DEMO測試報(bào)告：TPS23881 4型 4線對(duì) 8通道 PoE PSE控制器

關(guān)于PoE，你了解多少？

以太網(wǎng)供電(PoE)是一種使用數(shù)據(jù)或備用線對(duì)通過以太網(wǎng)電纜向以太網(wǎng)設(shè)備供電的方法。PoE消除了以太網(wǎng)設(shè)備對(duì)電源的需求。PoE的常見應(yīng)用包括安全監(jiān)控?cái)z像頭

、IP電話和無線接入點(diǎn)(WAP)。用于供電的主機(jī)或中跨設(shè)備是電源設(shè)備(PSE)。連接到以太網(wǎng)連接器的負(fù)載是供電設(shè)備(PD)。PSE和PD之間控制負(fù)載功率的PoE協(xié)議由IEEE802.3bt標(biāo)準(zhǔn)定義。在以太網(wǎng)主機(jī)端口、中跨和集線器位置需要使用變壓器將數(shù)據(jù)接入電纜。此外，可以在不影響數(shù)據(jù)信號(hào)的情況下將直流電壓施加到變壓器的中心抽頭。與任何電力傳輸線一樣，此技術(shù)使用相對(duì)較高的電壓（約50V）來保持較低的電流并最小化線路中IR壓降的影響，從而保持向負(fù)載的電力輸送。標(biāo)準(zhǔn)2線對(duì)PoE向1類PD提供大約13W功率，向2類PD提供大約25.5W功率，而標(biāo)準(zhǔn)4線對(duì)PoE將能夠向3類PD提供大約51W功率，向4類PD提供大約71W功率。

2線對(duì)與4線對(duì)功率比較以及新的IEEE802.3bt標(biāo)準(zhǔn)

以前的IEEE802.3at-2009標(biāo)準(zhǔn)把通過2線對(duì)以太網(wǎng)線（通常稱為Alt-A或Alt-B配對(duì)）從PSE（電源設(shè)備）提供電力的PoE電力輸送能力從15.4W（通常稱為.af或1類PoE）擴(kuò)展到30W（.at或2類PoE）。IEEE802.3bt標(biāo)準(zhǔn)通過支持在ALT-A和ALT-B配對(duì)上并行提供電力，進(jìn)一步將從PSE輸送電力的能力擴(kuò)展到高達(dá)90W。新標(biāo)準(zhǔn)中還創(chuàng)建了兩個(gè)新的PoE設(shè)備“類型”。3類PSE設(shè)備能夠通過4線對(duì)電纜提供高達(dá)60W的電力，或通過2線對(duì)電纜提供30W的電力，同時(shí)支持新的MPS要求。4類PSE設(shè)備能夠通過4線對(duì)電纜提供高達(dá)90W的電力。為了支持所有這些配置，TPS23881采用完全可配置的設(shè)計(jì)。

新標(biāo)準(zhǔn)還更新了維持功率特征（即MPS）要求。在該標(biāo)準(zhǔn)的前一版本中，僅當(dāng)PD（供電設(shè)備）電流在每300ms至400ms有至少60ms的時(shí)間超過10mA時(shí)，才要求PSE維持端口上的功率。新版本將這些要求減小為每320ms至400ms有6ms，從而將維持PoE功率的最小功率要求降低了近9/10。

二、關(guān)于TPS23881控制器

TPS23881是一款8通道電源設(shè)備(PSE)控制器，旨在按照IEEE802.3bt標(biāo)準(zhǔn)向以太網(wǎng)電纜提供電力。這八個(gè)單獨(dú)的電源通道可以按2線對(duì)（單通道）或4線對(duì)（雙通道）PoE端口的任意組合進(jìn)行配置。PSE控制器可以檢測具有有效特征的供電設(shè)備(PD)，根據(jù)其分級(jí)確定設(shè)備的電源要求并進(jìn)行供電。

TPS23881在TPS23880的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，減小了電流感應(yīng)電阻，提供了更精確的可編程功率限制、電容測量以及通過ROM運(yùn)行的功能。TPS23881還與ti的FirmPSE系統(tǒng)固件兼容，該固件提供了一種完全可配置的解決方案，用于控制系統(tǒng)中可提供多達(dá)48個(gè)4線對(duì)poe電源端口的多個(gè)TPS23881器件。

各端口專用ADC可提供持續(xù)的端口電流監(jiān)控和執(zhí)行并行分級(jí)測量的功能，以實(shí)現(xiàn)更短的端口開啟時(shí)間。±2.5%精度的可編程端口電源限制提供了將最大功率從90W擴(kuò)展到125W以上。

200mΩ電流感應(yīng)電阻器和外部FET架構(gòu)使設(shè)計(jì)能夠平衡尺寸、效率、散熱和解決方案成本要求。

1、特征

?適用于3型或4型以太網(wǎng)供電應(yīng)用的IEEE802.3btPSE解決方案

?八個(gè)獨(dú)立的PSE通道

?可選電阻器自主運(yùn)行

–無需外部MCU

?與TI的FirmPSE系統(tǒng)固件兼容

?SRAM可編程存儲(chǔ)器

?可編程功率限制精度±2.5%

?200mΩ電流感應(yīng)電阻器

?傳統(tǒng)PD電容測量

?可選的2線對(duì)或4線對(duì)端口功率分配

–15.4W、30W、45W、60W、75W或90W

?單一特征和雙特征PD兼容性

?各端口專用的14位積分電流ADC

–用于直流斷開的抗噪MPS

–2%電流感應(yīng)精度

?1位或3位快速端口關(guān)斷輸入

?Auto-class發(fā)現(xiàn)和功率測量

?浪涌和操作折返保護(hù)

?靈活的處理器控制運(yùn)行模式

–自動(dòng)、半自動(dòng)和手動(dòng)/診斷

?各端口電壓監(jiān)控和遙測

?–40°C至+125°C工作溫度

?超低阿爾法(ULA)封裝(TPS23881A)

2、器件比較表

4線對(duì)PSE器件之間的主要差異

三、FirmPSE：PSE系統(tǒng)固件解決方案

（TPS23881/TPS23882+msp430F5234/39）

1、特征

?系統(tǒng)級(jí)電源預(yù)算和端口優(yōu)先級(jí)

?通過HOSTCPU接口的每端口完全可配置性?多電源監(jiān)控

?可選的4對(duì)和2對(duì)PoE端口設(shè)置

?UART/I2C主機(jī)通信接口

?按需PoE系統(tǒng)和端口遙測回讀

?重啟電源后自動(dòng)TPS23881SRAM加載

?支持來自主機(jī)的LLDP電源協(xié)商

?支持基于PHY的舊版檢測命令

2、優(yōu)勢(shì)

?優(yōu)化系統(tǒng)性能，最多支持96個(gè)通道

?允許使用較小的電源
?無需PSE驅(qū)動(dòng)程序軟件開發(fā)

3、應(yīng)用領(lǐng)域

?企業(yè)交換機(jī)和路由器

?SOHO路由器

?PoE直通系統(tǒng)

?網(wǎng)絡(luò)錄像機(jī)（NVR）

?以太網(wǎng)集線器

四、PSE系統(tǒng)軟件靈活性

可配置性的手段（＃端口，功率預(yù)算等）

UART/I2C/SPI接口（主機(jī)CPU+MCU）

——Microsemi/SiLabs/Broadcom模型

——通過UART/I2C/SPI提供主機(jī)CPU可配置性

軟件文件（GUI+MCU）

——Microsemi/SiLabs/Broadcom模型 ——通過GUI生成配置文件

引腳I / O可編程性

——將PinI/O映射到預(yù)定義的軟件變量 ——提供了用于主機(jī)CPU/MCU少的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的選項(xiàng)

共享內(nèi)存（僅主機(jī)CPU）

——帶通用內(nèi)存的主機(jī)CPU上的嵌入式MCU

五、MarvellvsFirmPSE