DPA-Switch为应对PoE受电设备设计挑战提供有效解决方案
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2020-10-26
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DPA-Switch为应对为应对PoE受电设备设计挑战提供有效解决方案受电设备设计挑战提供有效解决方案
目前，由以太网供电(PoE)的网络集线器、路由器和交换机获得了广泛利用，因此，OEM制造商正着力研发设计
可从的网络连接端获取工作电源的无线接入点、网络电话(VoIP)和闭路安全摄像机。 为了在新的产品应用中夺
取和保持市场占有率，降低PoE受电设备(PD)中电源级所占用的成本而同时不牺牲可靠性是至关重要的。本文
所提出的解决方案可降低成本并提高PD电源级的可靠和稳定性。
目前，由以太网供电(PoE)的网络集线器、路由器和交换机获得了广泛利用，因此，OEM制造商正着力研发设计可从的网络连
接端获取工作电源的无线接入点、网络电话(VoIP)和闭路安全摄像机。
为了在新的产品应用中夺取和保持市场占有率，降低
对于集成PD电源电路，电源管理IC制造商一般采取下列两种方法之一(参见图1)：
A. 将前端接口电路和一个用于DC-DC转换器(驱动一个分立功率MOSFET)的PWM控制器集成在一片IC上。B. 将一个功率
MOSFET、PWM控制器和用于DC-DC转换器的所有支持电路集成在一片IC上。
第一种方法看来要把大多数电路集成到芯片之中。然而，它不是理想的解决方案，因为接口电路仅仅具有一种可变功能：识别
PD的级别(0, 1, 2或3)。在IC内集成如此简单的电路并未对晶圆面积进行最有成本效益地利用，特别是仅使用几个标准的独立
元件就可以低廉的成本实现的电路，这些独立元件还可在另个新设计中重复使用。
图2显示了两个分立接口电路。左側电路实现一个0级PD，在大批量生产中的成本仅仅为9美分；右侧电路成本为20美分，通
过改变唯一的电阻(R16)的数值，可以把PD分为1、2或3级。
DC-DC转换器比接口电路要复杂得多，因此，第二种方法(图1中B) 如果把支持DC-DC转换需要的所有功能都集成在IC内部的
话，是可以极大地简化设计。
面向PoE应用的电源转换IC
因为直通开关MOSFET的漏极被连接到DC-DC转换器的开关MOSFET的源极，现有办法不能把一切都集成到一颗单片晶圆
上。一些包含多颗晶圆的IC正开始出现，然而，它们可能价格不菲。因此，要么选择把前端和一个PWM控制器集成在一起的
单片芯片，要么选择把PWM控制器、功率MOSFET和相关支持电路集成在一起的单片芯片。
因为设计时间的大半将花在DC-DC转换器上，把常用支持功能集成在所选择的IC之中是至关重要的。下列就是在一款IC中应
包括的集成功能：
过热保护：
安全和高度可靠的DC-DC转换器具有热感测和过热保护。MOSFET开关可能是所有开关转换器中最易发热的器件之一，并且
它是唯一直接受控的有源功率器件，所以，其温度必须被感测出来以提供热保护。当采用分立MOSFET开关的时候，必须安
装热传感器以便它直接与MOSFET接触，这通常需要一些手工安装的步骤。然而，当MOSFET与控制器一道被集成在同一晶
圆上的时候，控制器可以直接感测MOSFET温度。这就省略了把热传感器连接到分立MOSFET时所需要的手工安装步骤。
图1：两个分立接口电路：a) 对0级；b) 对1、2和3级
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