、長さを一致させます。

• Viasを避ける:PHYと磁気の間の差動ペアトレースにはviasを使用しないでください。Viasはインピーダンスを変化させ、信号品質を乱す可能性があります。

• 固体接地面を使用する:高速トレースをPCBのPHY側の連続したグランドプレーン上にルーティングして、クリーンな戻り経路を確保します。

HiSiliconのような特定のPHYについては、次のようなHiSilicon指定の (認可された) ソリューションパートナーと協力して、コンポーネントの選択を簡素化できます。ノヴァテクノロジーカンパニー (HK) 限定) 、適切な統合を確保する。

ディスクリートvs.統合されたMagJacks

PCBにイーサネット磁気を実装するための2つの主な選択肢があります。

• ディスクリート磁気:別のRJ45コネクタと別の磁気モジュールをPCBに使用します。

• 統合されたMagJack:ハウジングに磁気が組み込まれている単一のRJ45コネクタを使用します。

各アプローチには、デザインとのトレードオフがあります。統合されたMagJackは貴重なPCBスペースを節約し、コンパクトな製品に最適です。また、コンポーネント数を減らし、設計プロセスを簡素化できます。ただし、ディスクリート磁気は、コンポーネントが大きいほど特性が高く、ノイズ結合のリスクが少ないため、優れたEMCパフォーマンスを提供することがよくあります。

最良の選択は、プロジェクトの優先順位によって異なります。

コストに敏感または大量のアプリケーションでは、ディスクリート磁気は安価になりますを使用します。ボードスペースが最優先事項であるか、迅速に市場に投入する必要がある設計の場合、統合されたRJ45 pcbマウントコネクタが多くの場合、より優れたソリューションです。

Power over Ethernet (PoE) デザイン

Power over Ethernet (PoE) を使用して、製品設計を簡素化できます。このテクノロジーにより、単一のイーサネットケーブルを介してデータと電力の両方を送信できます。あなたのPCBデザインにPoEを追加するには、ピンアウトに注意を払う必要があります。コンポーネントの選択、およびレイアウト。

PoEピンアウトモードAとB

Power over Ethernetは、モードAとモードBの2つの標準的な方法を使用して電力を供給します。デバイスは、これらのモードの少なくとも1つをサポートする必要があります。

• モードA (エンドスパン): 力はデータと同じワイヤーを共有しますを使用します。ピン1と2は正の () 電圧を提供し、ピン3と6は負の (-) 電圧を提供しますを使用します。

• モードB (ミッドスパン):電源は10/100イーサネットで予備のワイヤペアを使用します。ピン4と5は正 () であり、ピン7と8は負 (-) である。

ギガビットイーサネットの場合、4つのペアすべてがデータを伝送するため、電力は各ペアにコモンモード電圧として供給されます。最新のPoEデバイスは通常、どちらのモードからでも電力を受け入れることができます。

PoE定格磁気学の選択

PoEアプリケーションに標準のイーサネット磁気を使用することはできません。DC電源は、非定格磁気で変圧器のコアを飽和させることができますを使用します。この飽和はデータ信号を劣化させ、接続障害につながる。さらに重要なことに、標準コンポーネントの細いワイヤーが過熱し、安全上の問題が発生する可能性があります。

PoE要件に合わせて、rj45コネクタと磁気を選択する必要があります。IEEEはいくつかのPoE標準を定義しており、それぞれが電力供給が増加しています。

データシートをチェック!💡PoE rj45 pcbマウントコネクタまたは磁気を選択するときは、常にペアごとの現在の評価を確認するを使用します。コンポーネントが、設計に必要な正しいIEEE 802.3標準 (af、at、またはbt) に対して評価されていることを確認します。

PoEとRJ45コネクタのレイアウト

信頼性の高いPoE設計には、PCBレイアウトが重要です。PoEで使用されるより高い電流は、rj45コネクタとPCBでより多くの熱を生成します。損傷を防ぐためにこの熱を管理する必要があります。

レイアウトについては、パワーを運ぶトレースに細心の注意を払ってください。PCB上のこれらのトレースは、過熱することなくPoE電流を処理するのに十分な幅でなければなりません。PCBトレース幅計算機を使用して、現在のニーズと銅の重量に基づいて適切なサイズを決定します。あなたのrj45 pcbマウントコネクタは、あなたの製品が経験する動作温度範囲に対しても評価されていることを確認してください。-40 ℃ 〜85 ℃産業用アプリケーション。安全で長持ちするPoE製品には、rj45ポートの優れたサーマルデザインが不可欠です。

ESDおよびEMI保護ガイド

あなたのイーサネットポートは外の世界への開かれた扉です。これにより、静電放電 (ESD) および電磁干渉 (EMI) に対して脆弱になります。追加する必要があります。保護回路あなたのプロダクトが强く、信頼できることを保障するあなたのPCBデザインに。

RJ45ピンのためのESDの保護

ESDイベントは、突然の静電気のバーストです。敏感なイーサネットPHYチップを永久に損傷する可能性があります。Rj45ポートのデータラインを一時的な電圧抑制 (TVS) ダイオードで保護する必要があります。

配置はキーです!📍あなたは配置する必要がありますESDエントリポイントにできるだけ近いESD保護コンポーネントを使用します。イーサネットポートの場合、これはRj45 pcbマウントコネクタのすぐ後ろにTVSダイオードあなたのPCBに。これにより、ESDサージは、グランドへの短い低インピーダンス経路を与える。

イーサネット設計にTVSダイオードを選択するときは、いくつかの重要な仕様を確認する必要があります。これらのコンポーネントは、高速データ信号に影響を与えることなく、高電圧イベントを処理できる必要があります。

EMIリダクションとシールド接地

EMIは、他の電子機器からの不要なノイズです。電源またはWi-Fiルーターを使用します。このノイズは、イーサネットデータを破損させる可能性があります。シールドされたrj45コネクタはあなたの最初の防衛線ですただし、PCB上で正しく接地する必要があります。

効果的なEMI削減については、次のルールに従ってください。

1. グラウンドシールド: Rj45コネクタの金属シールドをシャーシの地面に直接接続します(アース)。これにより、ノイズが安全に排出される経路が作成されます。

2. 使用ボブ・スミスの終了:この回路は抵抗を介して磁気の中心のタップをグランドに接続し、コンデンサを使用します。これは、rj45データペアからコモンモードノイズを沈めるインピーダンス整合パスを提供し、ケーブル自体からのEMI排出を削減します。

EMCコンプライアンステストに合格し、安定した製品を作成するには、rj45ポートの適切な接地戦略が不可欠です。

あなたの次のイーサネットPCB設計は成功することができます。このチェックリストをPCBに使用できます。

• RJ45イーサネットピンアウトにT568B標準を適用します。

• 磁気をPCB上の明確な分離ギャップと統合します。

• 特定のPoEパワーレベルに合わせて評価されるコンポーネントを選択します。良いPoEデザインは重要です。

• PCBのコネクタの近くに保護回路を追加します。

これらのルールに従って、堅牢で準拠したイーサネット製品を作成するのに役立ちます。

よくある質問

PCBデザインにT568Bを使用する必要がありますか?

ほとんどすべての新しいデザインにT568B標準を使用する必要があります。それは最も一般的な標準です。この選択により、製品は最新のネットワークで動作します。特定のレガシーまたは政府プロジェクトにはT568Aのみが必要です。

隔離ギャップの幅はどれくらいですか?

隔離ギャップの幅は、満たす必要がある安全基準によって異なります。典型的なギャップは、少なくとも2mmである。正確な仕様については、常にデータシートの磁気と必要な安全規制 (IEC 62368-1など) を確認してください。

PoEデザインに通常のRJ45コネクタを使用できますか?

いいえ、PoE専用のコネクタを使用する必要があります。標準のRJ45コネクタは電源電流を処理できません。間違ったものを使用すると、過熱が発生し、火災の危険が生じる可能性があります。コンポーネントのデータシートのPoEレーティングを常に確認してください。

PCBのRJ45シールドはどこに接続しますか?

RJ45コネクタの金属シールドをシャーシの地面に直接接続する必要があります。これは、EMIノイズが回路から排出するための最良の経路を提供します。この目的のために、短いワイドトレースまたは直接接続を使用してください。