Protezione ETH PHY in condizioni di "nessuna fornitura"

Il mio quesiton è semplice: in una tipica configurazione Ethernet, la presa RJ-45 si collega tramite alcuni trasformatori (o chiamalo magnetica se ti piace) a Ethernet PHY. (che potrebbe essere interno al microcontrollo o un PHY esterno).

Ora, se il dispositivo non è alimentato ma il cavo LAN è collegato (un caso molto comune), potrebbero essere ancora inviati pacchetti attraverso i trasformatori che raggiungono il PHY che non è alimentato. Dato che di solito è un problema quando si hanno livelli diversi da zero su pin di circuiti integrati non alimentati, perché in questo caso a nessuno importa?)

Nota che NON sto parlando della protezione ESD, perché quest'ultima non ti aiuterà in questo caso!

Grazie!

Anzi, di solito è un problema. Ora, diamo un'occhiata ai fogli dati di alcuni chip PHY, solo per verificare.

Ecco le valutazioni massime assolute di un tipico PHY ETH, il KSZ8051 (da Micrel, ora Microchip):

Ecco le valutazioni massime assolute di un'altra, la LAN8720 (lo so, è anche Microchip, ma hanno appena comprato tutti, non è colpa mia):

Quindi, fintanto che ci sei dentro, va bene. E con livelli normali sulle coppie ethernet e una corretta polarizzazione del trasformatore, dovresti essere all'interno di questo.

Quando il chip può essere danneggiato fornendo una tensione di ingresso mentre è spento, il foglio dati indica qualcosa come VCC + 0,5 V come sua massima tensione di ingresso. Qui abbiamo un valore assoluto, quindi la tolleranza della tensione di ingresso non dipende dal fatto che il chip sia alimentato o meno.

Si noti che nel caso di PHY Ethernet, tutte le soluzioni ovviamente tengono conto di ciò e nessun PHY può essere danneggiato quando c'è segnale ma non viene applicata energia. Questo è lo stesso per i driver RS-232, RS-485, driver CAN, ecc ... Sono tutti immuni a questo problema o nessuno li acquisterebbe.

MODIFICARE

Scuse ... Dopo alcuni scambi di commenti con @SimonRichter (vedi sotto), mi sono reso conto che in realtà ciò che dico sopra sarebbe corretto e completo per qualsiasi tipo di interfaccia fisica tranne Ethernet. Il motivo è: esiste un trasformatore per isolare il nodo e il cavo. Il rubinetto centrale del trasformatore è solitamente legato alla guida di alimentazione per portare il segnale all'interno delle specifiche del campo di ingresso e tutto va bene. Ma quando il circuito non è alimentato, la barra di alimentazione è zero e il segnale diventa centrato attorno al suolo. Quindi supererebbe i voti massimi quando diventa negativo.

Così ho iniziato a pensare duro ¹ , ma non ho trovato una spiegazione.

Quello che garantisco per certo è che non è un problema . I PHY Ethernet e la segnalazione ethernet sono progettati in modo tale che non si rompano quando un nodo non alimentato è collegato a un nodo alimentato e non è necessario prendere particolari precauzioni nel circuito per essere sicuri in questo senso.

Ma è vero che ho dato un'occhiata a diversi fogli dati PHY e le valutazioni massime non sono effettivamente sufficienti per garantirlo, e non ho mai visto un capitolo che spieghi perché è ancora sicuro.

Quindi, bene, devo ammettere che in realtà non conosco la risposta completa.

Pertanto, ho posto una taglia su quella domanda in modo che qualcuno ci spieghi, con fatti concreti , come può essere sicuro, o fornisca prove concrete che mancano alcune informazioni nei fogli di dati (come un intervallo di sicurezza esteso per le coppie TX / RX che non lo è specificato).

^{1 - In primo luogo, ho pensato che forse i diodi di protezione avrebbero riportato il segnale nel raggio d'azione. Ma non può: il rubinetto centrale dovrebbe quindi fornire l'intero circuito, il che non ha senso. Quindi ho pensato che forse il protocollo di rilevamento dei collegamenti fosse stato specificato in un modo che in realtà non poteva mai accadere: il normale segnale ethernet non veniva mai inviato a meno che l'altro lato non identifichi che il nodo distante è effettivamente attivo e alimentato. Ma non ha nemmeno senso: il protocollo di rilevamento dei collegamenti sta utilizzando la normale segnalazione Ethernet.}

Tali circuiti integrati che sono protetti dalle sovratensioni sugli ingressi dati di solito includono array di diodi Schottky internamente. Questi array sono anche venduti come circuiti integrati separati . Ogni linea di dati è protetta da due diodi che la collegano a Vcc e GND:

Ogni volta che la tensione sulla linea dati aumenta, Vcc viene tirato su allo stesso potenziale (meno la caduta di tensione del diodo Schottky). Quindi, se la scheda Ethernet non è alimentata (Vcc = 0), l'eventuale tensione sui dati sarà bloccata o tirerà Vcc al suo livello. Questa funzione viene talvolta utilizzata in progetti di hobby per alimentare circuiti integrati tramite pin di dati . Cose simili accadono quando la tensione sul pin dati scende al di sotto di GND. Inoltre, gli stessi diodi forniscono un percorso di scarica che protegge le linee dati dall'ESD.

Nel caso di Ethernet, la tensione sui pin di dati sarà effettivamente ridotta, poiché la corrente nelle linee di dati è molto limitata. Secondo la specifica IEEE 802.3 , i livelli di tensione sulle linee di segnale sono limitati a +/- 3,5 V, il che equivale a una corrente massima di 35 mA su un carico di 100 Ohm. Questa corrente sarà ulteriormente attenuata dalle perdite nei magneti sia nel trasmettitore che nel ricevitore. Nel peggiore dei casi (nessuna attenuazione), questa corrente dovrà essere dissipata dai diodi di serraggio.