Liquidación de par diferencial y LED de Ethernet

¿Cómo se mantiene la distancia de fuga entre los pares diferenciales y los terminales LED en un conector Ethernet?

Tengo entendido que, según EN60950, para equipos de TI de 250 V, la distancia de aire es de 2 mm y la distancia de fuga es de 2,5 mm. Sin embargo, la ubicación de los pines LED en los conectores Ethernet de montaje en PCB casi lo obligan a violar esta regla de autorización.

¿Debo conducir mis LED a través de un aislador óptico de 2kV?

¿Debería mover mis pares diferenciales a una capa interna? He hecho esto para los pares PoE no utilizados, pero realmente no quiero hacer esto para los pares de señales activas porque las vías actuarán como stubs e introducirán un cambio de impedancia.

Las notas de aplicación que he encontrado para el diseño de Ethernet parecen centrarse solo en el lado EMI de las cosas, y ni siquiera mencionan las distancias de fuga/espacio libre.

¿Estoy tratando de resolver un problema que en realidad no existe? ¿Estoy mal entendiendo el estándar?

A continuación se muestra una imagen de mi diseño existente.

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EDITAR: la imagen a continuación está ligeramente alejada y muestra el aislamiento alrededor de mi conector Ethernet.

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Coloque ranuras en la PCB si eso le preocupa. Use almohadillas más pequeñas para los LED; las capas internas también son una preocupación. ¿Qué tan aislado está el chip (que se muestra ligeramente que alimenta el conector Ethernet) de los circuitos de conducción LED?
Gracias por la sugerencia de tragamonedas @Andyaka. He actualizado la imagen adjunta para mostrar el aislamiento alrededor de mi conector ethernet y el magnetismo. Jugaré con la creación de ranuras para tratar de lograr una distancia de separación de 2 mm.
@Andyaka ¿Qué quiere decir con "Las capas internas también son una preocupación"? Pensé que estarían bien ya que están sellados en una capa interna de PCB, como un cable que viaja a través de un cable aislado.
Seguí tu consejo @Andyaka. Se agregaron algunas ranuras entre el par de diferenciales y los pines LED, y también se redujo el tamaño de las almohadillas de la placa de circuito impreso. Ahora cumplo con la especificación de espacio libre de 2 mm y la especificación de fuga de 2,5 mm.

Respuestas (1)

No necesita controlar los LED a través de un aislador.

En primer lugar, Ethernet especifica 1,5 kVrms @ 50/60 Hz @ 1 min básicoaislamiento. ¿Qué significa? Significa que normalmente la tensión aplicada/existente entre los lados del transformador de aislamiento debe estar alrededor de cero todo el tiempo que el dispositivo funciona y solo durante el tiempo especificado (generalmente, una vez en el ciclo de vida) la tensión puede ser de 1500 Vrms sinusoidal (no muy distorsionada) de forma continua durante 60 segundos como máximo. Una vez que tenga ese voltaje, debe dejar de usar el dispositivo y volver a probar sus propiedades de aislamiento. Es difícil decir antes de qué diferencia de voltaje entre los lados del transformador (devanados) el dispositivo seguirá funcionando, pero las condiciones básicas de aislamiento significan que cualquier voltaje fuera de un cero "técnico" hace que el dispositivo no funcione. Para el ejemplo opuesto a un transformador Ethernet para el cual solo se especifican parámetros básicos de aislamiento (Viso @ freq @ time),

En segundo lugar, mira tu diseño. ¿Por qué conoce los pares tx/rx pero no los rastros desde RJ45 hasta la terminación BS? ¿Y por qué no entre las huellas de los LED y la tierra del chasis? Además, recuerde que el conector RJ45 tiene un blindaje de metal conectado a tierra (¿chasis?) y el único que lo separa de los pares tx/rx es la capa de máscara superior. Una vez más, la Ethernet por cable está diseñada para funcionar (adecuadamente) en entornos bien conectados a tierra, donde no se producirá un alto potencial entre dos puntos. Si ocurre un hi-pot, es una condición de falla y los puntos deben (tratar de) soportarlo durante un tiempo muy corto un poco (pero garantizado) más largo que el tiempo que necesitan los dispositivos externos (interruptores) para aislar/eliminar/ apagado/etc. las condiciones de alto potencial y/o falla. Si necesita lidiar con un alto potencial y/u otras fallas eléctricas,

En tercer y último lugar, hay muchos ejemplos de enrutamiento de PCB proporcionados por fabricantes de chips Ethernet, creo que puede haber casos similares a sus objetivos de interés/diseño. Necesitas acechar más y mejor :-)

Hola @asndre, gracias por tu respuesta. Me doy cuenta de que los LED no necesitan estar aislados de mi circuito principal, solo de los pares de ethernet que ingresan a mi placa. En cuanto a las distancias de aislamiento de BS a LED, mi lógica es que están en capas internas, por lo que están efectivamente selladas dentro de la PCB, lo que elimina los problemas de fuga.
Hola @philby, veo que todavía no entiendes lo que traté de decir. Lo intentaré una vez más. Debe distinguir los requisitos causados ​​por la tensión nominal y los requisitos causados ​​por el nivel de aislamiento básico.
La distancia de fuga y el espacio libre [en el aire] dependen de la tensión nominal y del grado de contaminación (categoría ambiental). El voltaje nominal es el voltaje que se aplica a los circuitos del dispositivo todo el tiempo que el dispositivo está funcionando (durante la vida útil, medida en años).
1,5 kVrms a 50/60 Hz a 60 segundos se trata del nivel de aislamiento básico y no tiene nada en común con el voltaje nominal y los requisitos dependientes. Ese nivel de voltaje se puede aplicar a los circuitos del dispositivo durante un tiempo muy corto, medido en segundos.
Los documentos normativos (es decir, las normas IEC) generalmente especifican los requisitos de diseño para una tensión nominal determinada. Según mi experiencia, no hay normas que especifiquen los requisitos de diseño para un nivel de aislamiento básico dado.
Por lo general, es tarea del diseñador encontrar los parámetros correctos (distancia de fuga y espacio libre de aire) para el nivel de aislamiento básico dado. Pero aplicar directamente los requisitos relacionados con el voltaje nominal a un diseño relacionado con el nivel de aislamiento básico es una mala manera porque no obtendrá ningún efecto técnico pero pagará un costo muy alto.
La forma normal aquí es examinar la solución producida por lotes disponible públicamente, como NIC, enrutadores, kits de desarrollo, placas, etc., tanto in vivo como in vitro. ¡Busca en la web primero! Muchos fabricantes de Eth PHY renuncian a la solución abierta en forma de diseños, esquemas y documentación de PCB.
Volviendo a este su diseño, debe recordar que hay tres zonas potenciales (aisladas) en la ruta de Ethernet: 1) IC (LED PHY<, lado local de xformer) tierra común; 2) línea de transmisión "ref virtual" (lado de línea de xformer, pines que no son de chasis de RJ45); y 3) tierra del chasis (protección y clavijas de protección de RJ45). Un nivel de aislamiento básico dado (1,5 kVrms) es aplicable entre dos de estas zonas, es decir, 1)-2), 2)-3), 1)-3).
Como conclusión: tenga cuidado, pero no se sobresutilice :-)
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