one pair is all you need

Ethernet ist heute das meistverwendete Protokoll in der Industriekommunikation. Kupferkabel mit zwei Paaren für Fast Ethernet und vier Paaren für Gigabit-Ethernet sind die Kernelemente, um Datenkommunikation in Unternehmens- und Industrienetzwerken möglich zu machen. Aus dem Automobilbereich kommend, setzt nun Single-Pair-Ethernet (SPE) zum Sprung an, auch die Industriewelt zu erobern. Würth Elektronik ist Teil der Initiative SPE Industrial Partner Network und setzt sich dafür ein, SPE für industrielle Anwendungen nutzbar zu machen – etwa um analoge Sensoranwendungen oder Bussysteme zu ersetzen. Durch die Verwendung von nur einem Aderpaar  wird das Gewicht um bis zu 30 Prozent reduziert.

Die Herausforderung:

Die SPE-Technologie für Automobile kann nicht eins zu eins für industrielle Anwendungen übernommen werden, da in der Industrie die Anforderungen bezüglich Leitungslängen und Gerätesicherheit höher sind.

Die Lösung:

Würth Elektronik hat die erste industrietaugliche SPE-Schaltung entwickelt, die vollständig kompatibel mit den IEEE 802.3-Signalanforderungen und der Anforderung einer 1,5-kV-Sicherheitsisolation nach IEC 62368-1 ist. Die Lösung für 10BASE-T1 und 100BASE-T1 ist kompakt und leistungsfähig mit einer Signalstabilität bis zu 1.000 m Kabellänge.

SIngle Pair EthernetWürth Elektronik berät zum Einsatz von SPE im Industrieumfeld und ermöglicht mit seinen Bauelementen und einem optimierten kompakten Schaltungslayout (siehe Abbildung rechts) leistungsfähige Lösungen mit besten Eigenschaften hinsichtlich Signalqualität, EMV und ESD-Schutz.

Das im Automobilbereich übliche Schaltbild für 100BASE-T1 Single Pair Ethernet besteht aus einer Gleichtaktdrossel, zwei parallel geschalteten Kondensatoren und einem Terminierungsnetzwerk für Common-Mode-Störungen. Die Kondensatoren mit 50 Volt galvanischer Trennung reichen jedoch nicht für eine in der Industrie übliche galvanische Trennung von 1,5 kV/60 s nach IEC 62368-1 aus. Der innovative Ansatz von Würth Elektronik: Statt mit zwei Kondensatoren erfolgt die galvanische Trennung über einen Signalübertrager.

3Die Übertragerserie WE-STST ist wie geschaffen für diese Anwendung. Sie verbindet eine hervorragende Performance mit einer sehr kompakten Bauform von nur 4,5 x 3,2 mm. Durch die Verbindung der Transformer-Mittelanzapfung zu GND werden auch Common Mode Signale effektiv abgeleitet. Zusätzlich zum Übertrager WE-STST verbessert der stromkompensierte Datenleitungsfilter WE-CNSW das EMV-Verhalten bereits bei Frequenzen ab 1 MHz, ohne das Nutzsignal negativ zu beeinflussen. Eine TVS-Diode (WE-TVS) bietet einen ESD-Schutz nach IEC 61000-4-2 bis 8 kV. Die rechtsstehende Abbildung zeigt die Anordnung aller oben genannten Bauteile auf der Leiterplatte.

Nähere Informationen zum industriellen Einsatz von Singe Pair Ethernet auf der Homepage von Würth Elektronik. Alle in dem von Würth Elektronik entwickelten Layout verwendeten passiven Bauelemente sind ab Lager verfügbar. Kostenlose Muster können angefragt werden.

Weitere Informationen: www.we-online.de/spe