IEEE802.3af兼容的单端口、供电设备应用

以太网供电(PoE)技术使供电设备(PSE, 一个交换机/路由或中跨系统)能够将高达15W的功率传输到例如IP电话和无线LAN接入点这样的IEEE802.3af兼容受电设备上。这篇应用笔记描述了如何设计单端口PSE系统来满足IEEE802.3af侦测、分级和电源管理要求。本应用笔记举例中的单端口PSE是用MAX5922A集成芯片来设计的。

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IEEE802.3af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。

MAX5922A电路具有以下特性：
符合IEEE802.3af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

本文来自美信集成产品公司