IEEE 802.3af兼容的单端口、供电设备应用
介绍
以太网供电(PoE)技术使开关/路由器和中跨系统这些供电设备(PSE)能够通过数据电缆来传输高达15W的功率。接收电源的系统被称为受电设备(PD)。为满足IEEE 802.3af标准(它规定了PSE和PD如何互动),PSE在供电之前必须对PD进行正确地检测及分级。一旦PD被供电,PSE必须检测PD的断开并且使电缆迅速断电。PSE还必须保护电缆及PD不受过流及短路状况的影响。
用于PSE系统的单端口电路
通过集成所有必需的功能,MAX5922使设计PSE系统变得简单。下面图1中所例举的电路就是一个完整的PSE设计。
图1. MAX5922馈电器电路图
MAX5922A电路具有以下特性:
- 符合IEEE 802.3af标准
- RJ-45数据输入插孔(J1)
- RJ-45数据及电源输出插孔(J1)
- +32V至+60V宽工作输入范围
- 28V (±7%)开启电压
- 0.45Ω集成的功率开关
- 可配置的受电设备(PD),检测及分级
- 424mA (±6%)可编程限流
- 带状态输出的可配置零电流检测
- 分类状态输出
- 中跨PSE应用检测冲突回避特性;可配置用于终端PSE应用
- 带绿色LED指示器(LED1)的电源就绪状态输出
- 带状态输出的过流保护及过温保护
- 带超时设定及占空比控制的折返限流
- 可选择的锁定或自动重启动的故障管理模式(JP1)
- 单按钮复位(SW1)
- 不受ESD及电缆放电影响
详情介绍
介绍
以太网供电(PoE)技术使开关/路由器和中跨系统这些供电设备(PSE)能够通过数据电缆来传输高达15W的功率。接收电源的系统被称为受电设备(PD)。为满足IEEE 802.3af标准(它规定了PSE和PD如何互动),PSE在供电之前必须对PD进行正确地检测及分级。一旦PD被供电,PSE必须检测PD的断开并且使电缆迅速断电。PSE还必须保护电缆及PD不受过流及短路状况的影响。
用于PSE系统的单端口电路
通过集成所有必需的功能,MAX5922使设计PSE系统变得简单。下面图1中所例举的电路就是一个完整的PSE设计。
图1. MAX5922馈电器电路图
MAX5922A电路具有以下特性:
- 符合IEEE 802.3af标准
- RJ-45数据输入插孔(J1)
- RJ-45数据及电源输出插孔(J1)
- +32V至+60V宽工作输入范围
- 28V (±7%)开启电压
- 0.45Ω集成的功率开关
- 可配置的受电设备(PD),检测及分级
- 424mA (±6%)可编程限流
- 带状态输出的可配置零电流检测
- 分类状态输出
- 中跨PSE应用检测冲突回避特性;可配置用于终端PSE应用
- 带绿色LED指示器(LED1)的电源就绪状态输出
- 带状态输出的过流保护及过温保护
- 带超时设定及占空比控制的折返限流
- 可选择的锁定或自动重启动的故障管理模式(JP1)
- 单按钮复位(SW1)
- 不受ESD及电缆放电影响
MAX5922A电路被配置为中跨PSE并用作单端、中跨馈电器。J1 RJ-45连接器输入接收来自以太网路由器/开关上的数据,并直接将数据发送到输出。电路将48V电压注入J1 RJ-45连接器输出的空闲线对(引脚4、5、7和8)。对于终端PSE应用,将DCA引脚连接到DGND,利用PoE变压器输出电功率到信号线对上。
一旦一个有效的PD被正确地侦测及分级,该电路自动执行PD侦测及分级,并开始输出功率。CL0-2报告分级结果。要禁用PD分级功能,可将CLASS引脚连接到DGND。
J1的输出电流被限制在424mA、±6%。降低电流检测电阻R2的值,相应地将会增加电流限制,且反之亦然。当输出过载或短路时,该电路表现为一个电流源,将输出电流限制到424mA。若过载/短路条件持续超过60ms以上,该电路将会关断输出。如果JP1被设置为高电平(位置2和3),电路将自动重启;如果JP1被设置为低电平(位置1和2),电路将被锁定到关断状态。
一旦输出完全打开,就发出POK信号并点亮绿色LED (LED1)。电路会不间断地监测输出负载电流,以侦测负载何时断开(零电流检测)。若负载电流降到低于7.5mA (典型值)持续超过350ms (典型值),电路将关断输出,发出/ZC信号,然后重新启动检测和分级功能。将ZC_EN引脚连接到DGND,以使负载断开检测功能无效。
C4和D2是保护器件,用来吸收ESD能量和电缆释放到J1的能量。在输出短路事件致使MAX5922关断输出时,他们还用来箝位任何感性的反冲。图2显示的是对应MAX5922的PCB布局,表1是材料清单。
图2. 电路PCB布局信息
表1. MAX5922电路的材料清单
Qty. Used | Description | Designation | Manufacturer and PN |
---|---|---|---|
1 | Capacitor, aluminum electrolytic, 47µF, 100V, SM, H16 case, 12mm x 13mm | C1 | Panasonic EEV-FK2A330P Digikey PCE3497CT-ND |
2 | Capacitor, ceramic, X7R, 0.1µF, 10%, 100V, 1206 | C2, C4 | Vishay VJ1206Y104KXBAT |
1 | Capacitor, ceramic, X7R, 1µF, 10%, 10V, 0805 | C5 | Vishay VJ0805Y105KXQTW1BC |
1 | Capacitor, ceramic, X7R, 10µF, 10%, 10V, 1210 | C6 | AVX 1210ZC106KAT2A |
1 | Capacitor, ceramic, X5R, 680nF, 10%, 10V, 0805 | C3 | Vishay VJ0805Y684KXQTW1BC |
1 | Connector, RJ-45, 1 x 2, w/o magnetics, shielded, thru-hole | J1 | Tyco 406566-2 |
1 | Diode, light emitting, green, 1206 | LED1 | Lumek SML-LX1206GW-TR Digikey 67-1002-1-ND |
1 | Diode, zener, 3.3V, SOD-223 | D1 | Diodes Inc. BZT52C3V3S |
1 | Diode, TVS, 51V, 600W, unidirectional, SMB | D2 | Vishay SMBJ51A |
1 | Header, 0.1" ctrs, 1 x 3-pin, vertical mount | JP1 | |
1 | IC, controller, POE, single, TSSOP-28 | U1 | MAX5922AEUI |
1 | NMOS, 100V, 170mA, SOT23 | Q1 | Fairchild BSS123 |
1 | Resistor, 1/8W, 0.5Ω, 1%, 1206 | R2 | IRC LR1206-01-R500-F VishayCRCW1206-R499F |
3 | Resistor, 1/16W, 0Ω, 5%, 0805 | R10, R11, R12 | Vishay CRCW0805-000Z |
1 | Resistor, chip, thick film, 1Ω, 5%, 1/16W, 0805 | R4 | Vishay CRCW0805-1R0J |
4 | Resistor, chip, thick film, 10.0k, 1%, 1/16W, 0805 | R6, R7, R8, R13 | Vishay CRCW0805-1002F |
1 | Resistor, chip, thick film, 150Ω, 5%, 1/16W, 0805 | R3 | Vishay CRCW0805-151J |
2 | Resistor, chip, thick film, 9.09k, 1%, 1/2W, 2010 | R1, R9 | Panasonic ERJ-12SF9091U |
1 | Resistor, chip, thick film, 18.2k, 1%, 1/16W, 0805 | R5 | Vishay CRCW2010-1822F |
1 | Switch, pushbutton, NO, miniature, surface mount | SW1 | Omron B3S-1000 Digikey SW415-ND |