高頻小型化POE解決方案

01POE | 簡(jiǎn)介

Silan

以太網(wǎng)供電技術(shù)，簡(jiǎn)稱POE（Power over Ethernet），是供電設(shè)備（PSE）通過(guò)網(wǎng)線向受電設(shè)備（PD）供電的一種方式，去除了傳統(tǒng)供電方式的適配器，簡(jiǎn)化了布線，降低了安裝成本。

下圖是POE應(yīng)用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，士蘭PD及PSE產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于日常生活中的POE場(chǎng)景。

為滿足PD設(shè)備小型化的需求，士蘭為客戶提供了一款更緊湊的高頻PD解決方案SD4951。如下圖是SD4951方案和上一代方案的1:1對(duì)比圖，可以看到整個(gè)方案尺寸減小地非常明顯。

SD4951方案

上一代方案

02高集成度

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如何實(shí)現(xiàn)小型化，首先要想到的是否可以將外圍元器件全部集成到芯片內(nèi)部？是否可以集成PD和DCDC呢?是否可以集成Hot-Swap MOS和DCDC的功率MOS呢？是否可以集成環(huán)路補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)呢？

沒(méi)錯(cuò)，SD4951就是一款這樣的高集成度芯片，而且實(shí)現(xiàn)了超簡(jiǎn)外圍，只用了8個(gè)引腳的ESOP8封裝就實(shí)現(xiàn)了所有功能。

03集成補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)

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傳統(tǒng)的SSR反激拓?fù)湫枰猅L431和光耦構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)還要考慮環(huán)路補(bǔ)償和軟啟動(dòng)電路，線路復(fù)雜，調(diào)試較難。隨著技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了PSR反激拓?fù)?，如下圖省去了TL431和光耦但仍然需要外置補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，工程師還需要通過(guò)調(diào)試補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)來(lái)調(diào)試環(huán)路穩(wěn)定性，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

而SD4951不僅去掉TL431和光耦，同時(shí)也省去了環(huán)路相關(guān)的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，也能實(shí)現(xiàn)環(huán)路的穩(wěn)定。外圍設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，工程師能夠節(jié)約大量的設(shè)計(jì)以及調(diào)試時(shí)間。

傳統(tǒng)SSR反激反饋線路

傳統(tǒng)PSR反激反饋線路

新PSR反激反饋線路

04超小體積變壓器

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在POE電源模塊中，體積最大、價(jià)格最貴的就是變壓器。目前，市面上12W POE模塊大部分采用了EP13變壓器。那如何才能減小變壓器的尺寸呢？且看SD4951是如何實(shí)現(xiàn)的。

SD4951采用最高500KHZ的QR控制方式，大大地減小了變壓器的尺寸，只需要采用EP7變壓器就可以實(shí)現(xiàn)輸出12W功率。

尺寸可以從17.7*13.5*12.3mm^3減小到9.5*8.9*11mm^3。

SD4951 12W采用EP7變壓器

05輸入輸出全陶瓷電容

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傳統(tǒng)POE隔離方案開(kāi)關(guān)頻率不高，除了磁性器件變壓器尺寸較大外，輸入輸出電解容也占據(jù)了主要的空間。

SD4951的控制頻率高達(dá)500KHZ，可以大大減小對(duì)輸入輸出電容值的要求，實(shí)現(xiàn)去電解容，采用全陶瓷電容。對(duì)于12W POE應(yīng)用，輸入電容只需采用2顆1206陶瓷電容，輸出只需采用兩顆0805陶瓷電容，就可以滿足輸出紋波要求。

06結(jié)論

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綜上所述四點(diǎn)優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)了擁有極其簡(jiǎn)單外圍線路的IEEE802.3af隔離型POE方案SD4951，下方就是SD4951方案的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，從而很好地實(shí)現(xiàn)了小型化。

SD4951 POE反激電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

審核編輯：湯梓紅