發布日期：2022-04-20 點擊率：77
POE （Power Over Ethernet）指的是在現有的以太網Cat.5布線基礎架構不作任何改動的情況下，在為一些基于IP的終端（如IP電話機、無線局域網接入點AP、網絡攝像機等）傳輸數據信號的同時，還能為此類設備提供直流供電的技術。POE技術能在確保現有結構化布線安全的同時保證現有網絡的正常運作，最大限度地降低成本。IEEE 802.3af標準是基于以太網供電系統POE的新標準，它在IEEE 802.3的基礎上增加了通過網線直接供電的相關標準，是現有以太網標準的擴展，也是第一個關于電源分配的國際標準。為了在新的產品應用中奪取和保持市場占有率，降低PoE受電設備（PD）中電源級所占用的成本而同時不犧牲可靠性是至關重要的。
反激式是以太網供電 (PoE) 受電設備 (PD) 設計中最常用的隔離式 DC/DC 轉換器，可為無線接入點、IP 電話和安全攝像頭等許多基于以太網的產品提供高達 25.5W 的功率。
圖 1 顯示了一個簡單的反激式功率級。當初級開關打開時，反激式首先對磁化電感充電并將能量存儲在電源變壓器的氣隙中。當初級開關關閉時，勵磁電感使電壓反向并使二極管正向偏置，從而將能量輸送到負載。
圖 1：反激式轉換器功率級
使用反激式的好處是它的簡單性和易于設計，這使其成為一種低成本的解決方案。然而，由于高峰值和 RMS 電流，反激中的 MOSFET 和輸出整流二極管具有高傳導損耗，從而導致效率相對較低。適用于 POE 應用的4 類成本優化反激式轉換器 TI 設計參考設計(PMP6812) 演示了如何在低成本、簡單的二極管整流反激式解決方案中使用TPS23754 PoE PD，以在 25W 下實現 86% 的效率。請注意，參考設計具有 12V 輸出，其效率將高于 5V 輸出。相比之下，5V 輸出二極管整流反激在此功率范圍內可產生約 80% 的效率。
TPS23754和TPS23756設備具有以太網供電（PoE）組合。電源-設備（PD）接口和電流模式DC-DC控制器，專為隔離轉換器優化。PoE接口支持IEEE 802.3at標準。
TPS23754和TPS23756支持多種輸入電壓O型環選項，包括最高電壓、外部適配器首選項和PoE首選項。這些功能允許設計者確定在所有條件下哪個電源將承載負載。
PoE接口具有新的擴展硬件分類，這是根據IEEE 802 3at與大功率中跨電源設備（PSE）兼容所必需的。檢測特征引腳也可用于強制PoE電源斷電。可使用單個電阻器將分類編程為任何定義類型。
DC-DC控制器具有兩個具有可編程死區時間的互補柵極驅動器，這簡化了有源箝位正激變換器的設計或高效反激拓撲的優化柵極驅動器。如果需要單個MOSFET拓撲，可以禁用第二個柵極驅動器。控制器還具有內部軟啟動、自舉啟動源、電流模式補償和78%的最大占空比。一個可編程和同步振蕩器允許設計優化的效率，并簡化了控制器的使用，以升級現有的電源設計。精確的可編程消隱（具有默認周期）簡化了通常的電流檢測濾波器設計權衡。
TPS23754裝置具有15-V轉換器啟動，而TPS23756裝置具有9-V轉換器啟動。TPS23754-1將PPD引腳替換為無連接，以增加引腳間距。
在同步反激式轉換器中，二極管被低 RDSon MOSFET（圖 1 中的 S同步）取代，以顯著降低傳導損耗，從而大大提高效率，這是大功率 PoE 應用所需要的。同步反激的常見實現是一種自驅動拓撲，它向電源變壓器添加一個繞組以生成同步柵極驅動信號。例如，TPS23751EVM是一種自驅動同步反激式 PoE PD 解決方案，它使用TPS23751在 25W 時實現 90% 的轉換器效率。
隨著具有特殊功能（例如，安全攝像頭的傾斜、平移和縮放）的 PoE 設備變得越來越復雜，傳輸到 PoE PD 的功率（盡可能多的功率）必須轉換為負載的功率。因此，任何額外的效率百分比都是可取的。
無需切換（雙關語）到有源鉗位正激轉換器等不同的拓撲結構，驅動同步反激式是一種可行的解決方案。DC/DC 控制器的柵極驅動信號（很多時候位于 PoE PD IC 內部）不是在反激變壓器上使用額外繞組，而是通過柵極驅動變壓器驅動同步 FET。現在，您可以消除自驅動方法中存在的直通損失量。結果是整體上更高效的反激式設計。
適用于 PoE PD 應用的4 類高效驅動反激式轉換器 (5V/5A) TI Designs 參考設計(TIDA-00617) 是一種驅動同步反激式 PoE PD 解決方案，它使用 TPS23751 在 25W 下實現 93% 的轉換器效率。
圖 2：在 PoE PD 應用中實現的三種反激式拓撲的相對效率
圖 2 顯示了三種不同反激配置的 4 類功率水平的相對效率。
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