Protección ESD en 10/100/1000 ethernet

Consulte la hoja de datos de Rclamp3374N. Tiene una conexión GND común que es el punto de disipación para la huelga ESD (GND va al diodo grande en el medio, al lado del ánodo).

La acción de sujeción Rclamp3374N limita las señales entre GND y el voltaje de ruptura de Zener de aproximadamente 3,5 V. Las señales de Ethernet son más pequeñas que eso (+/-2,5 V diferencial), por lo que normalmente el TVS no conduce solo en presencia de señales PHY de Ethernet.

¿Por qué usar la matriz ESD entonces y por qué en el lado PHY? El magnetismo hace un buen trabajo al aislar los picos inducidos en el cableado de campo, utilizando filtros de modo común incorporados y aislamiento galvánico entre los cables y el PHY. Pero estos magnetismos no son perfectos: algo de energía ESD aún puede dispararse a través del transformador debido al acoplamiento mutuo y la capacitancia.

La matriz ESD atrapa esta energía residual antes de que pueda llegar al PHY: es la última línea de defensa. Esto mejorará el rendimiento de las pruebas de ESD/EMC y hará que su producto sea más sólido en el campo.

¿Podría usar protección ESD en el lado del cableado de campo? Claro, es posible. Generalmente, aunque no se hace ninguna suposición sobre el voltaje de modo común de los cables con respecto al sistema, lo que complica el diseño de un receptor de picos para ellos. Además, los imanes están diseñados deliberadamente para maximizar el aislamiento de sistema a cable tanto como sea posible, con la excepción de la terminación 'Bob Smith'; una matriz ESD del lado del cable anularía parcialmente eso.

Finalmente, tenga en cuenta que el paquete Rclamp3374N está diseñado de tal manera que las señales PHY lo atraviesan para reducir las discontinuidades de impedancia. Asegúrate de aprovechar eso cuando diseñes tu tablero.

1. Las oscilaciones de los niveles de voltaje en el lado PHY generalmente están sesgadas alrededor del voltaje de suministro analógico PHY, que puede ser de 3,3 V, por lo que depende del PHY seleccionado. Si hay un voltaje diferencial de +2.5V, un pin sería 3.3+1.25=4.55V y el otro 3.3-1.25=2.05V. Sería bastante seguro decir que un dispositivo de protección ESD que no tiene efecto en las señales de 5V es lo suficientemente bueno para el trabajo.

2. Esto se debe a que el transformador aísla galvánicamente el conector de PHY. En el lado PHY del transformador, tiene las señales, la conexión a tierra y los suministros para el chip PHY, y debe proteger los pines del chip PHY en referencia a la conexión a tierra y los suministros. En el lado del conector del transformador, no tiene una referencia común para las señales diferenciales y no tiene tierra donde volcar su evento ESD. Debido al aislamiento, puede tener 1000 V entre los dos dispositivos y aún sería perfectamente aceptable.

3. Según la respuesta 2), no coloque ninguna protección que proporcione una ruta de CC a tierra local. Las interfaces Ethernet tienen un capacitor para manejar los transitorios rápidos de modo común. Y si desea proteger contra ESD las bobinas laterales del conector del transformador, simplemente coloque un diodo ESD en cada par diferencial. Simplemente use un conector que tenga imanes integrados y no tendrá que preocuparse mucho por eso. Básicamente, dado que no tiene una conexión a tierra para hacer referencia, no puede proteger ESD el lado del conector a ningún potencial común, solo entre ellos. La protección contra rayos podría ser un GDT desde los pines de datos a tierra, pero eso conduciría a voltajes mucho más altos que unos pocos cientos de voltios.

4. En ese caso, solo se necesita una conexión a tierra para sujetar los picos tanto positivos como negativos. De lo contrario, necesita conexiones a tierra y de suministro para sujetar picos positivos y negativos.