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Induktivitäten für Single-Pair-Ethernet (SPE)

Starthilfe für 10BASE-T1L Development

Single-Pair-Ethernet (SPE) ist ein neuer Industriestandard, der eine durchgängige Ethernet-basierte Kommunikation vom Feld bis zur Cloud ermöglicht und die Endgeräte gleichzeitig mit Strom versorgen kann.

Durch die enge Zusammenarbeit mit führenden IC-Herstellern und Industrieverbänden kann TDK ein umfassendes Portfolio an Induktivitäten und anderen passiven Bauelementen anbieten, die für die Implementierung von 10Base-T1L-Anwendungen nach IEEE 802.3cg-2019 oder Ethernet-APL benötigt werden. Unsere Induktivitäten für SPE wurden speziell für diese neuen Standards entwickelt und getestet. Unser Produktangebot in Verbindung mit zusätzlicher technischer Unterstützung ermöglicht es Ihnen, Ihre Anwendung schneller zu entwickeln.


Haupt- und typische Anwendungen

Je nach Energiebedarf und Sicherheitsanforderungen der Anwendung sind verschiedene Architekturen möglich.

Zum einen kann 10Base-T1L ausschließlich für die Datenübertragung zwischen der Steuerung und dem Sensor oder dem Aktor verwendet werden. Daher wird nur eine Gleichtaktdrossel (CMC) oder eine Induktivität benötigt. Um zum anderen Energie zu übertragen (Power-over-DataLine, PoDL), ist hingegen eine Gegentaktdrossel erforderlich. Besteht diese Drossel aus zwei Wicklungen, genügt ein Bauteil, bei einer Einfachdrossel sind zwei Bauelemente erforderlich. 


Product Line-Up

 RCM70CGI_pic

RCM70CGI

Gleichtaktdrossel gegen asymmetrische Störungen

  • Bemessungsinduktivität 470 µH
  • Bemessungsstrom 700 mA
  • Nennspannung 80 V DC
  • Betriebstemperatur-Bereich -40 bis +125 °C
  • Baugröße von 7,1 x 6,0 mm² mit einer maximalen Höhe von 4,8 mm
 ICI70CGI_pic

ICI70CGI

Isolierte Induktivitäten für eine 1:1-Kopplung des Datensignals

  • Bemessungsinduktivität 1 bis 2,2 mH
  • Spannungsfestigkeit bis zu 2250 V DC
  • Betriebstemperatur-Bereich -40 bis +125 °C
  • Baugröße von 7,1 x 6,0 mm² mit einer maximalen Höhe von 4,8 mm
  • Streukapazität niedriger als 20 pF
     
 PIDs_pic

PID

Differentielle Induktivitäten für Power over Data Line (PoDL)

  • Bemessungsinduktivität mit 56 µH, 65 µH oder 250 µH pro Wicklung
  • PoDL-Induktivität von 225 µH, 250 µH oder 1000 µH
  • Funktionsisolation bis zu 500 V
  • Betriebstemperatur-Bereich -40 bis +150°C
  • Baugrößen von 7,5 x 7,5 mm² bis zu 15,5 x 15,5 mm²
  • Geeignet für die Leistungsstufen IEEE 802.3cg und APL

Vorteile

 Benefits Pic
  • Alle Induktivitäten für 10BASE-T1L-Anwendungen von TDK erhältlich
  • Äußerst zuverlässige Bauelemente
  • Hohe Strombelastbarkeit
  • Geringe Streukapazität
  • Geeignet für bleifreies Reflow-Lötverfahren gemäß JEDEC J-STD 020E
  • RoHS-kompatibel

Ergebnisse von Messung und Simulation

Rückflussdämpfung (SDD11)

 Curve RL S DD11 Pic

Rückflussdämpfung (SDD11

Um das Rauschen zu bewerten, das von der Impedanz-Fehlanpassung herrührt, ist die Rückflussdämpfung (RL) der richtige S-Parameter. SDD11 ist der 4-Port RL (Rückflussdämpfung) des logischen Ports 1 im Mixed-Modus.

Rückflussdämpfung (S DD22)

 Curve RL S DD22 Pic

Rückflussdämpfung (SDD22

Um das Rauschen zu bewerten, das von der Impedanz-Fehlanpassung herrührt, ist die Rückflussdämpfung (RL) der richtige S-Parameter. SDD22 ist der 4-Port RL (Rückflussdämpfung) des logischen Ports 2 im Mixed-Modus.

Längsumwandlungs­dämpfung (S CD11)

 Curve LCL S CD11 Pic

Längsumwandlungsdämpfung (SCD11)

Um die Symmetrie und die Modenumwandlung des Signals zu beurteilen, ist der Verlust bei der Längsumwandlung (SCD11) der richtige S-Parameter. SCD11 ist die 4-Port-Modenumwandlung des logischen Ports 1 im Mischbetrieb. SCD11 beschreibt die Wandlung vom Gegentakt- in den Gleichtaktmodus der Signale am logischen Port 1.

Längsumwandlungs­dämpfung (S DC11)

 Curve RS L DC11 Pic

Längsumwandlungsdämpfung (SDC11)

Um die Symmetrie und die Modenumwandlung des Signals zu beurteilen, ist der Verlust bei der Längsumwandlung (SCD11) der richtige S-Parameter. SCD11 ist die 4-Port-Modenumwandlung des logischen Ports 1 im Mischbetrieb. SCD11 beschreibt die Wandlung vom Gleichtakt- in den Gleichtaktmodus der Signale am logischen Port 1. 

Häufig gestellte Fragen

Was ist der Unterschied zwischen PoE, PoE+, SPoE und PoDL?

Der ursprüngliche PoE-Standard (Power over Ethernet) IEEE 802.3af-2003 liefert bis zu 15,4 W DC-Leistung (mindestens 44 V DC und 350 mA) an jedem Port. Am angeschlossenen Gerät stehen jedoch nur 12,95 W zur Verfügung, da ein Teil der Leistung im Kabel verloren geht. Der aktualisierte PoE-Standard IEEE 802.3at-2009, auch bekannt als PoE+ oder PoE plus, bietet bis zu 25,5 W Leistung für Geräte vom Typ 2. Der Standard von 2009 verbietet es, dass ein mit Strom versorgtes Gerät alle vier Paare für die Stromversorgung nutzt. Beide Standards wurden inzwischen als IEEE 802.3-2012 veröffentlicht.

Um die Übertragungsleistung zu erhöhen, hat die IEEE im September 2018 die Norm 802.3bt 4PPoE definiert. Dieser Standard führt zwei zusätzliche Leistungstypen ein: bis zu 55 W (Typ 3) und bis zu 90-100 W (Typ 4). Jedes Doppelader-Paar muss einen Strom von bis zu 600 mA (Typ 3) oder 960 mA (Typ 4) bewältigen.

Single-Pair Power over Ethernet (SPoE) wird auch als Power over Data Line (PoDL) bezeichnet und durch die Ergänzung IEEE 802.3bu-2016 definiert. Bei Single-Pair-Ethernet wird die Leistung gemeinsam mit den Daten übertragen und es sind 10 Leistungsstufen definiert, die von 0,5 bis 50 W (am versorgten Endgerät) reichen.

Welche Übertragungsraten und Entfernungen sind mit SPE möglich?

SPE definiert allgemein die Verwendung eines Twisted-Pair-Kabels mit zwei Leitungen, das in verschiedenen Anwendungen und mit unterschiedlichen Datenraten eingesetzt werden kann. Die Datenraten beginnen bei 10 Mbit pro Sekunde und können bis zu 10 Gbit pro Sekunde oder vielleicht sogar noch schneller gehen und werden in industriellen und automobilen Anwendungen eingesetzt. 

Verschiedene Standards definieren die Datenraten, die maximale Entfernung, die Topologie und andere Parameter:

NameIEEE-StandardÜbertragungsgeschwindigkeit Maximale Entfernung 
10BASE-T1S802.3cg 201910 MBit/s15 m
10BASE-T1L802.3cg 201910 MBit/s1000 m
100BASE-T1802.3bw 2015100 MBit/s15 m
100BASE-T1802.3bp 20161000 MBit/s15 / 40 m 1
MultiGBASE-T1802.3ch 20202.5 / 5 / 10 GBit/s15 m

1 je nach Kabeltyp

Was ist für die Energieübertragung erforderlich?

Hauptschwierigkeit bei der Energieübertragung über eine Datenleitung ist das Zusammenführen und Trennen von Daten (AC) und Energie (DC) auf einer Leitung, ohne die Datenübertragung zu stören.

Um das Gleich- vom Wechselstromsignal zu trennen, sind im Allgemeinen zwei Bauelemente erforderlich: eine Induktivität und ein Kondensator. Die Induktivität leitet Gleichstromsignale durch und blockiert die Datenübertragung im Strompfad, während der Kondensator das Gleichstromsignal blockiert und die Wechselstromsignale im Kommunikationspfad durchlässt.

Schließlich sollten Spannung und Strom durch die Bauelemente und die Leitung überwacht und gesteuert werden. Für diese spezielle Art von Anwendung gibt es Powermanagement-ICs (PMICs) von  verfügbar.

Welche Leistungsklassen sind verfügbar?

IEEE 802.3cg definiert sechs Leistungsklassen

VPSE max

(VPSE OC max)

30 V

(20 V)

58 V

(40 V)

Klasse

10

11

12

 13

14

 15

IPI max

92 mA

240 mA

632 mA

231 mA

600 mA

1579 mA

Pclass (min)

(PPD (max))

1,85 W

(1,23 W)

4,8 W

(3,2 W)

12.63 W

(8,4 W)

11,54 W

(7,7 W)

30 W

(20 W)

79 W

(52 W)

VPD min

14 V

14 V

14 V

35 V

35 V

35 V

AWG des Kabels / Länge [m]

18/1000 m

14/1000 m

24/300 m

18/1000 m

14/1000 m

24/300 m

 

Ethernet-APL definiert drei Leistungsklassen

VPS max 

VPSE min 

15 V 

9,6 V 

15 V 

11,61 V

50 V 

46 V

Klasse

A

C

3

IPI min

55,56 mA 95 mA 1250 mA

PPS (min) 

(PPD (min))

0,54 W

(0,5 W) 

1,1 W 

(1,0 W) 

57,5 W

(36 W) 

VPL min 9 V 10,6 V 28,8 V 

AWG des Kabels / Länge [m]

14 bis 26/ bis zu 1000

Inductors for Single-Pair Ethernet at a Glance


Verwendbar für

 Process Industry
 Sensor Applications
Traction
Drives
 Transportation
 Lighting controls

Datenblätter & Suche

PDF Anwendung Temperatur (°C) Power over Ethernet (PoE) Leitungen Typ
new
10BASE-T1L magnetics module,  Commercial -40…+125 --- --- ICI70CGI
new
10BASE-T1L magnetics module,  Commercial -40…+125 --- --- RCM70CGI
Commercial --- --- --- PID*-560M, PID*-650M
Commercial --- --- --- PID*-251M
Commercial --- --- --- PIS150H

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  • General technical information
  • EMC services
  • Quality and environment
  • Cautions and warnings
  • Symbols and terms
  • I core chokes: General
  • Ring core chokes with iron powder core: General
  • Sine-wave chokes: General
  • Current-compensated chokes: General

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