Référence de solution Gigabit Ethernet à faible tension résiduelle et courant élevé
Cette solution est une solution standard Gigabit Ethernet de VOOHU Electronics Technology. La société se concentre sur le domaine des composants électroniques de communication depuis plus de 8 ans, adhérant à la stratégie commerciale et à la philosophie de service « Choisissez VOOHU, vraiment fiable » et fournissant un support technique complet pour les solutions.

Plus d'informations sur le produit sur ce site :
Référence de conception de circuits standard pour les solutions de protection contre la foudre et l'électricité statique 10 Gigabit Ethernet

Protection contre les surtensions Ethernet 100 Mbps et circuit standard antistatique

I. Contexte technique et concepts de base

1.1 Faible tension résiduelle, courant élevé
- Faible tension résiduelle : fait référence à la faible tension résiduelle (généralement <20 V) restant aux bornes du dispositif de protection après la conduction, garantissant que la puce protégée n'est pas endommagée par la haute tension.
- Courant élevé : fait référence à la capacité du dispositif de protection à gérer instantanément des courants de pointe élevés (généralement > 50 A, forme d'onde 8/20 μs), dissipant rapidement l'énergie.
- Contradiction fondamentale : les diodes TVS traditionnelles ont une faible tension résiduelle mais une faible capacité de courant, tandis qu'un courant élevé entraîne une tension résiduelle élevée ; une conception spéciale est nécessaire pour équilibrer ces deux facteurs.

1.2 Pourquoi Ethernet a besoin de cette technologie
Les interfaces Ethernet sont exposées à l'environnement externe et sont susceptibles de :
- Surtensions induites par la foudre (équipement extérieur)
- Diaphonie de l’alimentation (environnement industriel)
- Décharge électrostatique (ESD) (contact humain)
- Connexion de ligne électrique (défaut de construction)

II. Solution technique détaillée

(Actuel - Type) Avantages de la solution :
Caractéristiques de protection contre les décharges électrostatiques : protection contre les décharges électrostatiques du port Gigabit Ethernet, utilisant des dispositifs intégrés multicanaux, protection ESD élevée, petite taille, faible capacité, garantissant l'intégrité du signal, répondant aux normes suivantes : IEC61000-4-2 (ESD) ±30KV (air), ±30KV (contact), IEC61000-4-4 (EFT) 40A (5/50ns) ; IEC61000-4-5 (foudre) 32A (8/20μs).
Caractéristiques du transformateur Lan : Petite taille, faible hauteur. Rapport de rotation 1:1 ; Inductance en circuit ouvert : 350 uH ; Perte d'insertion : -1,1 dB Max, résistance CC 1,3 Ω.

1. Câblage côté primaire :
• Connexion de paire différentielle : connectez les paires différentielles TD0/TD1 et RD0/RD1 au côté primaire du transformateur LAN. L'ordre des broches des quatre paires différentielles peut être interchangé pendant le routage du PCB.
• Condensateur de découplage : le côté primaire doit être connecté à GND via un condensateur de 100 nF pour garantir la stabilité et l'intégrité du signal.
• Alimentation VCC : pour les PHY en mode courant, la bobine primaire doit être connectée au VCC du PHY pour filtrer le bruit haute fréquence et assurer la stabilité du signal. Il est recommandé de connecter deux résistances de 49,9 Ω en parallèle entre chaque paire différentielle et de les connecter à GND.

2. Câblage côté secondaire :
• Connexion RJ45 : Les deux ensembles de signaux différentiels d'émission et de réception du côté secondaire doivent être connectés respectivement aux broches 1, 2, 3, 6 et 4, 5, 7, 8 de l'interface RJ45.
• Circuit BOB Smith : connectez une résistance de 75 Ω au côté secondaire, puis connectez-la à la masse du châssis via un condensateur de 1 nF avec une tension de tenue de 2 KV ou plus. Des condensateurs céramiques à montage en surface en boîtier 1206 ou des condensateurs céramiques haute tension avec un pas de conducteur large sont recommandés.

3. Traitement de mise à la terre :
• Broches flottantes : les broches flottantes de l'interface RJ45 doivent également être connectées à la terre du châssis via une conception similaire, s'écoulant finalement dans la terre pour garantir l'intégrité du système de mise à la terre de l'ensemble du circuit. Description de la fonction du circuit
• Circuit BOB Smith : un circuit composé d'une résistance de 75 Ω et d'un condensateur de 1 nF fournit un chemin de retour pour les signaux en mode commun, filtrant efficacement les signaux en mode commun, améliorant les interférences électromagnétiques (EMI) et supprimant dans une certaine mesure le courant d'appel.
• Condensateur de découplage : un condensateur de 100 nF est utilisé pour filtrer le bruit haute fréquence, garantissant ainsi la stabilité et l'intégrité du signal.
• Condensateur de tension nominale : Le condensateur 1nF doit avoir une tension nominale de 2 KV ou plus pour garantir la fiabilité dans des environnements à haute tension.



Avantages de la solution :

Caractéristiques de protection contre les décharges électrostatiques : protection contre les décharges électrostatiques du port Gigabit Ethernet, utilisant des dispositifs intégrés multi-canaux, protection ESD élevée, petite taille, faible capacité, garantissant l'intégrité du signal, répondant aux normes suivantes : IEC61000-4-2 (ESD) ±30KV (air), ±30KV (contact), IEC61000-4-4 (EFT) 40A (5/50ns) ; IEC61000-4-5 (foudre) 32A (8/20μs).
Caractéristiques du transformateur Lan : Petite taille, faible hauteur. Rapport de rotation 1:1 ; Inductance en circuit ouvert : 350 uH ; Perte d'insertion : -1,1 dB Max, résistance CC 1,3 Ω.

1. Câblage côté primaire :
• Connexion de paire différentielle : Le côté primaire du transformateur LAN est connecté respectivement aux paires différentielles TD0/TD1 et RD0/RD1. La séquence de câblage des quatre paires différentielles peut être interchangée lors du routage du PCB.
• Condensateur de découplage : Un condensateur de 100 nF doit être connecté à GND du côté primaire pour garantir la stabilité et l'intégrité du signal.

2. Câblage côté secondaire :
• Connexion RJ45 : Les deux ensembles de signaux différentiels d'émission et de réception du côté secondaire doivent être connectés respectivement aux broches 1, 2, 3, 6 et 4, 5, 7, 8 de l'interface RJ45.
• Circuit BOB Smith : Une résistance de 75 Ω doit être connectée au côté secondaire, suivie d'un condensateur de 1 nF avec une tension de tenue de 2 KV ou plus, connecté à la masse du châssis. Des condensateurs céramiques à montage en surface du boîtier 1206 ou des condensateurs céramiques haute-tension avec un pas de fil large sont recommandés.

3. Traitement de mise à la terre :
• Broches flottantes : les broches flottantes de l'interface RJ45 doivent également être connectées à la terre du châssis en utilisant une conception similaire, s'écoulant finalement dans la terre pour garantir l'intégrité du système de mise à la terre de l'ensemble du circuit. Description de la fonction du circuit
• Circuit BOB Smith : un circuit composé d'une résistance de 75 Ω et d'un condensateur de 1 nF fournit un chemin de retour pour les signaux en mode commun, les filtrant efficacement, améliorant les interférences électromagnétiques (EMI) et supprimant dans une certaine mesure le courant d'appel.
• Condensateur de découplage : un condensateur de 100 nF est utilisé pour filtrer le bruit haute fréquence, garantissant ainsi la stabilité et l'intégrité du signal.
• Condensateur de tension nominale : Le condensateur 1nF doit avoir une tension nominale de 2 KV ou plus pour garantir la fiabilité dans des conditions de haute tension.



Produits complémentaires recommandés par VOOHU pour la solution :


III. Scénarios d'application typiques
Systèmes de transport intelligents (STI)
Scénarios : caméras d'intersection, systèmes de police électroniques
Internet industriel des objets (IIoT)
Scénarios : automatisation d'usine, robotique
Nouvelle production d’énergie énergétique
Scénarios : onduleurs photovoltaïques, transformateurs éoliens
Centres de données et stations de base 5G
Scénarios : nœuds Edge Computing, AAU/RRU


IV. Normes de vérification et d’essai de conception
4.1 Paramètres clés des tests


4.2 Techniques de mesure de tension résiduelle
Utilisez une sonde différentielle avec une bande passante > 500 MHz pour éviter les boucles de masse.
Le point de mesure doit être au niveau de la broche de la puce PHY, et non au niveau des bornes TVS.
Utilisez une source de courant 8/20 μs pour injecter du courant et simuler une véritable forme d'onde de surtension.
Remarque : Les solutions ci-dessus sont des conceptions standard à titre de référence uniquement. La conception finale du circuit sera basée sur les exigences du site. Contactez-nous pour une assistance gratuite et approfondie.
Tél : 400-1048-018 ; Courriel : wohu@wohu-tek.com ;

Fondée en 2018 et avec son expansion à l'étranger prévue pour 2025, VOOHU Electronics est devenue un partenaire fiable pour plus de 1 000 entreprises grâce à sa « qualité supérieure, ses prix raisonnables, son service attentionné et sa livraison fiable ».

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