电源技术中的可提供13W到70W功率的PoE+电路设计指南
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2020-11-07
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电源技术中的可提供电源技术中的可提供13W到到70W功率的功率的PoE+电路设计指南电路设计指南
以太网供电(PoE+)应用目前遵循IEEE标准802.3af，它即将在今年的第二季度被802.3at(PoE+)所替代，新的
PoE+标准将可为用电设备(PD)提供大约2倍的功率。本文提出一个简单的工作在PoE+功率级(30W)的PD电路，
它借助了一个外部MOSFET和一个针对旧版802.3af标准设计的控制器。讨论内容覆盖了尚未正式公布的新的
802at标准对PD的要求，以及将现有的802.3af控制器(MAX5941B)扩展用于PoE+ PD的好处。本文还包含了对
3.3V输出、30W用电设备的一些测试结果，如效率、输出纹波、动态响应和输入浪涌电流的限制。 迅速增
长的PoE应用现在要求高出
以太网供电(PoE+)应用目前遵循IEEE标准802.3af，它即将在今年的第二季度被802.3at(PoE+)所替代，新的PoE+标准将
可为用电设备(PD)提供大约2倍的功率。本文提出一个简单的工作在PoE+功率级(30W)的PD电路，它借助了一个外部
MOSFET和一个针对旧版802.3af标准设计的控制器。讨论内容覆盖了尚未正式公布的新的802at标准对PD的要求，以及将现
有的802.3af控制器(MAX5941B)扩展用于PoE+ PD的好处。本文还包含了对3.3V输出、30W用电设备的一些测试结果，如效
率、输出纹波、动态响应和输入浪涌电流的限制。
迅速增长的PoE应用现在要求高出目前802.3af标准(12.95W)支持的功率级别。为了满足这一要求，IEEE于2005年9月开
始于制定一个新标准(802.3at)，它将通过以太网电缆提供的功率扩大到至少30W。不过，在等待802.3at标准被正式批准的同
时，业界需要“准PoE+”电路来满足当前应用的实际需求。
因此，本文提出了一个基于上面提及的PoE控制器(MAX5941B)的准PoE+ PD电源电路，如图1所示。它能够满足许多
PoE+应用对更高功率的要求，并保持了与802.3af标准的后向兼容性。通过简单地增加一个外部MOSFET，你可以将PD接口
的功率从802.3af标准的级别增加到802.3at PD的最大功率(70W)以上。下面将讨论PoE+的要求、MAX5941B的性能特点以及
如何为PD提供一个3.3V输出的30W电源。
图1：基于MAX5941B的准PoE+ PD电源电路可在3.3V输出电压下提供30W功率。
PoE+的要求
IEEE 802.3at标准建议的一些目标如下：
1. 802.3at应当遵循802.3af标准中有关的电源安全性规则和限制。
2. 802.3at PSE必须后向兼容802.3af，它应当能够为802.3af和802.3at PD供电。
3. 802.3at PSE能够为PD提供实际允许的最大功率(最少30W)。
4. 当连接到一个早期的802.3af PSE时，802.3at PD能够向用户指出需要一个802.3at PSE。
802.3at PD必须能够被802.3at PSE识别出来、检测出来和供电，还应当能为其下游负载提供足够的功率。为了适应新的
802.3at功率要求，目前的PD控制器面临以下问题和设计挑战：
1. Class 4 PD分级。
2. 这些控制器的内部PD接口隔离开关不能处理高出设计最大值12.95W的功率级别。
3. 许多目前PD控制器设定的电流限制低于802.3at要求的功率级别。
幸运的是，MAX5941B控制器只需对外部元件做很少的改动就能够为“准PoE+ ”PD提供高达70W的功率。为了满足PoE系
统中的PD供电需求，它集成了一个完整的带PD接口的802.3af电源IC，和适用于隔离或非隔离电源设计中的反激或正激转换
器的紧凑DC/DC PWM控制器。
MAX5941B控制器可满足以下PoE+要求:
1. Class4 PD分级：该控制器已经包含了针对Class4 PD分级的规定，你仅需要改变外部分级设置电阻值。
2. PD接口隔离开关的额定功率：所有现有的PD控制器都包含一个MOSFET，它用于在检测和分级的启动协议期间隔离
PD。由于这个MOSFET设计针对802.3af规定的功率级(高达12.95W)，因此低于802.3at应用的功率等级。
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