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RJ45接口详解 如何使用 从生产工艺到设计原理参考

06/06 16:06
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RJ45产品简介与材料组成

MATERIAL COMPOSITION

RJ45 连接器专为端接以太网电缆以及连接计算机路由器、局域网和其他类型的数据通信设备而设计

RJ45(一种注册插孔互连)是一种常用的双绞线连接器,通常采用八个位置和八个触点 (8P8C) 设计

产品组合包括多端口和单端口配置的 RJ45 连接器,并采用插孔和插头模块化连接器样式。这些部件提供组合式和堆叠式多端口配置以及屏蔽和非屏蔽版本

RJ45接口尺寸严格遵循FCC规范中对于RJ45母座8P8C 连接器尺寸规范要求,主要尺寸标准截图如图所示:

材料组成及产品特性

RJ45网络接口的主要材料组成如下图展示:

产品特性:

Shielded(屏蔽壳)

?金属外壳,提供EMI/RFI*保护。EMI/RFI*是在无线电通信中通常使用的频率范围内不想要的电磁能量(或“噪声”)

?EMI — 电磁干扰

?RFI — 射频干扰

Grounding Options(接地脚)

外壳接地-与外壳接触进行接地连接

PCB地线--与PCB接触以进行地连接

KEY(接口)

设计用于与RJ45公头配合使用,以确保适当的匹配,也可以接受标准插头。

Mounting Pegs(焊接脚)

提供板端焊接定位和在焊接过程中提供定位和固定支撑,但不具备板锁功能。大多数RJ45母座孔都配有某种类型的安装销。

端口倒置

触点在底部,闩锁在顶部,以便于插拔插头。

面板支撑挡块

提供额外的机械支撑,尤其适用于顶部入口插孔。

LED灯

集成在母座内,无需占用额外的系统空间来安装指示灯。提供多种颜色和配置。

RJ45常规产品分类

1.根据端口分类(单端口、多端口、堆叠式)

2.根据产品速率分类(百兆、千兆、5G、 5G、 10G)

根据产品机械结构分类(集成式、分离式,有/无屏蔽,有无LED灯,端口角度90、180、45、沉板,插件、贴片,常规高度与低高度)

特殊RJ45产品种类

根据产品应用分类(防水RJ45、卡侬RJ45(面板安装式、板载式,有/无屏蔽,自锁式、卡扣式)、直通头,RJ45集成其他接口)

RJ45选型建议

1. 集成式与分离式区别及分别适用场景

RJ45连接器的分离式(无变压器/无磁性元件)和集成式(带网络变压器/磁性元件)是PCB板载型母座的核心分类,其选择直接影响电路设计、成本、性能和适用场景。以下是两者的详细对比及适用场景分析:

分离式 RJ45 母座

(Discrete Jack / Non-Integrated)

结构特点:

无内置网络变压器,仅包含RJ45插座基础结构(触片、外壳、锁扣)。

需在PCB上外接独立网络变压器模块(通常为SMD或DIP封装)。

适用场景:

·工业控制与严苛环境

工业设备(PLC、HMI、伺服驱动器)需抵抗强电磁干扰(EMI),外置变压器可远离干扰源布局。

支持更宽温度范围(-40°C~105°C),避免磁性元件高温失效。

·高功率PoE++设备

支持802.3bt(90W)的设备(如AP、摄像头),外置变压器散热更好,避免过热导致磁饱和。

·灵活设计需求

需自定义变压器参数(如隔离电压、共模抑制比),满足医疗/军用等高可靠性场景。

·维修与替换便捷性

变压器故障时只需更换独立模块,无需拆卸整个RJ45插座。

缺点:

占用PCB面积更大(变压器+插座),增加布局复杂度。

需额外采购变压器,供应链管理成本更高。

集成式 RJ45 母座

(Integrated / Magnetics Jack)

结构特点:

内置网络变压器和共模扼流圈,实现信号滤波、电气隔离阻抗匹配

以单模块形式直接焊接在PCB上(SMT或DIP封装)。

适用场景:

·消费电子与小型设备

空间受限产品(路由器、智能电视、NAS),高度集成节省PCB面积。

·标准以太网设备

商业级交换机、打印机、IP电话等Cat5e/Cat6应用,环境干扰较小。

·低成本量产需求

减少元器件数量,简化SMT贴片流程,降低组装成本。

·设计周期短的项目

无需单独选型变压器,避免阻抗匹配问题,加速产品上市。

缺点:

散热受限,高功率PoE++(>60W)可能过热(需选工业增强型)。

抗干扰能力弱于分离式(变压器靠近插座,易受机箱噪声影响)。

故障时需整体更换,维修成本高。

分离式RJ45母座(外置变压器)适用于严苛环境(工业干扰、高功率PoE、宽温),而集成式RJ45母座(内置变压器)则适用于空间受限、成本敏感的常规设备。

2.圆针与扁针区别及分别适用场景

一般网络通讯用的卡合式RJ45插座(Keystone Jack)本体内部装设有8根金针(contact pins,即一种表面有镀上一层厚度达50微英寸microinch)的镀镍(gold over nickel)的金属导线),以接通装设在网络插头上的8块金锁片。通常该金针可分为截面积为0.166190251mm2的圆针(Round Pin)以及截面积为0.12mm2的扁针(Flat Pin)两种型式,其镀金的方式也不相同。

生产工艺:

圆针一直以来都是用抽线的方式来制作,在制造过程中是没有任何的废料,以及由于圆针并没有方向性,所以便于生产时自动化生产的设计;

扁针生产是由料带牵引着扁针,但料带在实际上加工使用完成后,就不再需要,所以会形成废料,而在1单位的面积内,就会约有0.6单位的废料产生,从制作过程看在圆针与扁针的生产费用比较上,冲压制程远大于抽线

镀金成本:

圆针采用全镀技术,而扁针还可以设定选镀顶面与公头接触的范围,从而大幅度降低成本,但面对自动化生产时,需要克服扁针方向控制的问题

机械性能与可靠性:

得益于圆针的物理结构,圆针的插拔性与恶劣环境适用性能通常大于扁针,所以圆针常用于工业设备,而扁针常用于消费电子设备

不同pin针的应用场景:

圆针适用场景:

工业设备(PLC/工控机)、Cat6A+/10G高速传输、高功率PoE++(≥60W)、车载/医疗等严苛环境

扁针适用场景:

消费电子(路由器/打印机)、Cat5e/Cat6标准以太网、低功率PoE(≤30W)、成本敏感型量产产品

3.有无屏蔽壳的产品差异

RJ45连接器插头分为非屏蔽和屏蔽两种类型。

非屏蔽RJ45连接器插头是最常见的类型,其结构简单、价格低廉,适用于一般家庭和办公环境等对电磁屏蔽要求不高的场合。而屏蔽式RJ45连接器插头则具有更好的抗干扰和防电磁泄漏能力,因此广泛应用于对信号传输质量和数据安全要求较高的场合,如金融、医疗、军事等。

屏蔽RJ45连接器插头外围用屏蔽包层覆盖,可以有效地减少外界干扰对信号传输的影响,提高数据传输的稳定性和准确性。同时,屏蔽RJ45连接器插头还可以防止电磁波泄漏,保护用户数据的安全。虽然屏蔽RJ45连接器插头的外形与非屏蔽的插头没有区别,但是在实际使用中,它的作用却是非常重要的。

产品可靠性验证项目

1.集成式与分离式区别及分别适用场景

测试案例基于集成式RJ45镀金6u"

电气测试 通过

·接触电阻测试 contact resistance test

·绝缘电阻 Insulation resistance

·耐电压 HI-POT

·插拔力及寿命测试;Insertion force and life test;

·圈比测试 TR test

·机械冲击/跌落测试 Mechanical shock/drop test

·可焊性、耐焊性、LED测试 solderability, solder resistance, LED test

·单PIN正向力 Single PIN elastic force

·振动测试 vibration test

恶劣环境测试 通过

·耐湿性/恒温恒湿 humidity resistance/constant temperature and humidity

·耐温实验/温度寿命 Temperature resistance test/temperature life

·盐雾24H测试 Salt spray test;

·耐寒性 Cold resistance

非标产品定制流程

网口内部松紧度定制案例:

某客户采用定制化公头,在接入我司样品后发现插头松动,遂与我司技术人员进行需求确认,我司技术人员依据需求开模定制,规定时间内完成新需求样品交付并测试通过,实行量产与备货。

RJ45的应用场景

适用于各种具有 RJ45 连接的工业设备与消费电子类应用

需要以太网的工业应用

·工业控制

·数据通信

·消费电子

·光伏储能

·安防监控

·视频控制等领域

参考设计原理

1. 电压型PHY+网络变压器+RJ45

100 Base-T discrete常规电路

2. 电压型PHY+RJ45集成百兆滤波器

与电压驱动型PHY连接,采用Bob-Smith电路作用如下:

1.浪涌防护

2.阻抗匹配

3.降低EMC辐射?

3. 电流型PHY+RJ45集成千兆滤波器

与电流驱动型PHY连接的中心抽头向上拉至Vdd,Vdd为PHY的工作电压,再接对地电容(0.01uF - 0.1uF);?

这里很显眼的是从数据线到地的50Ω的电阻,位于集成式RJ45和PHY之间, 原因是PHY的入口有一个高阻抗放大器, 电阻避免数据信号在信号线上的反射

为了防止瞬态电压过载,可以在集成式RJ45和PHY之间使用TVS二极管,PHY和RJ45之间的距离需要尽可能的短

4. 电压型PHY+RJ45集成百兆滤波器(POE)

POE可以为外部外围设备提供能量。 图中显示了一个电压源, 这里称之为PSE(电源设备)

首先,电源电压将与数据信号相结合。电流驱动1000 Base-T二极管桥接是电源器件(PD)的反极性保护

原理图中,它被画在电源器件旁边,如果共模噪声的风险很高,建议在PoE线路中放置额外的共模扼流圈。?

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