ETH PHY Protection en cas de «non alimentation»

Ma question est simple: dans une configuration Ethernet typique, la prise RJ-45 se connecte via certains transformateurs (ou appelez-la magnétique si vous le souhaitez) à l'Ethernet PHY. (qui peut être interne au microcontrôleur ou à un PHY externe).

Maintenant, si l'appareil n'est pas alimenté mais que le câble LAN est branché (un cas très courant), il peut encore y avoir des paquets envoyés lorsque les transformateurs qui atteignent le PHY ne sont pas alimentés. Comme c'est généralement un problème lorsque les niveaux de broches des circuits intégrés ne sont pas à zéro, pourquoi personne ne s'en soucie dans ce cas?)

Notez que je ne parle pas de protection ESD, car cette dernière ne vous aidera pas dans ce cas!

Merci!

En effet, c'est généralement un problème. Maintenant, regardons les fiches techniques de certaines puces PHY, juste pour vérifier.

Voici les évaluations maximales absolues d'un ETH PHY typique, le KSZ8051 (de Micrel, maintenant Microchip):

Voici les évaluations maximales absolues d'un autre, le LAN8720 (je sais, c'est aussi Microchip, mais ils viennent d'acheter tout le monde, ce n'est pas de ma faute):

Donc, tant que vous y êtes, ça va. Et avec des niveaux normaux sur les paires Ethernet et une polarisation appropriée du transformateur, vous devriez être à l'intérieur.

Lorsque la puce peut être endommagée en fournissant une tension d'entrée lorsqu'elle est hors tension, la fiche technique indique quelque chose comme VCC + 0,5 V comme tension d'entrée maximale. Ici, nous avons une valeur absolue, donc la tolérance de tension d'entrée ne dépend pas du fait que la puce soit alimentée ou non.

Notez que dans le cas des PHY Ethernet, toutes les solutions en tiennent bien sûr compte, et aucune PHY ne peut être endommagée en cas de signal mais sans alimentation. C'est la même chose pour les pilotes RS-232, RS-485, pilotes CAN, etc ... Ils sont tous immunisés contre ce problème, ou personne ne les achèterait.

ÉDITER

Excuses ... Suite à quelques échanges de commentaires avec @SimonRichter (voir ci-dessous), je me suis rendu compte qu'en fait, ce que je dis ci-dessus serait correct et complet pour tout type d'interface physique sauf Ethernet. La raison en est: il y a un transformateur pour isoler le nœud et le câble. Le robinet central du transformateur est généralement attaché au rail d'alimentation pour amener le signal dans les spécifications de la plage d'entrée, et tout va bien. Mais lorsque le circuit n'est pas alimenté, le rail d'alimentation est nul et le signal devient centré autour de la terre. Il dépasserait donc les cotes maximales lorsqu'il deviendrait négatif.

J'ai donc commencé à réfléchir sérieusement ¹ , mais je n'ai pas trouvé d'explication.

Ce que je garantis, c'est que ce n'est pas un problème . Les PHY Ethernet et la signalisation Ethernet sont conçus pour ne pas se briser lorsqu'un nœud non alimenté est connecté à un nœud alimenté, et vous n'avez pas à prendre de précautions particulières dans votre circuit pour être en sécurité à cet égard.

Mais il est vrai que j'ai jeté un coup d'œil à plusieurs fiches techniques PHY, et les notes maximales ne sont en fait pas suffisantes pour garantir cela, et je n'ai jamais vu un chapitre qui explique pourquoi il est toujours sûr.

Donc, eh bien, je dois admettre que je ne connais pas la réponse complète, en fait.

Par conséquent, j'ai mis une prime sur cette question afin que quelqu'un nous explique, avec des faits concrets , comment cela peut être sûr, ou fournir des preuves réelles que les fiches techniques manquent de certaines informations (comme une plage de sécurité étendue pour les paires TX / RX qui n'est pas spécifié).

^{1 - Tout d'abord, je pensais que les diodes de protection ramèneraient le signal à portée. Mais cela ne peut pas: le robinet central devrait alors alimenter tout le circuit, ce qui n'a pas de sens. Ensuite, j'ai pensé que le protocole de détection de liaison était peut-être spécifié de manière à ce qu'il ne puisse jamais se produire: le signal Ethernet normal n'est jamais envoyé à moins que l'autre côté n'identifie que le nœud distant est réellement actif et alimenté. Mais il ne fait pas de sens non plus : le protocole de détection de liaison est en utilisant la signalisation Ethernet normale.}

Ces circuits intégrés qui sont protégés contre les surtensions sur les entrées de données comprennent généralement des réseaux de diodes Schottky en interne. Ces baies sont également vendues en tant que circuits intégrés séparés . Chaque ligne de données est protégée par deux diodes qui la relient à Vcc et GND:

Chaque fois que la tension sur la ligne de données augmente, Vcc est amené à ce même potentiel (moins la chute de tension de la diode Schottky). Donc, si la carte Ethernet n'est pas alimentée (Vcc = 0), toute tension sur les données sera soit bloquée, soit tirera Vcc à son niveau. Cette fonctionnalité est parfois utilisée dans les projets de loisirs pour alimenter les circuits intégrés via des broches de données . Des choses similaires se produisent lorsque la tension sur la broche de données descend en dessous de GND. De plus, les mêmes diodes fournissent un chemin de décharge qui protège les lignes de données contre les décharges électrostatiques.

Dans le cas d'Ethernet, la tension sur les broches de données sera effectivement réduite, car le courant dans les lignes de données est très limité. Selon la spécification IEEE 802.3 , les niveaux de tension sur les lignes de signaux sont limités à +/- 3,5 V, ce qui équivaut à un courant maximum de 35 mA à travers une charge de 100 Ohms. Ce courant sera encore atténué par les pertes dans les magnétos de l'émetteur et du récepteur. Dans le pire des cas (pas d'atténuation du tout), ce courant devra être dissipé par les diodes de serrage.