ETH PHY Protección durante la condición de "no suministro"

Mi pregunta es simple: en una configuración típica de ethernet, el conector RJ-45 se conecta a través de algunos transformadores (o llámelo magnético si lo desea) al Ethernet PHY. (que puede ser interno al microcontrolado o un PHY externo).

Ahora, si el dispositivo no está alimentado pero el cable LAN está enchufado (un caso muy común), es posible que aún se envíen paquetes a través de los transformadores que llegan al PHY que no está alimentado. Como suele ser un problema tener niveles distintos de cero en los pines de los circuitos integrados sin alimentación, ¿por qué a nadie le importa en este caso?)

Tenga en cuenta que NO estoy hablando en voz alta sobre la protección contra ESD, porque este último no lo ayudará en este caso.

¡Gracias!

De hecho, suele ser un problema. Ahora, echemos un vistazo a las hojas de datos de algunos chips PHY, solo para verificar.

Aquí están las calificaciones máximas absolutas de un ETH PHY típico, el KSZ8051 (de Micrel, ahora Microchip):

Aquí están las calificaciones máximas absolutas de otro, el LAN8720 (lo sé, también es Microchip, pero acaban de comprar a todos, no es mi culpa):

Entonces, mientras estés dentro de esto, está bien. Y con niveles normales en los pares de ethernet y una polarización adecuada del transformador, debe estar dentro de esto.

Cuando el chip puede dañarse al proporcionar un voltaje de entrada mientras está apagado, la hoja de datos indica algo como VCC + 0.5V como su voltaje de entrada máximo. Aquí, tenemos un valor absoluto, por lo que la tolerancia de voltaje de entrada no depende de si el chip está alimentado o no.

Tenga en cuenta que, en el caso de los PHY de Ethernet, todas las soluciones, por supuesto, tienen esto en cuenta, y ningún PHY puede dañarse cuando hay señal pero no se aplica energía. Esto es lo mismo para los controladores RS-232, RS-485, controladores CAN, etc. Todos son inmunes a este problema, o nadie los compraría.

EDITAR

Disculpas ... Después de algunos intercambios de comentarios con @SimonRichter (ver más abajo), me di cuenta de que, en realidad, lo que digo arriba sería correcto y completo para cualquier tipo de interfaz física, excepto Ethernet. La razón es: hay un transformador para aislar el nodo y el cable. La toma central del transformador generalmente está vinculada al riel de suministro para llevar la señal dentro de las especificaciones del rango de entrada, y todo está bien. Pero cuando el circuito no está alimentado, el riel de suministro es cero y la señal se centra alrededor de la tierra. Por lo tanto, superaría las calificaciones máximas cuando se vuelve negativo.

Entonces comencé a pensar mucho ¹ , pero no encontré una explicación.

Lo que garantizo con seguridad es que no es un problema . Los PHY de Ethernet y la señalización de Ethernet están diseñados para que no se rompan cuando un nodo no alimentado está conectado a un nodo alimentado, y no es necesario que tome precauciones particulares en su circuito para estar seguro a este respecto.

Pero es cierto que eché un vistazo a varias hojas de datos PHY, y las calificaciones máximas en realidad no son suficientes para garantizar eso, y nunca vi un capítulo que explica por qué todavía es seguro.

Entonces, bueno, debo admitir que no sé la respuesta completa, en realidad.

Por lo tanto, he establecido una recompensa sobre esa pregunta para que alguien nos explique, con hechos concretos , cómo puede ser seguro o proporcionar pruebas reales de que las hojas de datos carecen de alguna información (como un rango seguro extendido para pares TX / RX que no es seguro). especificado).

^{1 - Primero, pensé que tal vez los diodos de protección devolverían la señal al alcance. Pero no puede: el grifo central tendría que suministrar todo el circuito, lo que no tiene sentido. Entonces pensé que tal vez el protocolo de detección de enlace se especificaba de una manera que en realidad nunca podría suceder: la señal de Ethernet normal nunca se envía a menos que el otro lado identifique que el nodo distante está realmente activo y alimentado. Pero tampoco tiene sentido: el protocolo de detección de enlaces está utilizando la señalización normal de Ethernet.}

Tales circuitos integrados que están protegidos contra sobretensiones en las entradas de datos generalmente incluyen matrices de diodos Schottky internamente. Estas matrices también se venden como circuitos integrados separados . Cada línea de datos está protegida por dos diodos que la vinculan a Vcc y GND:

Cada vez que el voltaje en la línea de datos aumenta, Vcc se eleva a ese mismo potencial (menos la caída de voltaje del diodo Schottky). Por lo tanto, si la tarjeta Ethernet no tiene alimentación (Vcc = 0), cualquier voltaje en los datos se sujetará o arrastrará Vcc a su nivel. Esta característica a veces se usa en proyectos de pasatiempos para alimentar circuitos integrados a través de pines de datos . Suceden cosas similares cuando el voltaje en el pin de datos cae por debajo de GND. Además, los mismos diodos proporcionan una ruta de descarga que protege las líneas de datos contra ESD.

En el caso de Ethernet, el voltaje en los pines de datos se reducirá efectivamente, ya que la corriente en las líneas de datos es muy limitada. Según la especificación IEEE 802.3 , los niveles de voltaje en las líneas de señal están limitados a +/- 3.5V, lo que equivale a una corriente máxima de 35 mA a través de una carga de 100 Ohm. Esta corriente se atenuará aún más por las pérdidas en los magnetos tanto en el transmisor como en el receptor. En el peor de los casos (sin atenuación), esta corriente deberá ser disipada por los diodos de sujeción.