Amphenol UbiSwitch Compact 11 Port Module：小身材大能量的以太网交换机模块

在电子设备的海洋中，以太网交换机模块是构建网络连接的关键部件。今天，我们要深入了解的是Amphenol的UbiSwitch Compact 11 Port Module，一款专为恶劣环境设计的紧凑型以太网交换机模块。

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一、产品概述

UbiSwitch模块集成了8个1GBASE - T端口和3个10G MAC端口，是一个模块化的板卡，需要与底板配合使用，以提供电源和连接器扩展。它可以通过定制底板设计成为任何灵活以太网系统的核心。如果搭配UbiConn板使用，它能提供即插即用的以太网交换解决方案，包含8个1Gbps PHY端口和3个10Gbps SFP +端口，且无需任何配置或软件即可运行。但如果使用的定制底板在10G MAC端口上采用了不同的以太网硬件，则需要修改其固件才能正常运行，可通过静态固件配置或使用交换机管理软件通过串口进行动态配置。

框图

二、产品特性

（一）端口特性

1. 自动MDI - X交叉和极性校正：8个10/100/1000BASE - T端口支持自动MDI - X交叉和极性校正，无需外部交叉电缆，方便快捷。
2. 自动协商：所有端口都支持与连接设备进行自动协商，以实现最大速度，这是默认配置，也可通过交换机配置禁用。

（二）配置特性

1. 双配置方式：板载STM32微控制器，支持静态固件配置和动态串口配置。
2. 静态配置跳线：有三个板载焊接跳线，可用于静态（现场）固件配置，无需软件干预，通过焊接跳线可设置多达八种不同的配置。

（三）其他特性

即插即用功能：与UbiConn（或功能等效的板卡）配合使用时，无需配置即可使用。

三、规格参数

（一）电气参数

1. 电压输入：5V至60V DC（绝对最大65V），能适应较宽的电压范围，适用于不同的电源环境。
2. 支持协议：支持10BASE - T、100BASE - TX、1000BASE - T、2.5GBASE - T、5GBASE - T、10GBASE - T、1GBASER等多种协议，兼容性强。
3. 功耗：最大4.6W，相对较低的功耗有助于降低系统整体能耗。

（二）物理参数

1. 重量：仅20克，小巧轻便，便于集成到各种设备中。
2. 尺寸：42mm x 42mm x 9.8mm（无散热片），体积小巧，节省空间。

（三）温度参数

1. 工作温度：-70°C至+110°C，能在极端温度环境下正常工作。
2. 存储温度：-70°C至+125°C，具有良好的温度适应性。

四、操作说明

（一）电源与连接

UbiSwitch设计用于恶劣环境，标称电源电压为24V，但能在5V至60V的电压下工作。使用时，需先将板卡与底板配合，然后施加5至60V的输入电压。若使用UbiConn底板（或在10G端口上集成了SFP的任何底板），UbiSwitch将在所有11个端口上作为非管理型交换机立即开始工作，无需任何配置；若使用不同的底板，尤其是在10G端口上使用不同的10G媒体时，则需要通过静态固件更新或动态串口配置进行配置。

（二）端口特点

1. 8个1G端口：支持自动协商和自动MDI - X，能自动与连接设备协商以达到最高链路速度，并自动确定是否需要交叉线。
2. 3个10G MAC端口：需要物理层收发器（PHY）将MAC层接口转换为现场级接口，如10BASE - T或10GBASE - R。默认情况下，这些端口配置为以SFI模式作为10GBASE - R运行，连接到外部SFP时无需配置；使用不同PHY时需要特定配置。

（三）其他接口

1. 串口：允许用户向设备发送和接收命令，直接连接到STM32微控制器，可运行自定义解析器固件，将人类可读的串口命令解析为低级SMI命令来配置交换机，还能将串口命令存储在EEPROM上，实现非易失性配置。
2. SMI端口：主要用于调试，不建议用于交换机配置，因为接口不可读，且命令在电源循环后无法存储。

五、环境性能

UbiSwitch采用固态冷却技术，防止移动部件机械故障；使用0.8mm间距的可堆叠连接器，增加信号之间的间隙。通过了Mil - STD - 810G测试，包括低压（海拔）、高温、低温、温度冲击、湿度、振动等测试，能在恶劣环境下稳定工作。

六、软件与配置

截至2024年5月，UbiSwitch可以运行配置软件。Revision C型号（BB - UBS - C - 1）已预装固件，Revision B（BB - UBS - B - 1）型号需要手动上传固件。在非管理型应用中使用UbiSwitch时，无需配置，只需连接子板、施加输入电压并连接下游设备即可。

七、散热考虑

（一）散热需求

UbiSwitch的主交换芯片在满载条件下会散发大量热量，建议使用散热片解决方案。

（二）散热特性参数

不同条件下的热阻和热特性参数不同，如在JEDEC 3in.x 4.5 in 4层PCB无气流情况下，热阻θJA为22.28°C/W；有不同气流速度时，热阻会相应降低。

（三）温度计算

不同散热条件下的温度计算结果差异较大。无散热片且无气流时，结温较高；使用包含的散热片且无气流时，估计结温约为70°C。

八、组装与安装

（一）所需硬件

包括UbiSwitch模块、UbiSwitch散热片、UbiSwitch底板、导热膏（推荐TC4 - 10G）、2个M3 pan头机螺丝（10mm长度）、2个M3 pan头机螺丝（20mm长度）、4个M3六角螺母、4个2mm尼龙垫圈。

（二）组装步骤

1. 在UbiSwitch模块的主芯片顶部添加导热膏。
2. 确定散热片的正确极性，确保其与UbiSwitch上较高的电路对齐。
3. 将两个M3 12mm机螺丝穿过散热片上的两个孔，并放置两个垫圈。
4. 在底部添加六角螺母。
5. 将UbiSwitch模块+散热片组件安装到UbiSwitch底板上。
6. 在其余安装孔上添加垫圈和螺丝。
7. 在两个剩余的螺丝上添加六角螺母，将UbiSwitch模块固定到UbiSwitch底板上。

Amphenol UbiSwitch Compact 11 Port Module以其丰富的功能、良好的环境适应性和灵活的配置方式，为以太网交换应用提供了一个优秀的解决方案。在实际设计中，电子工程师们可以根据具体需求，充分发挥其优势，构建出稳定、高效的网络系统。大家在使用过程中有没有遇到过类似模块的特殊问题呢？欢迎在评论区分享交流。