EtherCAT设备为什么使用Chip LAN

EtherCAT设备为什么使用Chip LAN传统现场总线时代许多传感器、I/O模块和电机驱动器只需要低速通信接口。随着控制器性能提高现场总线逐渐成为多轴同步和高速数据交换的瓶颈。EtherCAT把以太网通信进一步延伸到伺服驱动器、机器人关节和分布式I/O但也带来了新的硬件问题怎样把PHY、网络磁性器件和连接器装进更小的设备中集成RJ45不一定适合小型设备普通工业电脑空间充足可以使用带网络变压器的RJ45连接器也就是常见的MagJack。但机器人关节、编码器和紧凑型I/O模块对体积、重量和连接方式更加敏感。这些设备可能使用M8、M12或厂家定制连接器无法直接安装体积较大的RJ45。此时可以把网络磁性器件从连接器中独立出来使用贴片式Chip LAN再根据机械结构选择合适的外部接口。典型连接关系为EtherCAT控制器→PHY→Chip LAN→M8/M12连接器→线缆Chip LAN带来的设计灵活性Chip LAN通常将网络变压器和共模电感做成小型贴片器件。与带磁性器件的RJ45相比它能够给结构设计留下更大空间也方便将通信接口布置在机器人关节的侧面或内部。EtherCAT从站经常采用IN、OUT两个端口使设备可以逐级串联。双口设计通常需要四个100BASE-TX磁性通道。设计人员可以使用两颗单口Chip LAN也可以选择一颗双口集成器件根据PCB面积、器件高度和供应链情况进行取舍。小型化不代表可以降低要求Chip LAN体积缩小以后仍要满足PHY对匝数比、开路电感、插入损耗、回波损耗和共模抑制的要求。还要确认隔离耐压、工作温度、中心抽头方式、引脚定义和PCB焊盘。机器人关节附近存在电机三相线、PWM开关节点、编码器和48 V电源电磁环境通常比办公网络复杂。Chip LAN虽然可以抑制部分共模干扰但不能代替正确的线缆屏蔽、接地、差分布线和浪涌保护。分立设计也增加了工作量使用带磁性器件的RJ45时变压器与连接器之间的关键走线已经在器件内部完成。改用独立Chip LAN后工程师需要自行处理PHY、Chip LAN和连接器之间的差分线还要控制阻抗、走线长度、过孔数量以及与开关电源的距离。因此EtherCAT推动了机器人关节和小型I/O设备的高速通信Chip LAN则为接口小型化和连接器定制提供了条件。但它不是简单把网络变压器“缩小”而是把更多信号完整性和EMC设计责任交给了设备工程师。