网络变压器怎么选（上）：先看懂它内部是怎么分层的

连接器后面还有什么？

一台设备的网口，最先看到的是 RJ45 连接器——插头插进去、卡扣一响、Link 灯亮。但真正决定这个口传输的器件，在连接器后面的板子上：一颗黑色贴片或插件，尺寸不大，引脚密密麻麻排了二三十个。

这就是网络变压器（LAN Transformer，也叫以太网变压器、网络隔离变压器）。

它和 RJ45 的分工，《一条 Ethernet 链路里，RJ45、网络变压器、共模电感分别承担什么任务？》里讲过。

那么它内部怎么构成，以及选型该看哪几个参数。

它做的四件事

在常见的双绞线以太网接口中，网络变压器同时承担四项任务：

电气隔离

设备侧与网线侧之间没有直接的电流通路，靠磁耦合传信号。网线可能来自几十米外的另一台设备、另一个接地系统，隔离是这条链路的安全边界。

差分信号耦合

把 PHY 侧的差分信号耦合到线缆侧，并完成阻抗关系上的对应。

共模噪声抑制

方向相同的共模噪声被共模扼流圈的高阻抗挡住，方向相反的差分信号磁通相互抵消、正常通过。

PoE 供电通路

直流通过绕组的中心抽头注入和取出，与差分数据共用同一根线缆而互不干扰。

内部结构：差分对 → pairset → 端口

第一层：差分对（通道）

一个差分对 = 一个变压器（X'FMR）+ 一个共模扼流圈（CMC），对应一对双绞线。

看原理图上最小的那个重复单元：两侧各三个引脚——差分两脚，加一个中心抽头（CT）。PHY 侧是 TD+、TD−、TDCT，线缆侧是 TX+、TX−、TXCT。信号从三只脚进来，从三只脚出去。

第二层：pairset

两个通道组成一个回路，这个回路叫一个 pairset。

为什么是"回路"？因为直流不会凭空消失。PoE 供电时，电流从 A 线圈的中心抽头出去，沿一对双绞线送到对端设备，再从另一对线回来，进入 B 线圈的中心抽头。两个差分对、两对线、一进一出，构成一个完整的电流回路。

这就是 PoE 供电能力按 pairset 标注、而不按差分对标注的原因——能力属于回路，不属于单个绕组。

第三层：端口

两个 pairset组成一个端口（千兆及以上）。。

千兆以太网四对线全部参与数据传输，四对线就是四个差分对、两个pairset。这四对线一起对应外面那一个 RJ45 口。

三层关系可以这样记：

一个立刻能验证的推论：单口千兆需要四个差分对，每个差分对两侧各三脚，合计 24 脚。

所以市面上单口千兆网络变压器最常见的封装就是 24PIN——这个数字不是随便定的，它是结构决定的。

同理，双口千兆是八个差分对、48 脚。

引脚数从此不再是一个孤立的数字，而是内部结构的直接读数。

数据速率：决定内部有几个回路

沃虎在售的以太网变压器覆盖 10/100 Base-TX、100/1000 Base-T、2.5G/5G Base-T、10G Base-T、18G Base-T 五个速率区间。

理清了三层，速率这一项就顺理成章了。

10/100 Base-TX 只用两对线收发数据，两对线就是两个差分对、一个paitset。千兆及以上四对线全用，即四个差分对、两个paitset。

所以速率不只是带宽指标，它同时决定了器件内部有几个回路、多少引脚、封装能做多小。

这也解释了一件事：10/100 的方案不能靠"再插一颗"升级到千兆。 缺的不是带宽，是另外两对线的完整通路——两个线圈、一条回路，以及与之配套的引脚和布线。这是换器件加改板，不是叠加。

选型时还有两点值得注意：

第一，速率与 PHY 对应即可，不是越高越好。 高速率器件在低速率上通常可用，但封装、引脚、成本都会跟着上去。

第二，速率越高，封装自由度越小。 沃虎在售型号中，2.5G/5G 与 10G 可选的封装间距集中在 1.0～1.27mm 一档，明显窄于千兆。速率越高，封装越要早定，后期改板的余地越少。

支持端口数：回路怎么分组，以及为什么不能相加

沃虎在售的以太网变压器覆盖单口、双口、三口、四口、五口五种规格。

多口方案最容易被误解的一点是：

多口器件里的各个端口，在供电上是相互独立的。

一颗双口千兆器件内部有八个差分对、四个pairset，两个pairset服务第一个端口，另两个服务第二个端口。它们共用封装，但不共用供电能力——不能把四个pairset的电流加在一起当成这颗器件的总能力。 每个端口有自己的额度，互不借用。

先记住这个结论，下一节算 PoE 电流全靠它：PoE 能力永远按单个端口计算。

单口还是多口，通常权衡三点：

板面积（多口更省）、布线密度（多口引脚密集）、口间隔离（要求严苛时分立单口更容易做干净的隔离区）。

PoE 等级：电流到底怎么算

先把前两节的结论收拢一下：

一个 差分对= 两个线圈 = 两对线 = 一个电流回路；千兆及以上，两个差分对组成一个端口。

PoE 的电流标注，就建立在这个结构上。

两个数字：each channel 与 full channels

数据手册上常见两种写法：

• each channel —— 单个回路的电流能力
• full channels —— 一个端口的全部 channel 合计能力

关键在第二个的定义。以一颗双口千兆器件为例，它内部有八个线圈、四个 channel。若标注 each channel 720mA，full channels 是多少？

答案是 1440mA，不是 2880mA。

因为 full channels 指的是一个端口的全部 channel——一个端口二个 pairset，720 × 2 = 1440。四个 pairset分属两个端口，两个端口相互独立，各自 1440mA，不能相加。这是多口选型最常见的一处误算：把器件内所有 channel 加总，得出一个远大于实际的供电能力。

选型时的两条建议

一，先定标准与供电方式，再看电流。

802.3af/at 与 802.3bt（4PPoE）带电的差分对数不同，同一个"整口总和"在两种架构下摊到每个回路上的负担不一样。标准先定，电流才有意义。

二，电流是能力上限，不是工作点。

按实际负载的峰值电流留余量，不要贴着标称档位选——温升、线缆压降、浪涌路径都会吃掉余量。

常见问题解答（FAQ）

1：一个pairset到底是什么？为什么 PoE 电流不按差分对标？

一个pairset是两个差分对组成的电流回路——直流从一个差分对的中心抽头送出，经线缆到对端设备，再从另一个差分对的中心抽头回来。供电能力属于这个回路，不属于单个差分对，所以按pairset标注。

2：10/100 的设计能不能加一颗器件升级到千兆？

不能。百兆用两对线、一个 pairset，千兆用四对线、两个 pairset。缺的是另外两对线的完整通路——差分对、引脚、布线都要跟着改，这是换器件加改板的工作量。

3：单口千兆为什么大多是 24 脚？

四对线对应四个线圈，每个线圈两侧各三脚（差分两脚 + 中心抽头一脚），4 × 6 = 24。脚数是结构决定的，不是随意定的。

4：each channel 720mA 的双口器件，一个端口能带多少？

每个端口 1440mA（720 × 2 个 pairset）。两个端口各自独立，不要把四个pairset加成 2880mA。

小结

到这里，决定网络变压器选型的八个参数讲完了前三个——而且这三个不是并列关系，是一条链：

速率决定内部有几个 channel → 端口数决定这些 channel 怎么分组 → PoE 等级建立在 channel 之上。

文章篇幅有限，剩下五篇我们下期一起来看