เจาะลึกแจ็ค RJ45 แนวตั้งสำหรับการออกแบบ PCB ระดับมืออาชีพ

การแนะนำ

แจ็ค RJ45 แนวตั้ง — หรือที่รู้จักในชื่อขั้วต่อ RJ45 ระดับบนสุด— อนุญาตให้สายอีเธอร์เน็ตเสียบในแนวตั้งเข้ากับ PCB แม้ว่าพวกมันจะทำหน้าที่ทางไฟฟ้าแบบเดียวกับพอร์ต RJ45 มุมขวา แต่ก็มีความพิเศษเฉพาะตัวข้อพิจารณาทางกลไก การกำหนดเส้นทาง EMI/ESD, PoE และการผลิต- คู่มือนี้ให้รายละเอียดที่เป็นประโยชน์โดยเน้นที่นักออกแบบ PCB เพื่อช่วยรับประกันประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้และเค้าโครงความเร็วสูงที่สะอาดตา

เหตุใดจึงต้องใช้แจ็ค RJ45 แนวตั้ง / ระดับบนสุด

โดยทั่วไปจะเลือกใช้ตัวเชื่อมต่อ RJ45 แนวตั้งสำหรับ:

• การเพิ่มประสิทธิภาพพื้นที่ในระบบขนาดกะทัดรัด
• รายการสายเคเบิลแนวตั้งในอุปกรณ์ฝังตัวและอุปกรณ์อุตสาหกรรม
• ความยืดหยุ่นในการออกแบบแผงเมื่อขั้วต่ออยู่บนพื้นผิวด้านบนของบอร์ด
• เค้าโครงหลายพอร์ต/หนาแน่นโดยที่พื้นที่แผงด้านหน้ามีจำกัด

การใช้งานต่างๆ ได้แก่ ตัวควบคุมทางอุตสาหกรรม การ์ดโทรคมนาคม อุปกรณ์เครือข่ายขนาดกะทัดรัด และอุปกรณ์ทดสอบ

ข้อพิจารณาทางกลและรอยเท้า

ขอบบอร์ดและแชสซีพอดี

• จัดแนวช่องเปิดของตัวเชื่อมต่อให้ตรงกับกล่องหุ้ม/ช่องเจาะ
• รักษาระยะห่างสำหรับการดัดงอสายเคเบิลและการปลดสลัก
• ตรวจสอบการเรียงซ้อนในแนวตั้งและระยะห่างจากศูนย์กลางถึงกึ่งกลางสำหรับการออกแบบหลายพอร์ต

การติดตั้งและการเก็บรักษา

RJ45 แนวตั้งส่วนใหญ่ประกอบด้วย:

• แถวพินสัญญาณ(8 พิน)
• เสากราวด์
• หมุดยึดเชิงกล

แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุด:

• ยึดโพสต์ลงในทองแดงต่อสายดินหรือระนาบภายในเพื่อความแข็งแกร่ง
• ทำตามแม่นครับการเจาะที่แนะนำและขนาดแหวนวงแหวน
• หลีกเลี่ยงการเปลี่ยนขนาดแผ่นอิเล็กโทรดโดยไม่ได้รับการตรวจสอบจากผู้จำหน่าย

วิธีการบัดกรี

• หลายส่วนอยู่สามารถรีโฟลว์ผ่านรูได้
• อาจต้องใช้หมุดโล่หนักการบัดกรีแบบเลือกคลื่น
• ปฏิบัติตามองค์ประกอบโปรไฟล์อุณหภูมิเพื่อป้องกันการเสียรูปที่อยู่อาศัย

การออกแบบไฟฟ้าและความสมบูรณ์ของสัญญาณ

Magnetics: บูรณาการกับไม่ต่อเนื่อง

• MagJack (แม่เหล็กในตัว)
  • การกำหนดเส้นทางที่เล็กลง BOM ที่ง่ายขึ้น
  • การป้องกันและการต่อสายดินได้รับการจัดการภายใน
• แม่เหล็กแยก
  • การเลือกส่วนประกอบที่ยืดหยุ่น
  • ต้องแน่นPHY-เป็น-หม้อแปลงระเบียบวินัยในการกำหนดเส้นทาง

เลือกตามความหนาแน่นของบอร์ด ข้อจำกัด EMI และข้อกำหนดการควบคุมการออกแบบ

การออกแบบคู่ที่แตกต่างกัน

1. บำรุงรักษาอิมพีแดนซ์ดิฟเฟอเรนเชียล 100 Ω
2. จับคู่ความยาวภายในข้อกำหนด PHY (พิกัดความเผื่อรอยร่องสั้นโดยทั่วไป ±5–10 มม.)
3. เก็บคู่ไว้บนชั้นเดียวเมื่อเป็นไปได้
4. หลีกเลี่ยงต้นขั้ว มุมที่แหลมคม และช่องว่างระนาบ

ผ่านกลยุทธ์

• หลีกเลี่ยงผ่านในแผ่นเว้นแต่จะเติมและชุบแล้ว
• ลดส่วนต่างให้เหลือน้อยที่สุดด้วยการนับ
• จับคู่ผ่านการนับระหว่างคู่

ข้อควรพิจารณาในการออกแบบ PoE

สำหรับ PoE/PoE+/PoE++ (IEEE 802.3af/at/bt-

• ใช้ตัวเชื่อมต่อได้รับการจัดอันดับสำหรับกระแส PoE และอุณหภูมิ
• เพิ่มขึ้นความกว้างของการติดตามและให้แน่ใจว่าความหนาของทองแดงรองรับกระแส
• เพิ่มฟิวส์แบบรีเซ็ตได้หรือระบบป้องกันไฟกระชากเพื่อการออกแบบที่แข็งแกร่ง
• พิจารณาการเพิ่มขึ้นของความร้อนในตัวเชื่อมต่อระหว่างการโหลดอย่างต่อเนื่อง

EMI, ระบบป้องกันและการต่อสายดิน

การเชื่อมต่อโล่

• ผูกแท็บโล่ไว้กับพื้นแชสซี(ไม่ใช่กราวด์สัญญาณ)
• ใช้จุดแวะเย็บหลายจุดใกล้แท็บโล่
• ทางเลือก: จัมเปอร์ 0 Ω หรือเครือข่าย RC ระหว่างแชสซีและระบบกราวด์

การกรอง

• หากมีการรวมแม่เหล็กเข้าด้วยกัน ให้หลีกเลี่ยงการทำซ้ำโช้คโหมดทั่วไป
• หากแยกจากกัน ให้วางโช้ก CM ใกล้กับทางเข้า RJ45

การป้องกัน ESD และไฟกระชาก

การหนีบ ESD

• สถานที่ไดโอด ESD อยู่ใกล้มากไปยังหมุดขั้วต่อ
• รอยเส้นสั้นและกว้างสำหรับการอ้างอิงภาคพื้นดิน
• จับคู่รูปแบบการป้องกันกับเส้นทาง ESD ของตู้

ไฟกระชากทางอุตสาหกรรม/กลางแจ้ง

• พิจารณาGDT, อาร์เรย์ TVS และสนามแม่เหล็กที่มีเรตติ้งสูงกว่า
• ตรวจสอบความถูกต้องตามมาตรฐาน IEC 61000-4-2/-4-5 หากมี

ไฟ LED และการวินิจฉัย

1. หมุด LED อาจไม่เป็นไปตามระยะพินเชิงเส้น — ยืนยันรอยเท้า
2. เดินสัญญาณ LED ออกจากคู่อีเทอร์เน็ต
3. เพิ่มแผ่นทดสอบเสริมสำหรับการวินิจฉัย PHY และสายไฟ PoE

แนวทางการผลิตและการทดสอบ

1. การประกอบ

• จัดเตรียมเลือกและวาง fiducials
• สำหรับคลื่นที่เลือก: คงไว้การบัดกรีให้ลึกหนาบาง
• ตรวจสอบรูรับแสงลายฉลุสำหรับพินโล่

2. การตรวจสอบและทดสอบ

• ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามองเห็น AOI รอบแผ่นอิเล็กโทรด
• ให้การเข้าถึง ICT แบบเบดออฟเล็บไปยังแผ่นทดสอบด้านข้าง PHY
• เหลือพื้นที่สำหรับจุดโพรบบนราง PoE และไฟ LED ลิงก์

3. ความทนทาน

• ตรวจสอบรอบการแทรกที่ได้รับการจัดอันดับหากอุปกรณ์เกี่ยวข้องกับการแพตช์บ่อยครั้ง
• ใช้คอนเนคเตอร์เสริมแรงสำหรับสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรม

✅ ข้อผิดพลาดในการออกแบบทั่วไป

✅ รายการตรวจสอบนักออกแบบ PCB

เครื่องกล

ปฏิบัติตามรอยเท้าของผู้ผลิตอย่างเคร่งครัด

ยืนยันการจัดตำแหน่งตู้และระยะห่างของสลัก

เสาโล่สมอเป็นทองแดง

ไฟฟ้า

อิมพีแดนซ์คู่ต่าง 100 Ω ความยาวที่ตรงกัน

ย่อเล็กสุดด้วยการนับและหลีกเลี่ยงต้นขั้ว

การวางแนวแม่เหล็กและขั้วที่ถูกต้อง

การป้องกัน

ไดโอด ESD ใกล้กับขั้วต่อ

ส่วนประกอบ PoE ขนาดสำหรับระดับพลังงาน

เลือกวิธีการผูกแชสซีกับกราวด์ที่เหมาะสม

DFM/การทดสอบ

หน้าต่าง AOI ชัดเจน

แผ่นทดสอบสำหรับ PHY/PoE

ตรวจสอบโปรไฟล์ Reflow/wave แล้ว

✅บทสรุป

ขั้วต่อ RJ45 แนวตั้ง (รายการบนสุด)ผสมผสานข้อจำกัดทางกลเข้ากับความท้าทายด้านความเร็วสูงและการส่งกำลัง รักษาตำแหน่ง แม่เหล็ก ชีลด์ และ PoEการตัดสินใจออกแบบระดับระบบในช่วงต้นของการพัฒนา การปฏิบัติตามรอยเท้าของผู้ขายและแนวปฏิบัติ EMC/ESD ที่มั่นคงช่วยให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพที่แข็งแกร่งและการผลิตที่ราบรื่น