PoE接口如何抵御差分模式瞬態(tài)電壓

例如，當在供電設備和受電設備之間進行RJ-45連接時，引腳接合可能不是同步發(fā)生的。在引腳接觸到RJ-45時，可能會發(fā)生引腳1早于或晚于引腳2的情況。這樣就會在該線對上產(chǎn)生一個48V的差分瞬態(tài)過程，進而破壞或損壞PoE電路的PHY。當用戶在相同的電源端口把連接從一個已供電設備切換到一個未供電設備時也會出現(xiàn)類似的情況。當電源設備檢測到已連上一個未供電設備時，供電設備在終止對前者供電時會存在延遲。在這種情況，功率可存在足夠長的持續(xù)時間，引腳的非同時連接形成一個48V的差分電壓。這種情形導致的差分模式瞬態(tài)可能會破壞或損害PHY。

瞬態(tài)電壓抑制(TVS)二極管

顯然，由于PoE結構暴露在惡劣的環(huán)境威脅中，所以需要使用片外電路來進行保護。低壓TVS二極管是成熟的以太網(wǎng)收發(fā)器保護技術。這種二極管響應速度快(亞納秒級)、電容低且鉗位電壓低，非常適于用來抵御各種瞬態(tài)電涌。

為了對PoE電路提供差分保護，有效的TVS二極管保護方案必須能夠鉗住瞬態(tài)/電涌，且同時在接口上呈現(xiàn)為最小的負載電容。TVS應提供低鉗位電壓，而且，作為一個一般性規(guī)則，線到線電容應不超過幾個皮法。此外，作為PoE電路的一個獨特要求，TVS配置必須考慮在線對之間存在+/-48V的直流電壓。由于在不同線對之間存在高直流電壓，不能使用任何在線對之間形成電氣路徑的集成二極管陣列或橋式TVS器件。差分對之間必須是電氣隔離的。

圖2：針對PoE電路的瞬態(tài)電壓保護。（RJ-45連接器、Rclamp0524S、以太網(wǎng)PHY）

圖2給出了一個使用Semtech公司RClamp0524S實現(xiàn)的用于抵御差分模式瞬態(tài)的PoE TVS方案實例。在實現(xiàn)PoE保護電路時，把保護電路放在供電側有一些好處：不僅可以保護下游的功率開關電路，而且可避免瞬態(tài)電流流過變壓器。由于任何附加的電感都會提高TVS二極管的ESD鉗位電壓，因此應該盡可能的讓TVS靠近連接器。本例中的TVS陣列具有線間電容較小的特性，由于這些二極管對在封裝中是分開的所以還能提供必要的線隔離，以便隔離差分對之間的48V電壓。另外，圖3所示的直通型(flow-through)布局降低了瞬態(tài)路徑中的總電感并可給PCB布局帶來便利。

圖3：Rclamp0524S直通布線。