IEEE802.3af兼容的單端口、供電設(shè)備應(yīng)用

以太網(wǎng)供電(PoE)技術(shù)使供電設(shè)備(PSE, 一個(gè)交換機(jī)/路由或中跨系統(tǒng))能夠?qū)⒏哌_(dá)15W的功率傳輸?shù)嚼鏘P電話和無(wú)線LAN接入點(diǎn)這樣的IEEE802.3af兼容受電設(shè)備上。這篇應(yīng)用筆記描述了如何設(shè)計(jì)單端口PSE系統(tǒng)來(lái)滿足IEEE802.3af偵測(cè)、分級(jí)和電源管理要求。本應(yīng)用筆記舉例中的單端口PSE是用MAX5922A集成芯片來(lái)設(shè)計(jì)的。

介紹

以太網(wǎng)供電(PoE)技術(shù)使開(kāi)關(guān)/路由器和中跨系統(tǒng)這些供電設(shè)備(PSE)能夠通過(guò)數(shù)據(jù)電纜來(lái)傳輸高達(dá)15W的功率。接收電源的系統(tǒng)被稱為受電設(shè)備(PD)。為滿足IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)(它規(guī)定了PSE和PD如何互動(dòng))，PSE在供電之前必須對(duì)PD進(jìn)行正確地檢測(cè)及分級(jí)。一旦PD被供電，PSE必須檢測(cè)PD的斷開(kāi)并且使電纜迅速斷電。PSE還必須保護(hù)電纜及PD不受過(guò)流及短路狀況的影響。

用于PSE系統(tǒng)的單端口電路

通過(guò)集成所有必需的功能，MAX5922使設(shè)計(jì)PSE系統(tǒng)變得簡(jiǎn)單。下面圖1中所例舉的電路就是一個(gè)完整的PSE設(shè)計(jì)。

MAX5922A電路具有以下特性：
符合IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)
RJ-45數(shù)據(jù)輸入插孔(J1)
RJ-45數(shù)據(jù)及電源輸出插孔(J1)
+32V至+60V寬工作輸入范圍
28V (±7%)開(kāi)啟電壓
0.45Ω集成的功率開(kāi)關(guān)
可配置的受電設(shè)備(PD)，檢測(cè)及分級(jí)
424mA (±6%)可編程限流
帶狀態(tài)輸出的可配置零電流檢測(cè)
分類狀態(tài)輸出
中跨PSE應(yīng)用檢測(cè)沖突回避特性；可配置用于終端PSE應(yīng)用
帶綠色LED指示器(LED1)的電源就緒狀態(tài)輸出
帶狀態(tài)輸出的過(guò)流保護(hù)及過(guò)溫保護(hù)
帶超時(shí)設(shè)定及占空比控制的折返限流
可選擇的鎖定或自動(dòng)重啟動(dòng)的故障管理模式(JP1)
單按鈕復(fù)位(SW1)
不受ESD及電纜放電影響

MAX5922A電路被配置為中跨PSE并用作單端、中跨饋電器。J1 RJ-45連接器輸入接收來(lái)自以太網(wǎng)路由器/開(kāi)關(guān)上的數(shù)據(jù)，并直接將數(shù)據(jù)發(fā)送到輸出。電路將48V電壓注入J1 RJ-45連接器輸出的空閑線對(duì)(引腳4、5、7和8)。對(duì)于終端PSE應(yīng)用，將DCA引腳連接到DGND，利用PoE變壓器輸出電功率到信號(hào)線對(duì)上。

一旦一個(gè)有效的PD被正確地偵測(cè)及分級(jí)，該電路自動(dòng)執(zhí)行PD偵測(cè)及分級(jí)，并開(kāi)始輸出功率。CL0-2報(bào)告分級(jí)結(jié)果。要禁用PD分級(jí)功能，可將CLASS引腳連接到DGND。

J1的輸出電流被限制在424mA、±6%。降低電流檢測(cè)電阻R2的值，相應(yīng)地將會(huì)增加電流限制，且反之亦然。當(dāng)輸出過(guò)載或短路時(shí)，該電路表現(xiàn)為一個(gè)電流源，將輸出電流限制到424mA。若過(guò)載/短路條件持續(xù)超過(guò)60ms以上，該電路將會(huì)關(guān)斷輸出。如果JP1被設(shè)置為高電平(位置2和3)，電路將自動(dòng)重啟；如果JP1被設(shè)置為低電平(位置1和2)，電路將被鎖定到關(guān)斷狀態(tài)。

一旦輸出完全打開(kāi)，就發(fā)出POK信號(hào)并點(diǎn)亮綠色LED (LED1)。電路會(huì)不間斷地監(jiān)測(cè)輸出負(fù)載電流，以偵測(cè)負(fù)載何時(shí)斷開(kāi)(零電流檢測(cè))。若負(fù)載電流降到低于7.5mA(典型值)持續(xù)超過(guò)350ms (典型值)，電路將關(guān)斷輸出，發(fā)出/ZC信號(hào)，然后重新啟動(dòng)檢測(cè)和分級(jí)功能。將ZC_EN引腳連接到DGND，以使負(fù)載斷開(kāi)檢測(cè)功能無(wú)效。C4和D2是保護(hù)器件，用來(lái)吸收ESD能量和電纜釋放到J1的能量。在輸出短路事件致使MAX5922關(guān)斷輸出時(shí)，他們還用來(lái)箝位任何感性的反沖。 圖2顯示的是對(duì)應(yīng)MAX5922的PCB布局，表1是材料清單

圖2. 電路PCB布局信息

表1. MAX5922電路的材料清單

本文來(lái)自美信集成產(chǎn)品公司