免费注册
应用与设计

Maxim 设计资源 参考设计 系统板 评估板 参考电路 Important Notice for Maxim Integrated Design Information and Resources

PASADENA (MAXREFDES31#)：3.3V和5V POE用电器件

Maxim Integrated

PASADENA (MAXREFDES31#) PASADENA (MAXREFDES31#)：3.3V和5V POE用电器件 放大+

简介

Pasadena (MAXREFDES31#)参考设计采用MAX5969B和MAX5974A (见图1)。MAX5969B控制器完全兼容以太网供电(PoE)系统的IEEE® 802.3af/at标准。器件也可由墙上适配器(WAD)供电。WAD的优先级高于PoE，由MAX5969B控制。MAX5974A控制40V至57V输入电压、电流模式PWM转换器，提供频率折返保护。参考设计采用这些器件，兼容IEEE 802.3af/at标准；也是高性能、结构紧凑、高性价比方案，适用于支持高达4级功率水平的PD。

特性

应用
  • 兼容IEEE 802.3af/at
  • 双路输出
  • 严格的行规
  • 低纹波
  • 优异的负载瞬态响应
  • 高效率
  • 安全摄像头
  • 无线接入点
  • 销售点终端
详情介绍

简介

Pasadena (MAXREFDES31#)参考设计采用MAX5969B和MAX5974A (见图1)。MAX5969B控制器完全兼容以太网供电(PoE)系统的IEEE® 802.3af/at标准。器件也可由墙上适配器(WAD)供电。WAD的优先级高于PoE，由MAX5969B控制。MAX5974A控制40V至57V输入电压、电流模式PWM转换器，提供频率折返保护。参考设计采用这些器件，兼容IEEE 802.3af/at标准；也是高性能、结构紧凑、高性价比方案，适用于支持高达4级功率水平的PD。

特性

应用
  • 兼容IEEE 802.3af/at
  • 双路输出
  • 严格的行规
  • 低纹波
  • 优异的负载瞬态响应
  • 高效率
  • 安全摄像头
  • 无线接入点
  • 销售点终端

硬件详细说明

Figure 1. The Pasadena subsystem design block diagram.
图1. Pasadena子系统设计方框图

Pasadena通过RJ-45连接器(J1)连接至以太网供电。第二个RJ-45 (J3)，用于从系统读取数据。MAX5969B提供完整的以太网连接接口，提供检测签名、分级签名、浪涌电流控制，以及二次事件分级。MAX5969B也可连接墙上适配器输入，检测墙上适配器输入并进行电源之间的切换。墙上适配器电源出现时,就会接管过供电设备(PSE)电源，让墙上适配器为参考设计供电。

MAX5974A提供高达21W电气隔离输出功率，采用PWM控制，使用同步整流反激DC-DC转换器拓扑。提供3.3V和5V输出。

当连接到IEEE 802.3af/at兼容的PSE时，参考设计使用两个通道的之一、全桥整流器将输入-57V转换为直流。如果无网络供电PSE可用，PCB焊盘V+和V-可用于为参考设计供电。MAX5969B通过VDD和RTN引脚为DC-DC电路供电。配置为21W输出功率时，Pasadena的效率达到89.8% (VIN = 48V)。表贴变压器和光耦提供高达1500V电气隔离。

Pasadena由电阻R4配置为4级的(12.95W至25.5W) PD分级。为重新配置PD分级，可替换表贴(0805)电阻R4。表1所列为PD分级选项。 

表1. PD分级选择
级别 PD使用的最大功率 电阻R4 (Ω)
0 0.44 至 12.95 619
1 0.44 至 3.84 118
2 3.84 至 6.49 66.5
3 6.49 至 12.95 43.2
4 12.95 至 25.5 30.9
5 > 25.5 21.3

Pasadena也可使用WAD电源。将WAD电源正端和负端分别连接至WAD+和WAD-连接。WAD电源超过44V时，WAD电源优先级高于PSE电源。从PSE电源切换至WAD电源时，MAX5969B将在内部自动将VSS从RTN断开。如果WAD电源下降至40V以下，MAX5969B将重新检测和分级，然后通过器件的RTN使用PSE电源。

Pasadena具有两个模块式RJ45插座(J1和J3)，以连接以太网数据信号。J1用于连接参考设计的以太网信号和PoE电源；J3用于输出系统数据。在将以太网数据信号连接至Pasadena的J1模块式RJ45插座之前，请仔细阅读Bel Fuse网站有关RJ45磁力插座的数据资料。

快速入门

小心：在完成所有连接之前，请勿打开电源。

所需设备：

  • IEEE 802.3af/at兼容PSE和5e类以太网电缆
  • -48V、1A容量直流电源(如果无PSE可用)
  • Pasadena (MAXREFDES31#)电路板
  • 电压表
  1. 采用以下方法之一为Pasadena供电：
    • 如果需要网络连接：利用5e类以太网电缆将以上所述的PSE连接至参考设计输入端口RJ45连接器(J1)。需要时也可利用另一根5e类以太网电缆连接模块式RJ45插座(J3)，收集通过Pasadena电路板的数据。
    • 如果不需要网络连接或网络不可用，在参考设计的V+和V-焊盘之间接-48V直流电源。将电源正端连接到V+焊盘，负端连接至V-焊盘。
  2. 将电压表正端连接至MAXREFDES31#的OUT1上的+3.3V连接器。
  3. 将电压表负端连接至MAXREFDES31#的OUT1上的GND连接器。
  4. 开启PSE电源或打开外部直流电源。
  5. 利用电压表，检查确认MAXREFDES31#在OUT1上+3.3V和GND连接之间提供的电压为+3.3V。GND与评估板输入VDD及WAD焊盘电气隔离。
  6. 重复第2步和第3步，将电压表连接至OUT2的+5V和GND端，检查确认MAXREFDES31#在OUT2上连接之间提供的电压为+5V。

实验室测量

使用的设备：

  • 多用表(Fluke® 189或相当的多用表)
  • MAX5971AEVKIT(供电设备KGU单元)
  • 示波器(Tektronix® TDS3034B或相当的示波器)
  • 电流探头(Tektronix TCP202或相当的探头)
  • 电压探头(Tektronix Tek6193A或相当的探头)
  • 两个BK Precision 8540电子负载或相当设备
  • 一台8端口1Gbps工作组以太网交换机(Netgear GS608或相当设备)
  • 两台PC，Windows® XP操作系统，带1Gbps全双工以太网接口卡(NIC)。 

测试Pasadena设计时，请小心谨慎并使用正确的设备。任何高功率设备都存在风险，必须穿戴必要的个人防护用品。复现所提供的测试数据需要使用低失真信号源。

效率和调整率

图2所示为DC-DC电路的效率，二极管桥之后，输出功率的变化，40V、48V和57V三种不同输入电压。表2所示为所测电压轨在满电流下而别的电压轨为0A时的效率。表3所示为电源调整率，每个数据点为输入电压从40V变化至57V时的输出电压之差。表4所示为负载调整率，每个数据点为输出电压之差，从0A至最大电流。列出了另一电压轨为0A和最大电流时的数据点。表5所示为交叉调整率，每个数据点为输出电压之差，由下式表示。 

交叉调整率 = VOUT (3.3V = 0A, 5V = 3A) – VOUT (3.3V = 1.8A, 5V = 0A)

图3–14所示为3.3V和5V输出的瞬态响应，从100%步进至50%再步进至100%。图中所示为输入电压为40V、48V和57V时的数据，第二电压轨输出为0A和最大电流。

Figure 2. DC-DC efficiency of the Pasadena design, following the diode bridges.

图2. Pasadena设计的DC-DC效率，二极管桥之后

表2. DC-DC效率
输入电压

DC-DC效率
(3.3V = 1.8A, 5V = 0A

 DC-DC效率
(3.3V = 0A, 5V = 3A)		 DC-DC效率
(3.3V = 1.8A, 5V = 3A)
40V 90.41% 89.80% 89.09%
48V 88.97% 90.19% 89.80%
57V 87.20% 90.00% 90.28%

DC efficiency of the Pasadena design, following the diode bridges.

表3. 电源调整率，输入电压从40V变化至57V，空载及最大负载条件
输入 负载 3.3V 5V
40V to 57V 0W -12.7mV (-0.38%) 20mV (0.40%)
40V to 57V 20.94W -5.5mV (-0.17) 1.8mV (0.04%)
表4. 3.3V和5V电压轨的负载调整率，从零变化至满载电流，另一电压轨保持在0A或满载输出
  3.3V从0变化至1.8A 5.0V从0变化至3A
输入电压 5V = 0A 5V = 3A 3.3V = 0A 3.3V = 1.8A
40V 2mV (0.61%) -2.9mV (0.09%) -90.3mV (-1.81%) -87.1mV (-1.74%)
48V 2.5mV (0.8%) -3.5mV (-0.11%) -75.5mV (-1.51%) -75.7mV (-1.51%)
57V 4.9mV (0.15%) -5.4mV (-0.16%) -59.3mV (1.19%) -67.8mV (-1.36%)
表5. 3.3V和5V电压轨在不同输入电压下的交叉调整率
  3.3V 5.0V
40V 4.2mV (0.13%) 134.5mV (2.69%)
48V 1.5mV (0.05%) 115.4mV (2.31%)
57V -2.6mV (0.08%) 102.4mV (2.05%)

数据点表示每个电压轨交替为最大电流输出时的输出电压之差。例如，(3.3V = 0A及5.0V = 3A)时的输出电压减去(3.3V = 1.8A及5.0V = 0A)时的输出电压。

阶跃负载响应

图3. 3.3V负载步进(1.8A的100%、50%、100%)，40V输入，5V为0A。CH1：3.3V电压轨；CH2：5V电压轨；CH3：3.3V电压轨电流。


图4. 3.3V负载步进(1.8A的100%、50%、100%)，40V输入，5V为3A。CH1：3.3V电压轨；CH2：5V电压轨；CH3：3.3V电压轨电流。


图5. 3.3V负载步进(1.8A的100%、50%、100%)，48V输入，5V为0A。CH1：3.3V电压轨；CH2：5V电压轨；CH3：3.3V电压轨电流。


图6. 3.3V负载步进(1.8A的100%、50%、100%)，48V输入，5V为3A。CH1：3.3V电压轨；CH2：5V电压轨；CH3：3.3V电压轨电流。


图7.3. 3V负载步进(1.8A的100%、50%、100%)，57V输入，5V为0A。CH1：3.3V电压轨；CH2：5V电压轨；CH3：3.3V电压轨电流。


图8. 3.3V负载步进(1.8A的100%、50%、100%)，57V输入，5V为3A。CH1：3.3V电压轨；CH2：5V电压轨；CH3：3.3V电压轨电流。


图9. 5V负载步进(3A的100%、50%、100%)，40V输入，3.3V为0A。CH1：3.3V电压轨；CH2：5V电压轨；CH3：5V电压轨电流。


图10. 5V负载步进(3A的100%、50%、100%)，40V输入，3.3V为1.8A。CH1：3.3V电压轨；CH2：5V电压轨；CH3：5V电压轨电流。


图11. 5V负载步进(3A的100%、50%、100%)，48V输入，3.3V为0A。CH1：3.3V电压轨；CH2：5V电压轨；CH3：5V电压轨电流。


图12. 5V负载步进(3A的100%、50%、100%)，48V输入，3.3V为1.8A。CH1：3.3V电压轨；CH2：5V电压轨；CH3：5V电压轨电流。


图13. 5V负载步进(3A的100%、50%、100%)，57V输入，3.3V为0A。CH1：3.3V电压轨；CH2：5V电压轨；CH3：5V电压轨电流。


图14. 5V负载步进(3A的100%、50%、100%)，57V输入，3.3V为1.8A。CH1：3.3V电压轨；CH2：5V电压轨；CH3：5V电压轨电流。

其它电路操作选项

除3.3V/1.8A、5V/3A光反馈隔离外，Pasadena可支持其它电路操作，例如：

  1. 光隔离3.3V/6A单路输出;
  2. 光隔离5V/4A单路输出 ;
  3. 无光隔离3.3V/6A单路输出;
  4. 无光隔离5V/4A单路输出;
  5. 无光隔离3.3V/1.8A和5V/3A上路输出;

关于每种光隔离的实现的更多详细信息，请联系厂商。