단일 쌍 이더넷 응용 제품을 위한 필수 부품

자동화, 실시간 모니터링, 데이터 수집 향상을 추구하는 제조업체와 솔루션 공급업체가 점점 더 많은 기계와 센서를 인터넷에 연결하기를 원하게 되면서 전세계 산업용 IoT(IIoT) 시장은 연간 두 자릿수 증가율을 보이며 2029년에는 596억 달러에 이를 것으로 예상되고 있습니다. 단일 쌍 이더넷(SPE) 기술은 제품 설계자에게 센서, 액추에이터, 카메라, 디스플레이, 컨트롤러, 게이트웨이, 스위치와 같은 응용 제품에 대한 수요를 공략할 수 있는 새로운 기회를 제공합니다.

10Mb/s SPE에 대한 IEEE 802.3cg 표준을 개발한 전담 기구는 산업 네트워킹 에지에서의 '이더넷 갭'을 처리하는 데 중점을 두었습니다. 이것이 바로 비이더넷 필드버스가 자동화 네트워크 연결을 지배하는 이유입니다. 일반적으로 보다 경제적이고 간단하게 설치할 수 있고, 잡음의 영향을 받으며, 보다 쉽게 네트워크를 통해 전력을 전송할 수 있기 때문입니다.

4쌍의 연선을 사용하는 일반적인 이더넷과 달리 SPE는 단일 쌍을 통해 10Base-T1L을 사용하는 산업용 응용 제품에 대해 최대 1,000미터의 거리에서 10Mbps의 속도로 데이터를 전송할 수 있습니다. SPE는 SPoE(단일 쌍 PoE)와 함께 사용하여 IIoT 장치와 전력 및 데이터를 주고 받을 수 있습니다.

SPE와 SPoE는 산업 자동화에 공통 물리층(PHY), 표준화된 네트워크 인터페이스 카드(NIC), 이더넷을 통한 상호 작용 및 통신을 수행하는 장치를 개발하는 벤더를 위한 향상된 유연성의 이점을 제공합니다. 더 긴 거리에 걸쳐 데이터와 전력을 전달하는 기능을 통해 장치와 더 쉽게 통신할 수 있으며 센서 및 다른 장치의 배터리 필요성이 줄어듭니다.

SPE는 솔루션 설계자와 고객에게 케이블의 무게 및 비용 감소, 기존 이더넷 인프라와의 호환성, 산업 표준 기술을 확장하는 데 있어 향상된 유연성을 포함하는 이점을 제공합니다. SPE 응용 제품을 설계하는 데에는 전자기 방해, 신호 무결성, 전력 전달, 열 관리 문제를 극복해야 하는 문제가 있습니다.

SPE 응용 제품에 필요한 부품

10Base-T1L SPE 응용 제품을 설계하려면 전력 및 데이터의 무결성, 분리, 잡음 필터링을 보장하기 위해 여러 부품을 혼합하여 사용해야 합니다(예: 공통 모드 초크(CMC), 차동 모드 인덕터(DMI), 분리형 결합 인덕터). TDK는 전력 전송을 포함하거나 포함하지 않고 산업 SPE를 구현하는 데 필요한 모든 인덕터를 제공하는 첫 번째 제공업체입니다.

제어와 감지 또는 작동 소자 간의 데이터 전송에만 10Base-T1L을 사용하려는 경우 설계자는 잡음을 필터링하는 CMC만 사용해도 충분합니다. TDK의 RCM70CGI-471(그림 1)은 데이터 신호에 영향을 미치지 않으면서 회선에 결합된 비대칭 간섭을 억제합니다. 이 장치는 -40°C ~ +125°C의 온도 범위에서 작동하며 80VDC의 정격 전압을 제공합니다.

그림 1: 간섭 억제를 위한 TDK의 RCM70CGI 공통 모드 초크. (이미지 출처: TDK)

데이터 회선을 통한 전력 공급(PoDL) 응용 제품의 경우 설계자는 전력 전송의 무결성을 보장하기 위해 TDK의 PID75-650M(그림 2)과 같은 차동 모드 인덕터도 포함해야 합니다. 이 장치는 2 x 65μH의 정격 유도 용량 값, 낮은 DC 저항을 제공하며 최대 +150°C의 온도에서 작동합니다.

그림 2: TDK의 PID75-650M 차동 모드 인덕터는 임피던스를 줄이며 전력 전송 무결성을 보장합니다. (이미지 출처: TKD)

안전이 중요하고 갈바닉 분리가 필요한 위치에 구현할 경우, 설계자는 분리형 결합 인덕터를 통해 CMC 및 DMI를 보완하여 장치 간에 원치 않는 전류가 흐르지 않도록 해야 합니다. TDK의 ICI70CGI-222(그림 3)는 2.2mH의 정격 유도 용량, 20pF 미만의 표류 정전 용량, 최대 2250VDC의 전압 강도를 제공합니다.

그림 3: ICI70CGI 분리 인덕터. (이미지 출처: TDK)

결론

TDK의 산업용 SPE 인덕터를 통해 제품 설계자는 공장 자동화, 건물 자동화, 운송, 에너지, 헬스케어의 응용 제품을 위한 SPE 장치를 만들 수 있습니다. 통신 프로토콜에 대한 지원을 통해 IEEE 802.3cg, IEEE 802.3bu, IEEE 802.3bw, SPE 응용 제품은 향상된 유연성, 케이블 비용 감소, 무게 감소를 통해 이더넷 인프라를 확장할 수 있습니다.