ESD-Streik bricht die Ethernet-Phy des LAN8742A

Meine Schaltung verwendet LAN8742A Ethernet Phy. Das System hat ein Metallgehäuse und erhält 220 V AC zur Stromversorgungsplatine. Nach der Umwandlung von 5 V DC geht es zu meinem Board mit Ethernet und MCU. Ich habe den Massepunkt des Gehäuses und der Netzteilplatine mit der Netzerde verschraubt. Das Problem ist folgendes: Wenn ich 2 kV mit einer ESD-Maschine auf das Metallgehäuse schlage, erzeugt das Netzteil eine Spitze von ca. 48 V am Ausgang: / Und es geht an meinen Stromkreis. Ich habe eine Standard-Linearreglerschaltung für 5 V bis 3,3 V. Der Spike-Wert nimmt etwas ab, sperrt/unterbricht jedoch die Ethernet-Physik. Ethernet-LEDs spielen verrückt oder hängen an der falschen Position. Nachdem ich AC ausschalte und wieder einschalte, beginnt alles normal zu funktionieren. Ich brauche einen Rat zur Lösung dieses Problems. Meine Schaltpläne sind:Leistung Ethernet

Antworten (1)

Es scheint, dass Sie aufgrund einer ESD-Injektion einen Soft-Error haben. Dies bedeutet, dass Ihre internen MCU-Register durch die ESD-Injektion geändert wurden. Die meisten verfügbaren Chips auf dem Markt sind bereits gegen 2-kV-ESD-Spitzen geschützt. Viele neue Chips verfügen außerdem über einen internen Schutz für 4-kV-ESD-Spitzen. Theoretisch dürfen Sie mit 2 kV ESD kein Problem auf Ihrer Schaltung haben. Die 48-V-Spitzen, die während der ESD-Injektion erzeugt werden, sind ebenfalls in Ordnung und sogar eine natürliche Reaktion der elektrischen ESD-Ladungsverteilung über den internen Kondensator der ESD-Pistole und den Eigenkondensator Ihrer Schaltung. Übrigens habe ich nach Ihrem Schaltplan folgende Empfehlungen für Sie. Basierend auf dem, was Sie geschrieben haben, findet ein Teil des ESD-Stroms seinen Weg zu den GND-Pins über Ihre MCU.

  1. Lesen Sie „ESD Co-Design auf Systemebene“, das von John Wiley and Sons veröffentlicht wurde.
  2. Fügen Sie Ihrer Platine einen dedizierten GND-Abschnitt hinzu, der für die Anschlüsse und ESD-Schutzgeräte bestimmt ist, und verbinden Sie ihn über eine kleine Öffnung mit der Hauptmasseebene der Karte (nur zur Unterstützung der Rückwege der Schaltung).
  3. Fügen Sie einen ESD-Schutz-TVS oder Kondensator (10nF 0603) in der Nähe Ihres Stromschienenanschlusses hinzu (zwischen 5 V und 0 V).
  4. Eine ESD-Schutzvorrichtung ist für alle System-E/A-Pins (einschließlich der Pins des RJ45-Ethernet-Anschlusses (unter Verwendung einer speziellen bidirektionalen Halbleiter-ESD-Schutzvorrichtung)) erforderlich, und ihre Verbindung mit Masse muss durch einen Wassergraben oder was auch immer von der Hauptmasseebene der Karte getrennt sein und haben sehr kurze Wege zum GND-Pin des Steckers.
  5. Das Metallgehäuse darf keine Verbindung/Angrenzung zu nicht geerdeten Teilen der Leiterplatte haben.
  6. Die richtige Erde muss weniger als 3 V Wechselstrom mit Neutralleiter an der Wechselstromsteckdose haben, sonst könnte Ihre Erde ihre Aufgabe nicht gut erfüllen.
  7. Verwenden Sie "Schutzring" -Leiterbahnen, die eine direkte Verbindung mit dem Haupterdungsstift des Steckverbinders haben, und umgeben Sie die Schraubenlöcher der Platine damit und bewaffnen Sie alle ihre Ränder damit.
  8. Einige Änderungen in der internen Firmware der MCU sind ebenfalls eine gute Praxis. Beispielsweise könnte der Firmware-Entwickler "Scrubbing"-Mustern folgen. sie/er könnte einen Watchdog-Timer verwenden und sogar Sie könnten Ihren Schaltplänen einen externen Watchdog-Timer hinzufügen.

Viel Glück.

Ich habe meine benutzerdefinierte Platine vom Metallgehäuse getrennt, aber nichts hat sich geändert. Weil die ESD durch die Stromzufuhr eintritt. Wenn ich mit 2 kV auf den gemeinsamen Erdungspunkt treffe, sehe ich eine Spitze am Netzteilausgang. Also fügte ich eine Mini-Platine zwischen dem Netzteilausgang und dem Platinen-Stromeingang hinzu. Es gab ein bidirektionales TVS (PTVS5V0S1UR) und einen Vorwiderstand. Aber TVS hat seine Aufgabe nicht erfüllt: / Ich habe die Widerstandswerte geändert und es mit Induktivitäten mit unterschiedlichen Werten versucht (1 uF-100 uF). verstehen, warum TVS die ESD nicht klemmen
Endlich habe ich die Macht vollständig getrennt. Ich habe die Platine mit Batterie versorgt und als ich auf das Metallgehäuse traf, war mein Board betroffen. Ich trug meine Platine zu weit weg vom Metallgehäuse, als es funktionierte. Wenn also die ESD auftrifft, verwandelt sich das Metallgehäuse in eine Antenne. Als, wie ich verstehe, wurde mein Ethernet-Chip von dieser HF-ESD oder ähnlichem beeinflusst.
Metallgehäuse sind anfällig für ESD, aber in Ihrem Fall ist die 2-kV-ESD auf Ihrem Stromkreis ungewöhnlich wirksam! Es muss eine Verbindung zwischen dem Gehäuse und internen empfindlichen Teilen hinter den Schutzvorrichtungen bestehen. Jede Verbindung des Gehäuses mit dem MCU-Kühlkörper könnte die Wurzel sein. Das Konzept lautet wie folgt: "Schützen Sie Ihre empfindlichen Teile vor dem Entladungspfad / den Entladungspfaden", wenn die Masse der TVS mit der Prozessormasse ohne HF-Dämpfung (Wassergräben oder was auch immer) geteilt wird, werden Sie Probleme haben. Für die ESD-Toleranz könnte man denken, dass es sich um ein 300-MHz-500-MHz-Signal und ein darauf basierendes Design handelt.
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