CN104199360B - 用于以太网络之传输电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于以太网络之传输电路，其包含四个传输元件组。对于各传输元件组，第一电容器与第一电感器串联，分别透过第一传输线及第二传输线耦接至以太网络连接器及以太网络芯片；第二电容器与第二电感器串联，分别透过第三传输线及第四传输线耦接至以太网络连接器及以太网络芯片；第一元件组耦接于第一传输线与第二传输线之间；以及第二元件组耦接于第一电容器与第一电感器间之第一接点与第二电容器与第二电感器间之第二接点之间。

Description

用于以太网络之传输电路

技术领域

本发明系关于一种用于以太网络之传输电路。更具体而言，本发明之传输电路可取代传统以太网络设备的变压器，以提供以太网络传输中必要的讯号耦合、直流隔离、阻抗匹配及滤除共模杂讯。此外，本发明传输电路中部份的元件组设计更可提供额外的突波保护功能。

背景技术

随着网络科技的蓬勃发展，以太网络（Ethernet）相关产品已充斥于人们的日常生活。目前市面上的以太网络装置中的变压器需藉由人工方式进行生产，故生产所需的成本相当高。另外，市面上的以太网络装置亦并未具有突波保护功能，以防止因环境中雷击、静电或电源开关动作所产生电压突波。

有鉴于此，如何提供一种可自动化生产并用于以太网络之传输电路，以取代传统的变压器，并提供突波保护功能，乃为此一业界亟待解决的问题。

发明内容

发明之一目的在于提供一种可自动化生产并用于以太网络之传输电路，以取代传统的变压器。

为达上述目的，本发明揭露一种用于以太网络之传输电路。该传输电路四个传输元件组。各该传输元件组耦接至一以太网络连接器以及一以太网络芯片间。各该传输元件组包含一第一电容器、一第二电容器、一第一电感器、一第二电感器、一第一传输线、一第二传输线、一第三传输线、一第四传输线、一第一元件组及一第二元件组。各该传输元件组之该第一电容器与该第一电感器串联，并耦接于该第一传输线与该第二传输线之间。该第一电容器透过该第一传输线耦接至该以太网络连接器以及该第一电感器透过该第二传输线耦接至该以太网络芯片。各该传输元件组之该第二电容器与该第二电感器串联，并耦接于该第三传输线及该第四传输线之间。该第二电容器透过该第三传输线耦接至该以太网络连接器以及该第二电感器透过该第四传输线耦接至该以太网络芯片。各该传输元件组之该第一元件组耦接于该第一传输线与该第三传输线之间。各该传输元件组之该第二元件组耦接于该第一电容器与该第一电感器间之一第一接点与该第二电容器与该第二电感器间之一第二接点之间。

在参阅图示及随后描述之实施方式后，此技术领域具有通常知识者便可了解本发明之其他目的，以及本发明之技术手段及实施态样。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1系本发明第一实施例之以太网络应用电路1之示意图；

图2A-2E系本发明第二实施例之第一元件组CS1之示意图；

图3A-3E系本发明第三实施例之第二元件组CS2之示意图；以及

图4A-4F系本发明第四实施例之第一元件组CS1及/或第二元件组CS2之示意图。

符号说明如下：

1：以太网络应用电路

11：以太网络连接器

13：传输电路

13a：传输元件组

15：以太网络芯片

Q1：第一接点

Q2：第二接点

C1：第一电容器

C2：第二电容器

C3：第三电容器

C4：第四电容器

R1：第一电阻器

R2：第二电阻器

G1：第一接地端

G2：第二接地端

L1：第一电感器

L2：第二电感器

L3：第三电感器

L4：第四电感器

CS1：第一元件组

CS2：第二元件组

D1：快速反应二极管

D2：快速反应二极管

TVS：单向瞬态抑制二极管

BTVS：双向瞬态抑制二极管

BTVS1：第一双向瞬态抑制二极管

BTVS2：第二双向瞬态抑制二极管

GDT：气体放电管

VDR：压敏电阻

TSPD：半导体放电管

T1：第一传输线

T2：第二传输线

T3：第三传输线

T4：第四传输线

P1：接点

P2：接点

P3：接点。

具体实施方式

以下之实施例系用以举例说明本发明之技术内容，并非用以限制本发明之范围。需说明者，以下实施例及图示中，与本发明无关之组件已省略而未绘示，且图示中各组件间之尺寸关系仅为求容易了解，非用以限制实际比例。

本发明之第一实施例如图1，其系本发明之以太网络应用电路1之示意图。以太网络应用电路1包含一以太网络连接器11、一传输电路13及一以太网络芯片15。

以太网络连接器11可为一具有RJ-45接口之以太网络连接器，其包含Tx0+接脚、Tx0-接脚、Tx1+接脚、Tx1-接脚、Tx2+接脚、Tx2-接脚、Tx3+接脚及Tx3-接脚。以太网络芯片15可为各厂商之芯片，例如：瑞昱半导体股份有限公司之RTL8201芯片，其包含MD0+接脚、MD0-接脚、MD1+接脚、MD1-接脚、MD2+接脚、MD2-接脚、MD3+接脚及MD3-接脚。由于本发明之主要技术内容系着重于传输电路13，且所属技术领域中具有通常知识者可轻易根据随后之叙述，轻易了解本发明之传输电路13如何取代传统以太网络应用电路中之变压器，耦接于以太网络连接器11及以太网络芯片15间，故在此不再针对以太网络连接器11及以太网络芯片15加以赘述。在其它的实施例中，传输电路13可以被内建在以太网络连接器11内部，然而本发明的可能实施态样并非可限制于此间所揭露的形式，而可以具有各种不同的变化与修饰。

传输电路13包含四个传输元件组13a。各传输元件组13a耦接至以太网络连接器11以及以太网络芯片15间。各传输元件组13a包含一第一电容器C1、一第二电容器C2、一第一电感器L1、一第二电感器L2、一第一传输线T1、一第二传输线T2、一第三传输线T3、一第四传输线T4、一第一元件组CS1以及一第二元件组CS2。

各传输元件组13a之第一电容器C1与第一电感器L1串联，并耦接于第一传输线T1与第二传输线T2之间。第一电容器C1透过第一传输线T1耦接至以太网络连接器11，以及第一电感器L1透过第二传输线T2耦接至以太网络芯片15。各传输元件组13a之第二电容器C2与第二电感器L2串联，并耦接于第三传输线T3及第四传输线T4之间。第二电容器C2透过第三传输线T3连接至以太网络连接器11，以及第二电感器L2透过第四传输线T4连接至以太网络芯片15。第一电容器C1及第二电容器C2可提供讯号耦合及直流隔离的效果，而第一电感器L1及第二电感器L2可在特定频率下提供阻抗匹配，并滤除共模杂讯。

各传输元件组13a之第一元件组CS1耦接于第一传输线T1与第三传输线T3之间。各传输元件组13a之第二元件组CS2耦接于第一电容器C1与第一电感器L1间之一第一接点Q1与第二电容器C2与第二电感器L2间之一第二接点Q2之间。此外，各传输元件组13a之第一元件组CS1更耦接至一第一接地端G1，以及第二元件组CS2更选择性地耦接至一第二接地端G2。须说明者，第一接地端G1系指装置外壳之接地端，亦即外部接地端；然而，第二接地端G2系指共通接地端，亦即内部接地端，通常电压为0伏特（V）。

传输电路13可藉由于一印刷电路板（printed circuit board；PCB）上依图1的电路连接方式耦接第一电容器C1、第二电容器C2、第一电感器L1、第二电感器L2、第一元件组CS1以及第二元件组CS2，并自PCB上引出24支接脚（当第二元件组CS2须耦接至第二接地端G2）或20支接脚（当第二元件组CS2不须耦接至第二接地端G2）来实现。此外，当接地端于内部先行共接的情况下，总接脚数为18支接脚（当第二元件组CS2须耦接至第二接地端G2）或17支接脚（当第二元件组CS2不须耦接至第二接地端G2）。

如此一来，本发明之传输电路13可取代传统以太网络应用电路中之变压器，耦接于以太网络连接器11及以太网络芯片15间，以提供以太网络传输中必要的讯号耦合、直流隔离、阻抗匹配及滤除共模杂讯。传输电路13亦可透过将电容器与电感器整合成单一组件的制程方式来实现，例如：采用共烧陶瓷技术。再者，传输电路13亦可采用半导体制程，将电容器与电感器制作于同一硅基板上来实现。

本发明之第二实施例请参考图2A至2E，其描绘适用于第一实施例之第一元件组CS1。如图2A至2E所示，第一元件组CS1具有三个接点P1、P2、P3，且由第三电感器L3、第四电感器L4及可选择的保护组件所组成。接点P1系耦接至第一传输线T1，接点P2系耦接至第三传输线T3，以及接点P3系耦接至第一接地端G1。

具体而言，图2A中的第一元件组CS1系由第三电感器L3及第四电感器L4所组成。第三电感器L3耦接于第一传输线T1与第一接地端G1之间，以及第四电感器L4耦接于第三传输线T3与第一接地端G1之间。于此态样中，第一电感器L1及第二电感器L2可为一共模电感器（Common mode chock），且第一电感器L1及第二电感器L2之电感值小于10微亨（μH）。第三电感器L3及第四电感器L4可为一耦合电感器（Coupled Inductor），且第三电感器及第四电感器之电感值大于15微亨（μH）。

此外，于图2B至2E的态样中，第三电感器L3与第四电感器L4串联，并耦接于第一传输线T1与第三传输线T3之间。保护组件（例如：图2B之半导体放电管TSPD、图2C之压敏电阻VDR、图2D之气体放电管GDT或图2E之单向瞬态抑制二极管，但不限于此）耦接于第三电感器L3与第四电感器L4间之一接点与第一接地端G1之间。

于传输电路13中，第一元件组CS1具有突波保护能力，并具有电容性，以提供一个滤除噪声的路径。当第一元件组CS1为图2A之态样时，传输电路13适用于单纯的以太网络应用中的非以太网络供电/受电的装置，而当第一元件组CS1为图2B至2E之态样时，传输电路13除了适用于非以太网络供电/受电的装置外，更可用于以太网络供电/受电的装置。

本发明之第三实施例请参考图3A至3E，其描绘适用于第一实施例之第二元件组CS2。于传输电路13中，第二元件组CS2利用组件的电容特性提供电路上的匹配效果，并利用二极管组件的崩溃特性提供突波保护的功能。如图3A至3E所示，第二元件组CS2具有二个接点P1、P2及三个接点P1、P2、P3的型式。接点P1系耦接至第一电容器C1与第一电感器L1间之第一接点Q1，接点P2系耦接至第二电容器C2与第二电感器L2间之一第二接点Q2，以及接点P3系耦接至第二接地端G2。

于图3A中，第二元件组CS2包含一双向瞬态抑制二极管BTVS，耦接于第一接点Q1与第二接点Q2之间。于图3B中，第二元件组CS2包含一第一双向瞬态抑制二极管BTVS1及一第二双向瞬态抑制二极管BTVS2。第一双向瞬态抑制二极管BTVS1耦接于第一接点Q1与第二接地端G2之间，以及第二双向瞬态抑制二极管BTVS2耦接于第二接点Q2与第二接地端G2之间。

于图3C中，第二元件组CS2包含第一双向瞬态抑制二极管BTVS1、第二双向瞬态抑制二极管BTVS2及第三电感器L3。第一双向瞬态抑制二极管BTVS1与第二双向瞬态抑制二极管BTVS2串联，并耦接于第一接点Q1与第二接点Q2之间。第三电感器L3耦接于第一双向瞬态抑制二极管BTVS1与第二双向瞬态抑制二极管BTVS2间之一接点与第二接地端G2之间。

于图3D中，第二元件组CS2包含一第一快速反应二极管组、一第二快速反应二极管组及一单向瞬态抑制二极管TVS。第一快速反应二极管组包含二顺向串联之快速反应二极管D1，且其间之一接点耦接至第一接点Q1。第二快速反应二极管组包含二顺向串联之快速反应二极管D2，且其间之一接点耦接至第二接点Q2。单向瞬态抑制二极管TVS，与第一快速反应二极管组及第二快速反应二极管组顺向并联，且耦接至第二接地端G2。

于图3E中，第二元件组CS2包含第三电感器L3、第一快速反应二极管组、第二快速反应二极管组及单向瞬态抑制二极管TVS。第一快速反应二极管组包含二顺向串联之快速反应二极管D1，且其间之接点耦接至第一接点Q1。第二快速反应二极管组包含二顺向串联之快速反应二极管D2，且其间之接点耦接至第二接点Q2。单向瞬态抑制二极管TVS，与第一快速反应二极管组及第二快速反应二极管组顺向并联，且透过第三电感器L3耦接至第二接地端G2。

此外，于图3C及3E的态样中，加入第三电感器L3于第二接地端G2间，可额外提供共模的滤波效果，处理特定频率的共模杂讯。须说明者，除了图3A至3E所绘示的态样外，任何可于第一接点Q1与第二接点Q2间提供适当电容性的组件均可达成匹配效果，且任何具有崩溃、钳位及/或开关特性的组件均可提供突波保护功能，故本发明第二元件组CS2的保护范围不限于图3A至3E的态样。

本发明之第四实施例请参考图4A至4F，其描绘适用于第一实施例之第一元件组CS1及/或第二元件组CS2。

图4B、图4D、图4E及图4F的态样适用于第一元件组CS1，其接点P1系耦接至第一传输线T1，接点P2系耦接至第三传输线T3，以及接点P3系耦接至第一接地端G1。于图4B中，第一元件组CS1包含一第一电阻器R1及一第二电阻器R2。第一电阻器R1耦接于第一传输线T1与第一接地端G1之间，以及第二电阻R2耦接于第三传输线T3与第一接地端G1之间。于图4D中，第一元件组CS1包含一第三电容器C3及一第四电容器C4。第三电容器C3耦接于第一传输线T1与第一接地端G1之间，以及第四电容器C4耦接于第三传输线T3与第一接地端G1之间。

于图4E中，第一元件组CS1包含第三电容器C3、第四电容器C4及第三电感器L3。第三电容器C3与第四电容器C4串联，并耦接于第一传输线T1与第三传输线T3之间。第三电感器L3耦接于第三电容器C3与第四电容器C4间之一接点与第一接地端G1之间。于图4F中，第一元件组CS1包含串联之第三电容器C3、第四电容器C4、第三电感器L3及第四电感器L4。第三电容器C3耦接至第一传输线T1，及第四电容器C4耦接至第三传输线T3。第三电感器L3与第四电感器L4间之一接点耦接至第一接地端G1。

另一方面，图4A至4F的态样皆适用于第二元件组CS2，其接点P1系耦接至第一接点Q1，接点P2系耦接至第二接点Q2，以及接点P3系耦接至第二接地端G2。于图4A中，第二元件组CS2包含一第一电阻器R1，耦接于第一接点Q1与第二接点Q2之间。于图4B中，第二元件组CS2包含第一电阻器R1及第二电阻器R2。第一电阻器R1耦接于第一接点Q1与第二接地端G2之间，以及第二电阻R2耦接于第二接点Q2与第二接地端G2之间。

于图4C中，第二元件组CS2包含一第三电容器C3，耦接于第一接点Q1与第二接点Q2之间。于图4D中，第二元件组CS2包含第三电容器C3及第四电容器C4。第三电容器C3耦接于第一接点Q1与第二接点Q2之间，以及第四电容器C4耦接于第二接点Q2与第二接地端G2之间。

于图4E中，第二元件组CS2包含第三电容器C3、第四电容器C4及第三电感器L3。第三电容器C3与第四电容器C4串联，并耦接于第一接点Q1与第二接点Q2之间。第三电感器L3耦接于第三电容器C3与第四电容器C4间之一接点与第二接地端G2之间。于图4F中，第二元件组CS2包含串联之第三电容器C3、第四电容器C4、第三电感器L3及第四电感器L4。第三电容器C3耦接至第一接点Q1，以及第四电容器C4耦接至第二接点Q2。第三电感器L3与第四电感器L4间之一接点耦接至第二接地端G2。

当第一元件组CS1为图4B、图4D、图4E及图4F的态样时，则不具有突波保护能力，而主要用于提供滤除共模杂讯的路径。类似地，当第二元件组CS2为图4A至4F的态样时，则不具有突波保护能力。此外，当第一元件组CS1及第二元件组CS2同时为上述适用的态样时，传输电路13不具任何突波保护功能，仅提供讯号的传输能力。

综上所述，相较于传统以太网络装置中的变压器，本发明之传输电路可自动化生产，减少生产成本。再者，本发明之传输电路可提供以太网络传输中必要的讯号耦合及直流隔离、阻抗匹配及滤除共模杂讯，以强化讯号传输的效能，并提供突波保护功能。

上述之实施例仅用来列举本发明之实施态样，以及阐释本发明之技术特征，并非用来限制本发明之保护范畴。任何熟悉此技术者可轻易完成之改变或均等性之安排均属本发明所主张之范畴。

Claims (22)

1.一种用于以太网络之传输电路，包含：

四个传输元件组，各该传输元件组耦接至一以太网络芯片，且设置于一以太网络连接器内部或设置于该以太网络连接器外部而耦接至该以太网络连接器；其特征在于：

各该传输元件组包含一第一电容器、一第二电容器、一第一电感器、一第二电感器、一第一传输线、一第二传输线、一第三传输线、一第四传输线、一第一元件组及一第二元件组；各该传输元件组之该第一电容器与该第一电感器串联，并耦接于该第一传输线与该第二传输线之间，该第一电容器透过该第一传输线耦接至该以太网络连接器以及该第一电感器透过该第二传输线耦接至该以太网络芯片；

各该传输元件组之该第二电容器与该第二电感器串联，并耦接于该第三传输线及该第四传输线之间，该第二电容器透过该第三传输线耦接至该以太网络连接器以及该第二电感器透过该第四传输线耦接至该以太网络芯片；各该传输元件组之该第一元件组耦接于该第一传输线与该第三传输线之间；以及各该传输元件组之该第二元件组耦接于该第一电容器与该第一电感器间之一第一接点与该第二电容器与该第二电感器间之一第二接点之间；

各传输元件组之第一元件组更耦接至一第一接地端，以及第二元件组更选择性地耦接至一第二接地端，须说明者，第一接地端系指装置外壳之接地端，亦即外部接地端，第二接地端系指共通接地端，亦即内部接地端，通常电压为0伏特(V)。

2.如权利要求1所述之传输电路，其特征在于：各该传输元件组之该第一元件组包含一第三电感器及一第四电感器，该第三电感器耦接于该第一传输线与一第一接地端之间，以及该第四电感器耦接于该第三传输线与该第一接地端之间。

3.如权利要求2所述之传输电路，其特征在于：该第一电感器及该第二电感器系一共模电感器(Common mode chock)，该第一电感器之一电感值及该第二电感器之一电感值小于10微亨(μH)，该第三电感器及该第四电感器系一耦合电感器(Coupled Inductor)，以及该第三电感器之一电感值及该第四电感器之一电感值大于15微亨(μH)。

4.如权利要求1所述之传输电路，其特征在于：各该传输元件组之该第一元件组包含一第三电感器、一第四电感器及一保护组件，该第三电感器与该第四电感器串联，并耦接于该第一传输线与该第三传输线之间，该保护组件耦接于该第三电感器与该第四电感器间之一接点与该第一接地端之间。

5.如权利要求4所述之传输电路，其特征在于：该保护组件为一半导体放电管、一压敏电阻、一气体放电管及一单向瞬态抑制二极管其中之一。

6.如权利要求1所述之传输电路，其特征在于：各该传输元件组之该第一元件组包含一第一电阻器及一第二电阻器，该第一电阻器耦接于该第一传输线与一第一接地端之间，以及该第二电阻耦接于该第三传输线与该第一接地端之间。

7.如权利要求1所述之传输电路，其特征在于：各该传输元件组之该第一元件组包含一第三电容器及一第四电容器，该第三电容器耦接于该第一传输线与一第一接地端之间，以及该第四电容器耦接于该第三传输线与该第一接地端之间。

8.如权利要求1所述之传输电路，其特征在于：各该传输元件组之该第一元件组包含一第三电容器、一第四电容器及一第三电感器，该第三电容器与该第四电容器串联，并耦接于该第一传输线与该第三传输线之间，该第三电感器耦接于该第三电容器与该第四电容器间之一接点与一第一接地端之间。

9.如权利要求1所述之传输电路，其特征在于：各该传输元件组之该第一元件组包含串联之一第三电容器、一第四电容器、一第三电感器及一第四电感器，该第三电容器耦接至该第一传输线，该第四电容器耦接至该第三传输线，该第三电感器与该第四电感器间之一接点耦接至一第一接地端。

10.如权利要求1所述之传输电路，其特征在于：各该传输元件组之该第二元件组包含一双向瞬态抑制二极管，耦接于该第一接点与该第二接点之间。

11.如权利要求1所述之传输电路，其特征在于：各该传输元件组之该第二元件组包含一第一双向瞬态抑制二极管及一第二双向瞬态抑制二极管，该第一双向瞬态抑制二极管耦接于该第一接点与一第二接地端之间，以及该第二双向瞬态抑制二极管耦接于该第二接点与该第二接地端之间。

12.如权利要求1所述之传输电路，其特征在于：各该传输元件组之该第二元件组包含一第一双向瞬态抑制二极管、一第二双向瞬态抑制二极管及一第三电感器，该第一双向瞬态抑制二极管与该第二双向瞬态抑制二极管串联，并耦接于该第一接点与该第二接点之间，该第三电感器耦接于该第一双向瞬态抑制二极管与该第二双向瞬态抑制二极管间之一接点与一第二接地端之间。

13.如权利要求1所述之传输电路，其特征在于：各该传输元件组之该第二元件组包含：

一第一快速反应二极管组，包含二顺向串联之快速反应二极管，且其间之一接点耦接至该第一接点；一第二快速反应二极管组，包含二顺向串联之快速反应二极管，且其间之一接点耦接至该第二接点；以及一单向瞬态抑制二极管，与该第一快速反应二极管组及第二快速反应二极管组顺向并联，且耦接至一第二接地端。

14.如权利要求1所述之传输电路，其特征在于：各该传输元件组之该第二元件组包含：

一第三电感器；一第一快速反应二极管组，包含二顺向串联之快速反应二极管，且其间之一接点耦接至该第一接点；一第二快速反应二极管组，包含二顺向串联之快速反应二极管，且其间之一接点耦接至该第二接点；以及一单向瞬态抑制二极管，与该第一快速反应二极管组及该第二快速反应二极管组顺向并联，且透过该第三电感器耦接至一第二接地端。

15.如权利要求1所述之传输电路，其特征在于：各该传输元件组之该第二元件组包含一第一电阻器，耦接于该第一接点与该第二接点之间。

16.如权利要求1所述之传输电路，其特征在于：该第二元件组包含一第一电阻器及一第二电阻器，该第一电阻器耦接于该第一接点与一第二接地端之间，以及该第二电阻耦接于该第二接点与该第二接地端之间。

17.如权利要求1所述之传输电路，其特征在于：各该传输元件组之该第二元件组包含一第三电容器，耦接于该第一接点与该第二接点之间。

18.如权利要求1所述之传输电路，其特征在于：各该传输元件组之该第二元件组包含一第三电容器及一第四电容器，该第三电容器耦接于该第一接点与一第二接地端之间，以及该第四电容器耦接于该第二接点与该第二接地端之间。

19.如权利要求1所述之传输电路，其特征在于：各该传输元件组之该第二元件组包含一第三电容器、一第四电容器及一第三电感器，该第三电容器与该第四电容器串联，并耦接于该第一接点与该第二接点之间，该第三电感器耦接于该第三电容器与该第四电容器间之一接点与一第二接地端之间。

20.如权利要求1所述之传输电路，其特征在于：各该传输元件组之该第二元件组包含串联之一第三电容器、一第四电容器、一第三电感器及一第四电感器，该第三电容器耦接至该第一接点，该第四电容器耦接至该第二接点，该第三电感器与该第四电感器间之一接点耦接至一第二接地端。

21.如权利要求1所述之传输电路，其特征在于：该第一电容器及该第二电容器系一无极性的电容器，以及该第一电容器之一电容值及该第二电容器之一电容值大于等于10纳法(nF)。

22.如权利要求1所述之传输电路，其特征在于：该第一电感器及该第二电感器系一共模电感器(Common mode chock)，以及该第一电感器之一电感值及该第二电感器之一电感值小于等于10微亨(μH)。