消除波動(dòng)AC輸入引起LED閃爍的方法
IEEE802.3at規(guī)范定義的以太網(wǎng)供電(PoE)是通過(guò)一條CAT-5以太網(wǎng)電纜安全地傳輸應(yīng)用數(shù)據(jù)和電源的方法。由于它支持靈活地在任何地方安裝設(shè)備,沒有在附近提供交流電源的限制,也不需要電工進(jìn)行安裝,因此,它得到了廣泛應(yīng)用。最初的IEEE802.3afPoE規(guī)范限制了供電至受電設(shè)備(PD)的功率只有13W,這也就限制了設(shè)備的應(yīng)用范圍,例如IP電話和基本安防攝像機(jī)等。在2009年,IEEE802.3at規(guī)范將支持的功率增大到25.5W。但是,這還是無(wú)法滿足功率要求越來(lái)越高的PoE應(yīng)用需求,例如,微微蜂窩基站、無(wú)線接入點(diǎn)、LED標(biāo)牌和加熱云臺(tái)變焦(PTZ)室外攝像機(jī)等。在2011年,凌力爾特公司發(fā)布了新的專有標(biāo)準(zhǔn)LTPoE++?,將PoE和PoE+規(guī)范擴(kuò)展到90W供電,同時(shí)還維持與IEEEPoE標(biāo)準(zhǔn)100%的兼容。它支持四種不同的功率等級(jí)(38.7W、52.7W、70W、90W),可以根據(jù)應(yīng)用要求來(lái)調(diào)整電源供電。
LTPoE++供電設(shè)備(PSE)采用了更智能的PSE隔離體系結(jié)構(gòu),以減少元器件數(shù)量,盡量少使用昂貴的外部元器件。全面的電纜放電保護(hù)和80V絕對(duì)最大值的引腳保證了現(xiàn)場(chǎng)工作的高可靠性。采用外部FET使散熱性能可滿足應(yīng)用需求,提高了系統(tǒng)效率,增強(qiáng)了長(zhǎng)期可靠性。LTPoE++體系結(jié)構(gòu)只需要一個(gè)PSE和PD控制器,就能夠通過(guò)4對(duì)100mCAT-5e電纜提供90W的功率。
系統(tǒng)隔離要求
要實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)供電,需要仔細(xì)的選擇體系結(jié)構(gòu)和元器件,以降低系統(tǒng)成本,同時(shí)提高性能和可靠性。一個(gè)成功的設(shè)計(jì)必須滿足IEEE隔離要求,在短路和過(guò)流事件時(shí)保護(hù)HotSwap?FET,或者符合IEEE規(guī)范。PoE規(guī)范清楚地闡述了隔離要求,在PD應(yīng)用電路中,確保斷開接地環(huán)路,維持以太網(wǎng)數(shù)據(jù)完整性并降低噪聲。
傳統(tǒng)的PSE隔離體系結(jié)構(gòu)在主機(jī)至PSE控制器接口處隔離數(shù)字接口和電源。光耦合器等數(shù)字隔離單元本質(zhì)上非常昂貴而且不可靠。能夠?qū)崿F(xiàn)隔離功能的IC成本非常高,不支持I2C高速傳送。而且,對(duì)PSE邏輯供電的隔離DC/DC轉(zhuǎn)換器增大了電路板面積和系統(tǒng)成本。
輕松實(shí)現(xiàn)隔離
凌力爾特公司的12端口(LTC4270/LTC4271)和8端口PSE(LTC4290/LTC4271)芯片組采用了不同的PSE隔離方法,將所有的數(shù)字功能遷移到隔離邊界的主機(jī)側(cè)(圖1)。這極大的降低了所需元器件的成本和復(fù)雜性。不再需要單獨(dú)的隔離DC/DC電源;LTC4271數(shù)字控制器可以使用主機(jī)的邏輯電源。LTC4271使用變壓器隔離通信方法控制LTC4290或LTC4270。低成本和廣泛應(yīng)用的以太網(wǎng)變壓器對(duì)可替代6個(gè)光耦合器。在協(xié)議中編程實(shí)現(xiàn)含有端口管理、復(fù)位和快速端口關(guān)斷功能的I2C通信機(jī)制,從而降低了輻射能量,提供1500V的隔離。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/201612/326120.htm圖1:LTC4290/LTC4271芯片組實(shí)現(xiàn)了隔離功能,不需要任何光隔離器以及專用隔離DC/DC轉(zhuǎn)換器
可靠的電纜放電保護(hù)功能
考慮PoE設(shè)計(jì)的可靠性非常重要,特別是處理大量的電纜、高電壓、大電流或者高溫的情況。凌力爾特公司在這方面經(jīng)驗(yàn)豐富,設(shè)計(jì)了低成本、大吞吐量的電路保護(hù)方案,能夠靈活的調(diào)整滿足IEC61000電纜放電電壓要求。只需要一個(gè)TVS來(lái)保護(hù)高電壓模擬電源,而在每一個(gè)輸出端口上采用一對(duì)低成本箝位二極管(圖2)。端口上的二極管引導(dǎo)有害的浪涌進(jìn)入電源軌中,它們被浪涌抑制器以及VEE旁路電容吸收掉。浪涌抑制器還有保護(hù)PSE控制器不受VEE供電瞬變影響的優(yōu)點(diǎn)。凌力爾特的PSE控制器在所有模擬引腳上還有80V絕對(duì)最大額定限制,實(shí)現(xiàn)了對(duì)瞬變的保護(hù)。
圖2:可靠的電纜放電保護(hù)
降低功耗
凌力爾特的第四代PSE和PD控制器與IEEE802.3at規(guī)范完全兼容,而且LTPoE++功率達(dá)到了90W,同時(shí)通過(guò)使用低RDS(ON)外部MOSFET和0.25Ω檢測(cè)電阻減小了熱耗散。這對(duì)于大功率系統(tǒng)非常重要,在這些系統(tǒng)中散熱設(shè)計(jì)和功率損耗的成本非常高,對(duì)于功率受限的應(yīng)用也非常重要,這些應(yīng)用要求在功率預(yù)算內(nèi)盡可能提高工作功率。集成了MOSFET的PSE和PD控制器具有較高的RDS(ON)參數(shù),由于在器件內(nèi)部散熱,因此,很難進(jìn)行散熱設(shè)計(jì)。對(duì)一個(gè)端口的損害會(huì)導(dǎo)致整個(gè)芯片受損。
LT4275(圖3)是市場(chǎng)上唯一能夠控制外部MOSFET的PD控制器,極大的降低了PD總熱耗,提高了功效,這對(duì)于較大功率應(yīng)用非常重要。這一創(chuàng)新的方法支持用戶調(diào)整MOSFET以滿足應(yīng)用的散熱和效率要求,支持使用30mΩ量級(jí)的低RDS(ON)MOSFET。LT4275能夠支持高達(dá)90W的功率。
一個(gè)TVS和100V絕對(duì)最大端口引腳足以保護(hù)電纜放電事件。LT4275工作在較寬的-40°C至125°C溫度范圍,具有過(guò)溫保護(hù)功能,在瞬時(shí)過(guò)載時(shí)保護(hù)器件。采用這一更強(qiáng)大的保護(hù)功能,很容易就可體驗(yàn)可靠的應(yīng)用。
圖3:LTPoE++PD控制器使用外部MOSFET以提高了功效
LTPoE++是怎樣工作的
LTPoE++使用了3事件分級(jí)機(jī)制,在PSE和PD之間提供互識(shí)別信號(hào),同時(shí)維持了與IEEE802.3at標(biāo)準(zhǔn)的后向兼容。通過(guò)PD對(duì)3事件分級(jí)機(jī)制的響應(yīng),LTPoE++PSE確定PD是1類(PoE)、2類(PoE+),還是LTPoE++器件。LTPoE++PSE使用3事件分級(jí)機(jī)制導(dǎo)致ICUT和ILIM門限更新。PSE使用ICUT門限監(jiān)控PD電流消耗。在嚴(yán)重的電流故障時(shí),ILIM用作硬電流限制,以保護(hù)PSE電源供電。
在另一端,LTPoE++PD使用它收到的分級(jí)事件號(hào),確定連接1類、2類,還是LTPoE++PSE。如果LTPoE++PSE測(cè)量到PD的第一個(gè)分級(jí)事件電流是0級(jí)、1級(jí)、2級(jí),或者3級(jí),LTPoE++PSE把端口作為1類器件進(jìn)行供電。否則,如果在第一個(gè)分級(jí)事件中,識(shí)別到4級(jí),LTPoE++PSE會(huì)繼續(xù)PoE+規(guī)范定義的第二個(gè)分級(jí)事件。這告訴PD,它連接至2類或LTPoE++PSE。沒有第二個(gè)分級(jí)事件表明了PD連接至1類PSE,這限制為1類供電。
2類PD物理層分級(jí)由IEEE定義為兩個(gè)連續(xù)4級(jí)結(jié)果。一個(gè)LTPoE++PD必須在第一和第二個(gè)分級(jí)事件中顯示兩個(gè)連續(xù)4級(jí)結(jié)果,使得LTPoE++PD呈現(xiàn)為2類PD至2類PSE。
在第一和第二個(gè)分級(jí)事件中,在有效的4級(jí)測(cè)量后,LTPoE++PSE會(huì)遷移到第三個(gè)分級(jí)事件上。兩次成功的4級(jí)測(cè)量后,進(jìn)行第三次分級(jí)事件。第三次分級(jí)事件必須轉(zhuǎn)換到不同于4級(jí)的其他級(jí)別,把PD識(shí)別為支持LTPoE++。在第三個(gè)分級(jí)事件過(guò)程中,LTPoE++PSE認(rèn)為維持4級(jí)的PD是2類PD。對(duì)于所有分級(jí)事件,IEEE802.3at標(biāo)準(zhǔn)要求兼容2類PD重復(fù)4級(jí)響應(yīng)。第三個(gè)分級(jí)事件告訴LTPoE++PD,它連接至LTPoE++PSE。表1顯示了各種PD功率的分級(jí)事件組合。
LTPoE++ 即插即用解決方案
LTPoE++提供安全和可靠的即插即用解決方案,極大的降低了PSE和PD的工程復(fù)雜性。LTPoE++相對(duì)于其他電源擴(kuò)展拓?fù)?/strong>的優(yōu)點(diǎn)在于只需要一個(gè)PSE和PD便能夠在一條CAT-5e電纜上提供90W功率,大幅度節(jié)省了空間,降低了成本,縮短了開發(fā)時(shí)間。LTPoE++解決方案減少了材料和相關(guān)的元器件成本,還提供目前功效最高的端到端解決方案,顯著降低了總體擁有成本,增大了對(duì)實(shí)際應(yīng)用的供電,同時(shí)降低了熱耗,不需要高成本的散熱器設(shè)計(jì)。 LTPoE++最突出的一點(diǎn)是,對(duì)于軟件級(jí)功率協(xié)商,它不需要使用IEEEPoE+規(guī)范制定的鏈路層發(fā)現(xiàn)協(xié)議(LLDP)。LLDP要求擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)堆棧,需要很大的軟件開發(fā)投入。LTPoE++PSE和PD自主地協(xié)商功率要求以及硬件級(jí)能力,同時(shí)保持了與基于LLDP解決方案的完全兼容。這樣,LTPoE++系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員能夠選擇是否實(shí)現(xiàn)LLDP。專用端到端系統(tǒng)可能會(huì)選擇放棄LLDP支持。這帶來(lái)了產(chǎn)品及時(shí)面市優(yōu)勢(shì),而且還降低了BOM成本,減小了電路板面積和復(fù)雜性。 第四代的高級(jí)特性 凌力爾特的以太網(wǎng)供電PSE控制器系列在PoE經(jīng)驗(yàn)上非常成熟和專業(yè),已受供貨的2億多端口支持。新的第四代特性包括支持設(shè)計(jì)未來(lái)不會(huì)過(guò)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)更新固件。可選1秒電流平均是另一新特性,簡(jiǎn)化了主機(jī)電源管理功能。高級(jí)電源管理特性包括優(yōu)先級(jí)快速關(guān)斷、12位每端口電壓和電流回讀、8位可設(shè)置電流限制、以及7位可設(shè)置過(guò)載電流門限等。一個(gè)1MHzI2C接口支持主機(jī)控制器對(duì)IC進(jìn)行數(shù)字配置,或者進(jìn)行隊(duì)列端口讀取操作。提供“C”庫(kù),以降低工程成本,使產(chǎn)品盡快上市。 結(jié)論 凌力爾特提供業(yè)界功耗最低的單端口、4端口、8端口和12端口PSE控制器,還提供堅(jiān)固的ESD和電纜放電保護(hù)功能,減少了元器件數(shù)量,實(shí)現(xiàn)了高性價(jià)比設(shè)計(jì)。與LT4275PD控制器相結(jié)合,一個(gè)完整的即插即用LTPoE++系統(tǒng)能夠提供90W功率,同時(shí)保持了與PoE+和PoE標(biāo)準(zhǔn)的完全兼容。整個(gè)解決方案使用了外部低RDS(ON)MOSFET,以極大地降低PD總熱耗散,提高了功效,這對(duì)于所有功率級(jí)都非常關(guān)鍵。所有模擬引腳的高值絕對(duì)最大額定電壓和高性價(jià)比電纜放電保護(hù)功能確保了器件受到很好的保護(hù),不受最常見以太網(wǎng)電壓浪涌的損害。LTPoE++系統(tǒng)簡(jiǎn)化了功率輸送,幫助系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員將設(shè)計(jì)精力集中在高價(jià)值應(yīng)用中。
評(píng)論