使用正確的組件，構建穩固的工業單對乙太網路

自動化正在取代傳統的分散式控制系統，創新技術可節省空間、降低成本，同時增強效能。在未來工廠中，單對乙太網路 (SPE) 是達到此目標的關鍵之一。

建構工業物聯網 (IIoT) 基礎設施時，單對乙太網路為必要條件。這是一種新型乙太網路通訊標準，適用於工廠、大樓、製程自動化，能夠部署整合策略，達到更快速度和更高安全性。

傳統現場匯流排協定公認可傳輸時間敏感資訊，此能力在汽車和工業控制應用中非常重要。然而，網路中不斷增加致動器和感測器，造成傳統現場匯流排協定遭遇瓶頸；加上引入更多鏈路，其笨重的現場匯流排纜線佔據了太多空間，使得這種情況更加嚴重。

原先需要兩對銅線，才能透過資料線供電 (PoDL) 同時為終端裝置供電。現在已不再需要四條纜線進行資料線供電，因為單對乙太網路除了傳輸資料之外還可以同時供電，為工業乙太網路開闢全新的應用領域。

TDK Electronics 專門針對汽車和工業電子領域，生產重要的元件。這些產品和技術的共同點是工業物聯網和單對乙太網路，其中單對乙太網路供電 (SPoE)、電源、供電設備 (PSE) 和控制器乙太網路裝置都佔有一席之地。

如同 TDK Electronics，Analog Devices Inc. 亦採用先進設備促使工業物聯網更快速且更可靠，例如使用 LTC4296-1 五埠 SPoE PSE 控制器 (圖 1) 於安全系統；營運技術 (OT) 系統；現場儀表和開關；大樓和工廠自動化系統；交通控制系統。

圖 1：採用 LTC4296-1，且符合 IEEE 802.3cg 標準的 SPoE PSE，圖中顯示五個連接埠之一，為清楚起見，省略一些引腳。(圖片來源：Analog Devices Inc.)

LTC4296-1 是符合 IEEE 802.3cg 標準的五埠 SPoE、PSE 控制器，採用 QFN-48 封裝 (圖 2)。LTC4296-1 運用 SPoE，可簡化設計和安裝，並且以單對纜線傳輸標準化電源和乙太網路資料，因此非常適合與 802.3cg 受電裝置達到互通性。

LTC4296-1 使用外部低汲極-源極導通電阻 (RDS_ON) N 通道金屬氧化物半導體場效電晶體 (MOSFET) 供電，可確保應用達到耐用性，同時將壓降降至最低。

圖 2：LTC4296-1 的設計達到最佳互通性。(圖片來源：Analog Devices Inc.)

類比電流限制 (ACL) 運用含折返保護的高側斷路器，提供短路和受控湧入保護。可選配低側斷路器，避免非隔離應用中的回授故障和接地故障，保護負輸出。

此外，為了確保僅在有電力傳輸 (PD) 時才向纜線施加全工作電壓，需要透過序列通訊分類協定 (SCCP) 進行電力傳輸分類，並且保持全電壓特徵 (MFVS)。

LTC4296-1 等元件提供多功能 SPoE、PSE 解決方案，並且可以輕鬆進行整合，讓控制器應用達到最佳化。

運用電感進行無干擾資料傳輸

有多種電感可用於各式應用。10BASE-T1L 應用電感類型包括共模扼流圈 (CMC)、隔離電感 (ICI) 和差模電感 (DMI)。

ICI70CGI 系列隔離電感可在一些應用中，解決實體層和連接器之間的電流隔離問題。此系列電感提供 1:1 的資料耦合比、1.0 mH 和 2.2 mH 的電感值，以及 2250 V_DC 的隔離電壓。

只需一對電線，即可將感測器和致動器與 PoDL 連接，透過此線路進行資料和電力傳輸。此連接器採用特殊的差模扼流圈；這是一種被動電子元件，可抑制電路中的高頻雜訊，透過衰減差模雜訊達到濾波器的作用。使用 PoDL 實作工業 SPE 時，無論是否具有電力傳輸，在特定應用中，都需要在實體層和連接器之間進行電流隔離。RCM70CGI-471 (圖 3) 等隔離電感提供 1:1 的變壓比能力。

抑制非對稱干擾是達到無干擾資料傳輸的重點之一。RCM70CGI-471 共模扼流圈基於 IEEE 802.3cg 10BASE-T1L 的標準，設計上用於在 80 V 時的最大電流為 700 mA，電感值為 470 µH。

圖 3：RCM70CGI-471 共模扼流圈基於 IEEE 802.3cg 標準。(圖片來源：TDK)

若要抑制對系統的干擾，需特殊的差模扼流圈。

PID 系列有不同的版本，依據 IEEE 802.3cg.，涵蓋所有六種電力等級 (10 至 15)，飽和電流範圍介於 360 mA 至 2100 mA。

PoDL 評估板可確保連接性

工業物聯網需要全面的系統整合，以確保從終端裝置到控制室的連接能進行即時資料傳輸。SPE 可簡化網路，允許傳輸範圍高達 10 Mbps，距離長達 1,000 m，同時還可供電。

TDK 提供多種不同的 10BASE-T1L 隨插即用測試板，適用於六種不同的功率等級，專為匹配以下評估板所開發：EVAL-ADIN1100EBZ (圖 4)、EVAL-ADIN1110EBZ 並加速設計與測試階段。

圖 4：SPE 可簡化網路，允許在 1,000 m 的距離內達到高達 10 Mbps 的傳輸範圍，如 EVAL-ADIN1100EBZ 簡化方塊圖所示。(圖片來源：TDK)

具有兩種操作模式的介面板

Analog Devices 的 ADIN1100 是穩健、工業、低功率10BASE-T1L 乙太網路實體層，符合 ROHS3 標準，其濕度敏感等級 (MSL) 為 1 (無限制)，及不受 REACH 規範。提供彈性平台，可針對 ADIN1100 穩健、低功率 10BASE-T1L 實體層進行快速評估。

EVAL-ADIN1100EBZ (圖 5) 具有 10 Mbps 單對乙太網路 (SPE) 連接，可透過相當長的 1.7 km 纜線與裝置連接，其評估板提供兩種操作模式，具備最高彈性。使用 ADIN1100 GUI 軟體連接到 PC，即可存取全套 ADIN1100 暫存器設置，例如診斷和鏈路品質監控診斷。

圖 5：ADIN1100 乙太網路實體層介面評估板。(圖片來源：Analog Devices Inc.)

EVAL-ADIN1100EBZ 板也可透過設定硬體配置開關和鏈路，進行獨立模式作業。操作人員可以透過 ADIN1100 資料和管理介面，監控板載 LED 的狀態。這些介面可運用 EVAL-SPOE-KIT-AZ LTC4296-1 PoE 電源管理評估板，輕鬆配置為連接到外部主機控制器。

結論

為工業物聯網 (IIoT) 建立堅固、可靠的基礎設施時，需高品質的單對乙太網路 (SPE)。

TDK Electronics 與 Analog Devices Inc. 因提供頂級 SPE 而享有盛譽，可輕鬆進行雲端到地面的通訊。