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POE受电设备(PD)电路工作原理

时间:2023-06-10 04:37:00 pd57006集成电路

硬件设计:POE--POE受电设备(PD)电路工作原理

参考资料:解决方案POE PD设计挑战的有效解决方案

POE电源模块的介绍特性及芯片的详细信息概述

如何应对PoE受电设备设计挑战

以太网供电中受电设备的芯片设计与研究

以太网电源检测和分级接口电路设计

PD(PowerDevice,受电端设备)是POE系统中的客户端设备,如IP电话、网络安全摄像头、AP还有许多其他以太网设备,如手持电脑。根据POE供电工作流程(参考:POE基础),PD端应该存在一个用于被检测的签名电路和PD通过功耗分类电路(可选)PSE供电设备检测稳定48V但在一般电路中,供电电压为48V电压过高,48需要一个电源转换器V电压转换为适当的电压;因此PD设备端的电路由签名电路、功耗分级电路和电源转换电路组成。

一、签名检测电路

根据IEEE 802.3af标准要求,PD检测状态应满足输入阻抗23.75~26.25KΩ之间(一般值24.9KΩ),输入电容在0.02~0.12uF签名电路可设计如图1所示。

图1 PD签名电路

二、功耗分级电路

功耗分级时,PSE会施加一个15.5~20.5V检测电压(电流限制在100mA以下),PD设备从线路中吸收恒定电流PSE展示你需要的最大功率。

图2PD分级接口电路

图2显示了两种分级接口电路;

图2(a)实现0级PD;当PSE施加15.5~20.5V的探测电压后,稳压管VR1不能导通,所以PSE将检测到0mA的电流,即PD设备判定为0级;

图2(b)通过改变电阻,实现了一个完整的分级电路R16阻值,可以PD分级;其中R14、Q12、Q13、R15构成一个350μA偏置电流源,R14、Q12、R15是普通的三极管放大电路,Q13构成负反馈电路,保证流过R15电流恒定,即形成简单的电流源;同样,Q14、U11、R16和电流源形成偏置电流源,U11是一种低压可调精密并联稳压器R16两端电压稳定16.24V,例如:R16=69.8Ω,集电极电流I=17.77mA,则PD设备将被判定为等级2;VR11保证了在PSE签名检测阶段,分级电路不工作;R12、VR12、R13、VR13、Q构成欠压定(UVLO)只要输入电压达到42V以上时,MOS管Q1才导通,此时通过R17和Q控制15,分级电路失效;

三、电源转换器

电源转换器有两种选择,一种是DC/DC,另一种是LDO,考虑到功耗损失,一般采用DC/DC;此外,产品的工作电压一般低于48V,所以选择降压型电路,所以PD设备中常见的电源转换器主要是BUCK型和FlyBack型,采用FlyBack如图3所示。

图3PD设备接口电路图

扩展资料:PD集成芯片设计方案

PD集成芯片设计方案一般采用以下两种方法:

A、前端接口电路和一个DC/DC转换器(驱动分立功率MOSFET)的PWM集成控制器IC上图4中的A部分;

B、将一个功率MOSFET、PWM控制器和用途DC/DC转换器的所有支持电路都集成在一起IC上图4中的B部分;

图4 PD电路框图

第一种方法似乎是将大部分电路集成到芯片中,但它并不是理想的最佳解决方案。因为接口电路只有一个可变功能:识别PD的级别;在IC内部集成如此简单的电路没有实现晶圆面积的最成本效益,特别是使用几个标准的独立元件可以以低成本实现的电路,这些独立元件也可以在另一个电路设计中重复使用,DC/DC转换器比接口电路复杂得多。因此,如果支持第二种方法的话DC/DC转换所需的所有功能(包括过热保护、启动、软启动、UVLO、过压关闭、过流保护等。IC在内部,设计可以大大简化;这种方法的设计相当于一个DC/DC电源芯片的设计有很多参考资料。

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