8P8C と RJ45、磁気、シールド、Cat6A のパフォーマンス、PoE の熱制限、OEM サプライヤーの選択をカバーする RJ45 コネクタに関する包括的な技術ガイド。
この記事は、エンジニアリングファースト、調達を意識した技術リファレンスのためにRJ45コネクタ。 RJ45 コネクタとは実際には何なのか、なぜこの用語が使われるのかについて説明します。8P8C重要なのは、いつシールド設計と非シールド設計を使用するか、磁気をどのように統合するか (マグジャック) 機能、コネクタ レベルでの Cat6A および 10G の電気的性能の実際の意味、PoE が電流と熱の動作に与える影響、および信頼できる OEM サプライヤーを認定する方法。
のために書かれていますハードウェア エンジニア、製品デザイナー、OEM エンジニア、調達専門家マーケティングの説明ではなく、技術的に正確なガイダンスを必要としている人。
最新のネットワーキングでは、「RJ45」は一般的に、8極8極モジュラーコネクタ(8P8C)イーサネットケーブル接続に使用されます。厳密に言うと、RJ45登録されたジャック配線仕様として誕生しましたが、8P8Cコネクタの物理的なフォームファクタを指します。
エンジニアリング文書では、8P8Cはコネクタ自体を指す技術的に正確な用語ですが、RJ45イーサネットのコンテキストでは引き続き業界名として受け入れられています。
RJ45 コネクタは通常、Cat5e、Cat6、Cat6A などのイーサネット ケーブルに使用される 8 極 8 接点 (8P8C) モジュラー コネクタを指し、平衡ツイストペア信号伝送用の標準化されたインターフェイスを提供します。
RJ45 コネクタには、4 つのツイストペアをサポートするように配置された 8 つのコンタクトが含まれています。イーサネットシグナリングの用途平衡差動ペアノイズとEMIを低減します。
ギガビット イーサネット以上の場合、4 つのペアすべてがアクティブです。 T568A および T568B は、標準化された色とピンのマッピングを定義します。一貫して使用すると、両方とも電気的に同等になります。
遭遇する一般的なパラメータは次のとおりです。
Cat6A および 10GBase-T 設計の場合、コネクタレベルのリターンロスとNEXTパフォーマンス全体的なチャネルコンプライアンスに大きな影響を与えます。
SMT RJ45 コネクタ自動ピックアンドプレースアセンブリとリフローはんだ付け用に設計されています。これらは通常、薄型の特徴があり、NIC、コンパクトなネットワーク デバイス、および組み込みシステムで一般的に見られる高密度 PCB レイアウトに適しています。機械的保持は主にはんだ接合に依存し、設計によっては補助的な PCB アンカーポストに依存します。
伝統的スルーホール RJ45 コネクタPCB を完全に貫通し、ウェーブはんだ付けまたは選択的はんだ付けプロセスを使用してはんだ付けされるピンを使用します。この構造により、優れた機械的強度と引き抜き耐性が得られるため、THT コネクタは、嵌合サイクルが長い、ケーブル挿入が頻繁に行われる、または過酷な産業環境で使用される用途に最適です。
THR RJ45 コネクタスルーホール技術の機械的堅牢性と SMT リフローアセンブリのプロセス効率を組み合わせます。 THR 設計では、コネクタのリード線はメッキされた PCB 穴を通過しますが、ウェーブはんだ付けではなく標準のリフロー プロセスではんだ付けされます。
このハイブリッド アプローチにより、メーカーは生産ラインを簡素化し、完全に自動化された両面リフロー アセンブリを可能にしながら、強力な機械的保持を維持できるようになります。
モデル： LPJG0926HENLS4R
統合された磁気、シールドされたハウジング、および強化された EMI 保護を特徴とする THR RJ45 コネクタ。このモデルはこんな方に適していますギガビット イーサネットおよび PoE+ アプリケーション機械的な堅牢性と自動リフローアセンブリの両方が必要な場合。
(詳細な電気的曲線、熱性能、および推奨される PCB フットプリントについては、製品データシートを参照してください。)
RJ45 コネクタは、さまざまなエンクロージャや PCB レイアウトの制約に対応するために、複数の機械的方向で利用できます。
方向と積層の決定は、PCB 配線の効率、エアフロー、EMI 性能、フロント パネルの使いやすさに直接影響します。
主な違いは、シールドされたそしてシールドなし RJ45 コネクタ電磁干渉 (EMI) を制御し、困難な環境でも信号の完全性を維持する能力にあります。
シールド付き RJ45 コネクタシールド付きツイストペアケーブル (STP、FTP、または S/FTP) と連携して機能する金属シェルまたは統合シールドが組み込まれています。適切に実装されると、シールドは外部 EMI を低減し、リターンロスとクロストーク性能を改善し、産業プラント、ファクトリーオートメーションシステム、長いケーブル配線や強力な RF ソースを備えた設備など、電気的にノイズの多い条件におけるシステムの堅牢性を高めます。
シールドなし RJ45 コネクタは、UTP ケーブルで使用され、ノイズ除去のためにイーサネット信号の平衡ツイストペア構造のみに依存します。これらは構造が簡単でコストが低く、EMI レベルが中程度であるオフィス、商業、管理されたデータセンター環境の大部分には十分です。
| 寸法 | シールド付き RJ45 コネクタ | シールドなし RJ45 コネクタ |
|---|---|---|
| シールド構造 | 金属シェルまたは統合型 EMI シールド | 外部シールドなし |
| ケーブルの互換性 | STP / FTP / S/FTP ツイストペアケーブル | UTPツイストペアケーブル |
| EMI耐性 | 高 - 外部電磁ノイズに対して効果的 | 中度 — 差動信号のみに依存します |
| リターンロスとクロストーク | 適切に接地すると通常は改善されます | ほとんどのオフィスおよびデータセンター環境に適しています |
| 接地要件 | 必須 — シールドをシャーシのグランドに接続する必要があります | 不要 |
| 誤って適用された場合のリスク | 接地が不十分だとEMI性能が悪化する可能性がある | 低リスク、より簡単な実装 |
| PCB レイアウトの複雑さ | 高い - シールドパッドとグランドパスの設計が必要 | 低い - 設置面積がシンプル |
| 組み立ての複雑さ | 高い - 接地の連続性を確認する必要があります | より低い |
| 代表的な用途 | 産業用イーサネット、ファクトリーオートメーション、長いケーブル配線、騒音の多い環境 | オフィス ネットワーク、エンタープライズ IT、管理されたデータ センター |
| 料金 | より高い | より低い |
| デザインの推奨事項 | EMI 条件がシールドを正当化する場合にのみ使用してください | ほとんどのイーサネット設計のデフォルトの選択肢 |
集積磁性体 - 一般に次のように呼ばれます。マグジャック- イーサネットに必要な複数の受動コンポーネントを RJ45 コネクタ ハウジング内に直接結合します。これらのコンポーネントには通常、次のものが含まれます。
一緒に提供するのは、ガルバニック絶縁、信号調整、およびコモンモードノイズ抑制イーサネット PHY と外部ケーブルの間。これらの機能は IEEE 準拠のイーサネット インターフェイスには必須であり、通常は電気的安全性と EMC 規格を満たすために必要です。
磁気を RJ45 ジャックに統合することにより、設計者は PCB レイアウトを大幅に簡素化し、全体の部品表 (BOM) を削減できます。
電気およびコンプライアンスの観点から見ると、統合された磁気はいくつかの重要な役割を果たします。
適切な磁気 (統合型または個別型) がなければ、信頼性の高いイーサネット通信は不可能です。
マグジャックを使用すると、特にコンパクトな設計やコストが最適化された設計において、いくつかの実用的な利点が得られます。
これらの利点により、マグジャックは大量生産にとって特に魅力的です。
それらの利点にもかかわらず、統合された磁気は常に最適な選択であるとは限りません。
主なトレードオフには次のようなものがあります。
magjack データシートを評価する場合、エンジニアは以下を注意深く確認する必要があります。
これらのパラメータは、信号の完全性、EMC マージン、および安全性コンプライアンスに直接影響します。
| 側面 | 統合された磁気 (マグジャック) | ディスクリート磁気学 |
|---|---|---|
| プリント基板スペース | 最小限 | より大きな設置面積 |
| BOM の複雑さ | 低い | より高い |
| レイアウトの労力 | 簡略化 | より複雑な |
| 設計の柔軟性 | 限定 | 高い |
| 温度調整 | 修理済み | 調整可能 |
| 一般的な使用方法 | コンパクトで大量生産可能な設計 | カスタムまたは高性能 PHY 設計 |
推奨される使用例:
次の場合には、ディスクリート磁気を検討してください。
イーサネットカテゴリの評価などCat5e、Cat6、および Cat6A構造化ケーブル規格 (TIA/ISO) によって定義され、説明されています。周波数領域のパフォーマンスデータ速度だけではありません。
各カテゴリでは、最大動作周波数と次のようなパラメータの電気的制限が指定されています。
例えば、キャット6Aまで指定されます500MHzをサポートするように設計されています10GBase-Tフル 100 メートルのリンク上のチャネル—ただし、ケーブル、コネクタ、終端がすべてカテゴリの要件を満たしていることが条件となります。。
RJ45 コネクタ データシートしたがって、含まれます周波数依存のテストデータコンポーネントレベルでのコンプライアンスを実証します。
よくある誤解は、イーサネット速度をカテゴリに直接マッピングすることです。実際には:
10G 銅線設計の場合、Cat6A 定格の RJ45 コネクタ温度、製造上のばらつき、経年変化に対して十分なマージンを維持することを強くお勧めします。
カテゴリ別に RJ45 コネクタを選択する場合は、次のベスト プラクティスを考慮してください。
1. ターゲティング10GBase-T:
選ぶCat6A コネクタと適合する Cat6A ケーブル配線フルチャネル仕様を満たすために。
2. 高周波マージンを確認します。
細心の注意を払ってください挿入損失、NEXT、PS-NEXT合格/不合格の主張だけではなく、周波数の上限に近い点も考慮します。
3. 混合カテゴリ環境:
Cat6A コネクタが Cat6 または Cat5e ケーブルと接続されている場合は、検証してください。エンドツーエンドのチャネルパフォーマンス適切なフィールドテストを使用します（例：チャネル対パーマネントリンクテスト）。
4. コネクタのデータシートは重要です:
カテゴリ ラベルだけでなく、周波数全体のパフォーマンスを示すプロットや表を探します。
| メトリック | Cat5e (≤100MHz) | Cat6 (≤250MHz) | Cat6A (≤500MHz) |
|---|---|---|---|
| 特性インピーダンス | 100Ω | 100Ω | 100Ω |
| リターンロス | 100MHzまで対応 | 制限の厳格化 | 500 MHz までの最も厳しい制限 |
| 次 | 低い周波数で指定 | Cat5e と比較して改善されました | 最も厳しい |
| PS-NEXT | 限定 | 強化された | 高いマージンが必要 |
| 一般的な最大イーサネット速度 | 1GBase-T | 1G / 限定10G | フル 10GBase-T |
注記：実際のコンプライアンスは、チャンネル全体、コネクタ単体ではありません。
最小要件よりも上位のカテゴリの RJ45 コネクタを使用すると、次のことが可能になります。
新しいデザイン、特にサポートが期待されるデザインの場合10GBase-T または将来のアップグレード, 初期導入の速度が遅い場合でも、Cat6A コネクタは多くの場合賢明な選択です。
パワーオーバーイーサネット(PoE) の紹介連続直流電流高速データに加えて、RJ45 コネクタを介して通信できます。
より高い PoE クラスの場合、特にIEEE 802.3bt タイプ 3/4 (PoE++)—ペアあたりの電流が増加し、より高い熱応力コネクタの内部です。
データ送信に適切な RJ45 コネクタでも、継続的な PoE 負荷による過熱定格電流や熱設計が不十分な場合。
PoE RJ45 コネクタの発熱は主に次の原因によって発生します。
わずかな抵抗の増加でも、より大きな電流では大幅な温度上昇を引き起こす可能性があります。
PoE アプリケーション用の RJ45 コネクタを選択する前に、次のことを確認してください。
でPoE スイッチ、IP カメラ、アクセス ポイント、および産業用イーサネット デバイス、RJ45 コネクタの熱性能は多くの場合、信頼性のボトルネック特にコンパクトな設計やファンレス設計の場合にそうです。
十分な熱マージンを備えた PoE 定格コネクタを選択すると、長期にわたる過熱や接点の劣化を防ぐことができます。
さまざまなイーサネット アプリケーションが配置される非常に異なる機械的、電気的、熱的要求RJ45コネクタ上。正しいコネクタ タイプを選択すると、信頼性、EMI 性能、長期の耐用年数が向上します。
▷スイッチとルーター
エンタープライズ スイッチとアクセス スイッチは通常、LED を内蔵したマルチポート、スタックシールドマグジャック。主な優先事項には、EMI 耐性、ポート密度、頻繁な嵌合サイクルでの耐久性が含まれます。
▷NIC とサーバー
ネットワーク インターフェイス カードの優先順位薄型 SMT マグジャックコンパクトなレイアウトをサポートします。デザイナーも考慮する必要があります熱結合近くの PHY、CPU、またはヒートシンクとの接続。
▷産業用イーサネット
産業環境では次のことが必要です堅牢な完全シールド RJ45 コネクタ多くの場合、機械的保持力が強化され、動作温度範囲が広くなります。過酷な条件では、一般に絶縁保護コーティングの適合性が必要です。
▷IP カメラと PoE デバイス
PoE 給電デバイスは次を使用する必要があります熱性能が検証済みの PoE 定格 RJ45 コネクタ。屋外およびセキュリティの設置では、保持力や耐振動性が向上したコネクタの恩恵を受ける可能性があります。
▷IoT と組み込みシステム
コスト重視の組み込み設計では、よく使用されるシールドなしまたは SMT マグジャック RJ45 コネクタ、極端な EMI 保護よりもコンパクトなサイズと簡素化された組み立てを優先します。
▷データセンター
高密度環境の需要優れたリターンロスと挿入損失性能を備えたマルチポート RJ45 アセンブリ高周波で。長期的な可用性と二次情報源の資格は運用の継続にとって重要です。
「フリーサイズ」の RJ45 コネクタはありません。アプリケーション主導の選択 - に基づくEMI 暴露、熱負荷、ポート密度、機械的ストレス- さまざまなシステム間で信頼性の高いイーサネット パフォーマンスを実現するには不可欠です。
ちゃんとしたPCB レイアウトとアセンブリの管理これらは、RJ45 コネクタの電気的性能と長期的な信頼性にとって重要です。現場での故障の多くは、コネクタ自体が原因ではなく、不適切なランド パターンやはんだ付けプロセスが原因で発生します。
常に次に従ってくださいメーカー推奨の PCB 設置面積。検証すべき主な領域は次のとおりです。
パッドの形状が不適切であるか、機械的アンカーが欠落していると、次のような問題が発生する可能性があります。弱いはんだ接合、コネクタの傾き、または初期疲労故障特に高度な嵌合または PoE アプリケーションで。
本番環境にリリースする前に、次の方法でコネクタの信頼性を検証します。
これらのチェックは、製品の耐用年数全体にわたって一貫したイーサネット パフォーマンスを保証するのに役立ちます。
RJ45コネクタは、現代のイーサネット システムの基本コンポーネントであり続けていますが、そのパフォーマンスと信頼性は、情報に基づいた設計と選択の決定に大きく依存します。正しく理解することから8P8C と RJ45 の用語、どちらかを選択するシールド付きおよびシールドなしの設計、SMT、TH、または THR 実装、そして評価する統合された磁気、カテゴリ定格、PoE の温度制限、各要因は信号の完全性、EMC パフォーマンス、製造性、および長期耐久性に直接影響します。
エンジニアや OEM チームにとって重要なのは、RJ45 コネクタを純粋な機械部品として扱ってはいけないということです。それは電気機械インターフェースこれらは、イーサネット PHY、アプリケーション環境、組み立てプロセス、ライフサイクル要件に一致する必要があります。データシートの電気曲線、接地戦略、PoE 電流定格、PCB ランド パターンを設計段階の早い段階で検証することで、現場での故障や再設計のコストが大幅に削減されます。
このガイドで概説されている選択原則、DFM/DFA チェック、およびアプリケーション固有のガイダンスを適用することで、設計および調達チームは、性能目標を満たし、量産まで拡張し、エンタープライズ、産業、および PoE 駆動のイーサネット アプリケーション全体で長期的な供給安定性を確保する RJ45 コネクタを自信を持って指定できます。
