W tym poście chciałbym opisać sposób zabezpieczenia układu EHT LAN8720 działającego wraz z POE.
[Źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Urz%C4%85dzenie_czu%C5%82e_na_wy%C5%82adowania_elektrostatyczne#/media/Plik:ESD_(Susceptible).svg]
Układ LAN8720 oraz inne układy tego typu muszą zostać dosyć dobrze zabezpieczone, zwłaszcza gdy wykorzystywane jest POE. Tak aby ich żywotność oraz ryzyko uszkodzenia było jak najmniejsze.
Do zasilania POE wykorzystałem moduł firmy Silvertell AG9700-S. Układ opisałem kiedyś na blogu pod tym linkiem.
ESD:
Poniżej opiszę sposób zabezpieczenia linii danych przed wyładowaniami ESD. Zastosowanie opiszę na przykładzie układu z diodami zabezpieczającymi.
USBLC6-4SC6 (datasheet) jest to układ diod TVS zabezpieczający jednocześnie kilka linii danych. Można go używać do zabezpieczenia linii USB jak i ETH. Wykorzystywany jest on np. w płytkach Nucleo. Poniżej fragment schematu dla STM32H7. Dokumentację można pobrać np. ze strony DigiKey. Z jakichś powodów schematy płytek Nucleo i pewnie też innych nie jest już dostępny bezpośrednio na stronie ST w zakładce dokumentacje.
Na powyższym schemacie ETH podłączone jest do układ LAN8720A. Kabel ETH wpinany jest do gniazda CN14. Następnie, z powodu umieszczenia transformatora poza gniazdem, kolejnym elementem jest właśnie transformator linii. Dalej za nim ścieżki prowadzone są bezpośrednio do układu LAN8720. Właśnie na tych liniach podłączone diody TVS zabezpieczające przed wyładowaniem ESD, tak aby ograniczyć możliwości uszkodzenia układu PHY.
Schemat wewnętrzny tego układu jest następujący:
Prowadzenie ścieżek sygnałowych powinno być następujące:
Na powyższym rysunku widać zabezpieczenie linii sygnałowych za pomocą układu USBLC6-4SC6. Do tego układu należy jeszcze dołożyć kondensator 100nF do VCC. Tutaj należy pamiętać, że nie łączymy tego z zasilaniem 3V3 układu LAN8720 tylko z wyprowadzeniami 2, 7 transformatora.
Dodatkowo można rozważyć umieszczenie podwójnych diod zabezpieczających za transformatorem dla linii TX oraz RX.
Zabezpieczenie części POE:
W tym przypadku zabezpieczenie linii POE można wykorzystać tyrystory oraz diody TVS.
Tyrystory podłączone zostaną pomiędzy odczepy z transformatorów a uziemienie, w celu wyłapywania wyładowań o dużym natężeniu prądu.
Następnie pomiędzy linie wchodzące na mostek prostowniczy dołączamy diody TVS chroniące przed wyładowaniami ESD.
Schemat może wyglądać następująco:
Pozostałe elementy za mostkami prostowniczymi zostają umieszczone zgodnie z dokumentacją producenta.
