以太網(wǎng)供電參考設(shè)計
幾乎所有商業(yè)大廈都會鋪設(shè)CAT-5電纜,其主要應用為10/100Mb/s以太網(wǎng)。根據(jù)以太網(wǎng)標準,四對雙絞線纜中只有兩對用于數(shù)據(jù)傳送,另外兩對則未被使用。采用以太網(wǎng)供電 (Powerover Ethernet;PoE) 結(jié)構(gòu),即IEEE 802.3af標準,電源可以施加到未被使用的線對上。雖然PoE技術(shù)也可用于運載數(shù)據(jù)的線對,但本文將集中討論利用未被使用線對的方法。一般終端設(shè)備都可從這項技術(shù)中獲益,包括無線寬帶路由器和IP電話,而報警系統(tǒng)、恒溫器及標記閱讀器等設(shè)備也可受益于PoE。
PoE的設(shè)計正日漸增多。其原理是在未被使用的線對上施加48V電壓,并向接收數(shù)據(jù)信號的單元提供全部功率。本文將討論在供電設(shè)備 (PSE) 的接收端設(shè)計一種為供電裝置 (PD) 而設(shè)的輸入控制電路,以及包括DC/DC切換轉(zhuǎn)換器的參考設(shè)計,將48V電壓調(diào)低至IC適用水平。
檢測算法
當為CAT-5電纜提供48V電壓時,假如接收設(shè)備不支持PoE便會出現(xiàn)問題,PSE將率先啟動檢測算法,發(fā)出介于2.8V至10V之間的感測信號,并監(jiān)測電流。PD輸入電路的輸入信號電阻Rs的范圍必須在23.75KW~26.25KW之間,使得PSE能夠繼續(xù)進行驗證操作。PSE也可能需要一個并聯(lián)電容,這會在以下的PD輸入設(shè)計部分討論。 之后,PSE會進行選擇性的功率分類操作,以便設(shè)置可從線路獲得最大功率量。通過將電壓快速升高至15.5V~20.5V的水平,并測量吸收的電流,PSE可將PD分為四個類別。PSE實際發(fā)出的電平會隨設(shè)備單元而變化,而某些設(shè)備在電流分類時僅輸出8V電壓。
在達到信號電阻和電流分類規(guī)格之后,PSE會快速升至48V的標稱PoE電壓。但必須注意幾個因素,如過沖電流限制、過壓保護以及欠壓鎖定。
使用分立元件的PD輸入設(shè)計
這里所講的PSE算法只涉及全部PoE性能的極少部分。下面的示例是使用幾個分立元件的PD輸入電路參考設(shè)計。
圖1描述了PD輸入的基本流程。從左邊開始,需要提供尖峰電壓保護,以避免損壞連接的MOSFET或DC/DC轉(zhuǎn)換器輸入。由于可使用300英尺以上的介質(zhì)和磁性隔離單元將PSE和PD分隔開來,因此過多電壓瞬變現(xiàn)象出現(xiàn)的機會很大。一種保護方法是使用瞬態(tài)電壓抑制器 (TVS) 將尖峰信號鉗位在預定的電平上。另外,為了防止48V電路的極性錯接,可使用反向二極管將電流吸收回電源中。
