Ethernet-LED und Diffpair-Freigabe

Wie halten Sie die Kriechstrecke zwischen Diff-Paaren und den LED-Anschlüssen an einem Ethernet-Anschluss aufrecht?

Mein Verständnis ist, dass basierend auf EN60950 für 250-V-IT-Geräte die Luftstrecke 2 mm und die Kriechstrecke 2,5 mm beträgt. Die Platzierung von LED-Pins auf Ethernet-Steckverbindern für die Leiterplattenmontage zwingt Sie jedoch fast dazu, diese Abstandsregel zu verletzen.

Sollte ich meine LEDs durch einen optischen 2-kV-Isolator treiben?

Sollte ich meine Diff-Paare auf eine interne Ebene verschieben? Ich habe dies für die nicht verwendeten PoE-Paare getan, aber ich möchte dies nicht wirklich für die aktiven Signalpaare tun, da die Vias wie Stubs wirken und eine Impedanzänderung einführen.

Die Anwendungshinweise, die ich für das Ethernet-Layout gefunden habe, scheinen sich nur auf die EMI-Seite der Dinge zu konzentrieren und Kriech-/Luftstrecken nicht einmal zu erwähnen.

Versuche ich, ein Problem zu lösen, das eigentlich gar nicht existiert? Verstehe ich den Standard falsch?

Unten ist ein Bild von meinem bestehenden Layout.

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BEARBEITEN: Das Bild unten ist leicht verkleinert und zeigt die Isolierung um meinen Ethernet-Anschluss.

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Stecken Sie Steckplätze in die Platine, wenn dies ein Problem darstellt. Verwenden Sie kleinere Pads für die LEDs - Innenschichten sind ebenfalls ein Problem. Wie isoliert ist der Chip (leicht dargestellt, der den Ethernet-Anschluss speist) von LED-Treiberschaltkreisen?
Danke für den Slot-Vorschlag @Andyaka. Ich habe das beigefügte Bild aktualisiert, um die Isolierung um meinen Ethernet-Anschluss und die Magnetik zu zeigen. Ich werde ein Spiel mit dem Erstellen von Schlitzen haben, um zu versuchen, einen Abstand von 2 mm zu erreichen.
@Andyaka Was meinst du mit "Die Innenschichten sind auch ein Problem"? Ich dachte, sie wären in Ordnung, da sie auf einer internen PCB-Schicht versiegelt sind, ähnlich wie ein Draht, der durch ein isoliertes Kabel läuft?
Habe deinen Rat befolgt @Andyaka. Einige Schlitze zwischen den Diffpair- und LED-Pins hinzugefügt und auch die Größe der PCB-Pads verkleinert. Ich erfülle jetzt die 2-mm-Abstandsspezifikation und die 2,5-mm-Kriechspezifikation.

Antworten (1)

Sie müssen die LEDs nicht über einen Isolator ansteuern.

Zunächst einmal spezifiziert Ethernet 1,5 kVrms @ 50/60 Hz @ 1 min basicIsolation. Was bedeutet das? Dies bedeutet, dass die zwischen den Seiten des Trenntransformators angelegte/vorhandene Spannung typischerweise während der gesamten Betriebszeit des Geräts um Null liegen muss und nur während der angegebenen Zeit (im Allgemeinen einmal im Lebenszyklus) die Spannung 1500 Vrms Sinus (nicht stark verzerrt) kontinuierlich während max. 60 Sek. Sobald diese Spannung auftritt, müssen Sie die Verwendung des Geräts einstellen und seine Isolationseigenschaften erneut testen. Es ist schwer vorherzusagen, bei welcher Spannungsdifferenz zwischen den Transformatorseiten (Wicklungen) das Gerät noch funktioniert, aber die grundlegenden Isolationsbedingungen bedeuten, dass jede Spannung außerhalb einer "technischen" Null dazu führt, dass das Gerät nicht funktioniert. Als Gegenbeispiel zu einem Ethernet-Transformator, für den nur grundlegende Isolationsparameter (Viso @ freq @ time) angegeben sind,

Zweitens, schau dir dein Design an. Warum sind Ihnen die TX/RX-Paare bekannt, aber nicht die Spuren von RJ45 zum BS-Abschluss? Und warum nicht zwischen den LEDs und der Gehäusemasse? Denken Sie auch daran, dass die RJ45-Buchse eine Metallabschirmung hat, die mit (Chassis?) Masse verbunden ist, und die einzige, die sie von den TX/RX-Paaren trennt, die obere Maskenschicht ist. Auch hier ist kabelgebundenes Ethernet so konzipiert, dass es (ordnungsgemäß) in gut geerdeten Umgebungen funktioniert, in denen ein Hi-Pot zwischen zwei Punkten nicht auftreten darf. Wenn ein Hi-Pot auftritt, ist dies ein Fehlerzustand und die Punkte müssen ihm während einer sehr kurzen Zeit (versuchen) standzuhalten, die etwas (aber garantiert) länger ist als die Zeit, die ein externes Gerät (Unterbrecher) zum Isolieren/Beseitigen/ Herunterfahren/usw. des Hi-Pot und/oder Fehlerbedingungen. Wenn Sie mit Hi-Pot- und/oder anderen elektrischen Fehlern umgehen müssen,

Drittens und letztens gibt es viele PCB-Routing-Beispiele, die von Ethernet-Chip-Herstellern bereitgestellt werden. Ich denke, es gibt möglicherweise Fälle, die Ihren Interessen / Designzielen ähneln. Du musst mehr und besser lauern :-)

Hallo @asndre, danke für deine Antwort. Mir ist klar, dass die LEDs nicht von meinem Hauptschaltkreis isoliert werden müssen, sondern nur von den Ethernet-Paaren, die in mein Board kommen. In Bezug auf die Isolationsabstände von BS zu LED ist meine Logik, dass sie sich auf internen Schichten befinden, sodass sie effektiv innerhalb der Leiterplatte abgedichtet sind, wodurch Kriechprobleme beseitigt werden.
Hallo @philby, ich sehe, du missverstehst immer noch, was ich sagen wollte. Ich werde es noch einmal versuchen. Zu unterscheiden sind die Anforderungen durch die Bemessungsspannung und die Anforderungen durch den Basisisolationspegel.
Kriechstrecke und [Luft-]Strecke hängen von der Bemessungsspannung und dem Verschmutzungsgrad (Umweltkategorie) ab. Die Nennspannung ist die Spannung, die während des Betriebs des Geräts (während der Lebensdauer, gemessen in Jahren) an den Schaltkreisen des Geräts anliegt.
1,5 kVrms @ 50/60 Hz @ 60 Sek. ist ungefähr der grundlegende Isolationspegel und hat nichts mit der Nennspannung und den abhängigen Anforderungen gemeinsam. Dieser Spannungspegel kann während sehr kurzer Zeit, gemessen in Sekunden, an die Schaltungen des Geräts angelegt werden.
Normative Dokumente (dh IEC-Normen) spezifizieren im Allgemeinen die Konstruktionsanforderungen für eine gegebene Nennspannung. Aus meiner Erfahrung sind daher keine Normen vorgegeben, die die konstruktiven Anforderungen für eine Grundisolationsstufe festlegen.
Typischerweise ist es die Aufgabe des Konstrukteurs, die richtigen Parameter (Kriechstrecke und Luftstrecke) für den gegebenen Basis-Isolationspegel zu finden. Aber die Anforderungen in Bezug auf die Nennspannung direkt auf ein Design anzuwenden, das sich auf den Basisisolationspegel bezieht, ist ein schlechter Weg, da Sie keinen technischen Effekt erzielen, aber sehr hohe Kosten zahlen.
Der übliche Weg hier ist, öffentlich verfügbare, in Chargen produzierte Lösungen wie NICs, Router, Devkits, Boards usw. sowohl in vivo als auch in vitro zu untersuchen. Suchen Sie zuerst im Internet! Viele Eth-PHY-Hersteller verzichten auf offene Lösungen in Form von PCB-Designs, Schaltplänen und Dokumentationen.
Um zu diesem Design zurückzukehren, müssen Sie sich daran erinnern, dass es drei potenzielle (isolierte) Zonen im Ethernet-Pfad gibt: 1) IC (PHY< LEDs, lokale Seite von xformer) gemeinsame Masse; 2) Übertragungsleitung „virtuelle Referenz“ (Xformer-Leitungsseite, RJ45-Nicht-Chassis-Pins); und 3) Gehäusemasse (RJ45-Abschirmung und Abschirmstifte). Zwischen zwei dieser Zonen, dh 1)-2), 2)-3), 1)-3), ist ein vorgegebener Basis-Isolationspegel (1,5kVrms) anwendbar.
Als Fazit: Seien Sie vorsichtig, aber übertreiben Sie es nicht :-)
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