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  • 电源设计Poe 以太网供电方案

    按照IEEE802.at Poe 标准

    以太网供电系统架构是由PSE 和PD构成。

    PSE(power sourcing equipment)供电端设备,它既为以太网客户端供电,同时也是整个Poe的供电管理者。

    PD(power device) 接受供电的设备,作为PSE的负载,即:

    Poe系统的服务端

    两者基于IEEE802.at协议,并且以此为根据,实现PSE通过以太网向PD供电

    POE标准供电系统的主要供电特性参数为:

    1. 电压在44~57V之间,典型值为48V。

    2. 允许最大电流为550mA,最大启动电流为500mA。

    3. 典型工作电流为10~350mA,超载检测电流为350~500mA。

    4. 在空载条件下,最大需要电流为5mA。

    5. 为PD设备提供3.84~12.95W五个等级的电功率请求,最大不超过13W。

    POE供电的工作过程

    当在一个网络中布置 PSE供电端设备时,POE以太网供电工作过程如下所示。

    1. 检测:一开始,PSE设备在端口输出很小的电压,直到其检测到线缆终端的连接为一个支持IEEE 802.3af标准的受电端设备。

    2. PD端设备分类:当检测到受电端设备PD之后,PSE设备可能会为PD设备进行分类,并且评估此PD设备所需的功率损耗。

    3. 开始供电:在一个可配置时间(一般小于15μs)的启动期内,PSE设备开始从低电压向PD设备供电,直至提供48V的直流电源。

    4. 供电:为PD设备提供稳定可靠48V的直流电,满足PD设备不越过 15.4W的功率消耗。

    5. 断电:若PD设备从网络上断开时,PSE就会快速地(一般在300~400ms之内)停止为PD设备供电,并重复检测过程以检测线缆的终端是否连接PD设备。

    系统的2个block连接的方式:

    连接方法2:数据脚供电,将DC电源加在传输变压器的中点,不影响数据传输,在这种方式下,对1,2线,3,6线可以为任意极性,

    顺便说一下方法1:空闲脚供电,4,5线为正极,7,8线为负极

    PSE只能提供其中一种连接方法,而PD兼容以上两者,

    图1通过空闲脚供电

    图2通过数据脚供电

    应用空闲脚供电时,4、5脚连接为正极,7、8脚连接为负极。
    应用数据脚供电时,将DC电源加在传输变压器的中点,不影响数据的传输。在这种方式下线对1、2和线对3、6可以为任意极性。

    标准规定供电电源通常是48V、13W的。PD设备提供48V到低电压的转换是较容易的,但同时应有1500V的绝缘安全电压。

    末端跨接法”(End-Span),是 在传输数据所用的芯线上同时传输直流电,其输电采用与以太网数据信号不同的频率。

    End-Span会迅速得到推广,这是由于以太网数据与输电采用公用线对,因而省去了需要设置独立输电的专用线,这对于仅有8芯的电缆和相配套的标准RJ -45插座意义特别重大。

    LTC的方案是基于LTC4266 (LTC4263)和LTC4267两款芯片,

    LTC4267

    Figure_02.gif 2

    LTC4263-1

    说明以太网架构和以太网供电架构是分开的,只不过两者共用了传输线

    性能概要:LTC4266

    · 4 个独立的 PSE 通道

    · 与 IEEE 802.3at Type 1 和 Type 2 兼容

    · 在 600mA 时提供每端口 130mW

    · 先进的电源管理

    - 8 位可编程电流限制 (ILIM)

    - 7 位可编程过载电流限制 (ICUT)

    - 预选端口的快速停机

    - 14.5 位端口电流/电压监视

    - 两事件分级

    · 具非常高可靠性的 4 点 PD 检测

    - 两点施加电压

    - 两点施加电流

    · 大电容老式设备检测

    · 与 LTC4259A-1 和 LTC4258 的引脚和软件兼容

    · 支持两线对和 4 线对输出功率

    · 1MHz I2C 兼容串行控制接口

    · 中跨延时定时器

    · 支持专有的非常大功率高达 100W

    · 采用 38 引脚 5mm x 7mm QFN 和 36 引脚 SSOP 封装

    LTC4263-1 - High Power Single PSE Controller with Internal Switch
    Features
    • Click Here for LTC4263-1 Evaluation Kit
    • 30W PSE Output Power
    • IEEE 802®.3af Compatible
    • Operation from a Single 56V Supply
    • Fully Autonomous Operation Without a Microcontroller
    • Internal MOSFET with Thermal Protection
    • Precision Inrush Control with Internal Sense Resistor
    • Forced Current PD Detection for Noise Immunity
    • AC and DC Disconnect Sensing
    • Legacy PD Detection
    • Robust Short-Circuit Protection
    • Pin-Selectable Detection Backoff for Midspan PSEs
    • LED Driver Indicates Port On and Blinks Status Codes
    • Available in a Miniature14-Pin 4mm × 3mm DFN Package

    性能概要:LTC4267
    " 完整的电源接口端口为受电设备(PD)实施 IEEE 802.3af 标准
    " 内部电流模式开关稳压器
    " 精确双电平浪涌电流限制
    " 片上 100V、400mA 功率 MOSFET
    " 片上 25kOhm 特征电阻
    " 可编程分级电流(0 至 4 级)
    " 欠压关断
    " 智能热保护
    " 电源良好信号
    " 内部软启动
    " 采用 16 引脚 SSOP封装或 3mm×5mm DFN 封装

    ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

    1 http://www.linear.com.cn/pc/productDetail.jsp?navId=H0,C1,C1003,C1006,C1125,P88665#simulateSection

    2

    ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

    TI架构:基于TPS2384(PSE)+LM5073和MSP430F147(MCU)

    …………………………………………………………………………………………………………………..

    1http://www.elecfans.com/article/88/131/189/2009/2009032939424.html  PSE的硬件原理图-电路图

    ………………………………………………………………………………………………………………….

    系统图:

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    芯片的核心在于P,N引脚,共有4对,其次是控制引脚,包括INT,SDA,SCL,MS ,PORB实现微处理器对该芯片电源管理的控制。weic

    微处理器的管理:

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