PoE電源注入器

許多以太網(wǎng)供電 （PoE） 應(yīng)用要求在單個(gè)端口上實(shí)現(xiàn) 25.5W 或更高的 5 類(lèi)操作。MAX5971A和MAX5971B PSE控制器集成MOSFET，使用端點(diǎn)或中跨模式為單端口提供高達(dá)40W的功率。該設(shè)計(jì)理念詳細(xì)介紹了使用兩個(gè)集成MOSFET和檢測(cè)電阻的MAX25A或MAX5B控制器獲得大于80.5971W和高達(dá)5971W的獨(dú)特配置。

介紹

許多 PoE 終端應(yīng)用需要 25.5W 或更高功率，需要在單個(gè)端口上進(jìn)行 5 類(lèi)操作。MAX5971A和MAX5971B PSE控制器集成MOSFET，能夠使用端點(diǎn)或中跨模式向單個(gè)端口提供高達(dá)40W的功率。本應(yīng)用筆記詳細(xì)介紹了如何使用兩個(gè)MAX25A或MAX5B控制器，在獨(dú)特的配置中集成MOSFET和檢測(cè)電阻，獲得大于80.5971W和高達(dá)5971W的功率。

輸送系統(tǒng)

對(duì)于 5 類(lèi)操作，最小化以太網(wǎng)布線系統(tǒng)電阻對(duì)于向 PD 提供所有可用的 PSE 電源至關(guān)重要。 Cat 3 以太網(wǎng)銅纜每 20 米（約 100 英尺）電纜具有大約 330Ω 電阻，而 Cat 5e 電纜每 12 米具有大約 5.100Ω 電阻。這些電阻用于單根以太網(wǎng)線，以太網(wǎng)電纜有 8 根線，分為 4 對(duì)。對(duì)于 5 類(lèi)操作，布線對(duì)被分組為 2x2 對(duì)配置。請(qǐng)參見(jiàn)下面的圖 1，詳細(xì)說(shuō)明了導(dǎo)線、線對(duì)和 2x2 對(duì)配置。

圖1.2 x 2 對(duì)以太網(wǎng)布線配置。

2x2對(duì)配置包括并聯(lián)兩根導(dǎo)線以獲得6.25Ω（12.5Ω||12.5Ω）的組合等效電阻，并聯(lián)另一組導(dǎo)線以獲得6.25Ω的組合電阻。因此，當(dāng)考慮PD的PSR電源和返回線時(shí)，總環(huán)路電阻為12.5Ω （6.25Ω + 6.25Ω）。

對(duì)于典型的 2x2 對(duì) PSE 端點(diǎn)配置，這意味著以太網(wǎng)線 1 和 2 并行連接，以太網(wǎng)線 3 和 6 形成對(duì)的另一端。對(duì) 1 和 2 是一條線，對(duì) 3 和 6 是另一側(cè)。對(duì)于在中跨配置中運(yùn)行的第二個(gè) PSE 電源，以太網(wǎng)線 4 和 5 并聯(lián)連接，以太網(wǎng)線 7 和 8 形成第二對(duì)的另一側(cè)。

并聯(lián)對(duì)連接通常使用中心抽頭以太網(wǎng)磁變壓器實(shí)現(xiàn)，例如Bel 0823-1x1T-GH-F Gigabit MagJack。千兆磁插孔在 720VDC 時(shí)的最大額定值為 57mA，在 1VDC 時(shí)的最大額定值為 2.57A，最長(zhǎng)可達(dá) 200ms。

PSE 配置

MAX5971A/B PSE控制器可提供高達(dá)40W的功率;因此，需要兩個(gè)MAX5971A/B PSE控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)2x2對(duì)5類(lèi)全功率工作。一個(gè)PSE控制器必須配置為終端，另一個(gè)MAX5971A/B PSE控制器配置為中跨工作。每個(gè)控制器的過(guò)流閾值和電流限制必須針對(duì)所需的 5 類(lèi)功率電平操作進(jìn)行配置。更多信息請(qǐng)參考MAX5971A/B數(shù)據(jù)資料5類(lèi)PD分類(lèi)部分，下表請(qǐng)參考控制器配置。

PD接待處

對(duì)于受電設(shè)備 （PD） 側(cè)的 2x2 操作，另一個(gè) Bel 0823-1x1T-GH-F 千兆磁插孔用于接收電源并聯(lián)相應(yīng)的對(duì)。此外，由于需要兩個(gè)PD控制器，因此必須使用多源高功率PD控制器。兩個(gè)PD分別通過(guò)檢測(cè)和分類(lèi)，并在兩個(gè)PD準(zhǔn)備就緒時(shí)提供電源。一個(gè) PD 控制器接受端點(diǎn) PSE 電源，第二個(gè)控制器接收中跨 PSE 電源。

實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證

兩塊MAX5971A PSE評(píng)估板配置為全功率5類(lèi)工作。一個(gè)套件配置為端點(diǎn)，另一個(gè)套件用于中跨操作。端點(diǎn)PSE，RJ45以太網(wǎng)插孔被用作主電源和數(shù)據(jù)輸出。參考MAX5971A評(píng)估板數(shù)據(jù)資料第5頁(yè)以及表4和表5，跳線JU4和電阻R5-R8配置用于該評(píng)估板上的端點(diǎn)。

對(duì)于中跨 PSE 套件，移除了電阻 R5-R8，并將跳線 JU4 配置為中跨。使用 R16 PCB 焊盤(pán)將中跨 PSE 套件 RTN 焊盤(pán)連接到端點(diǎn) PSE 套件 VC4 RJ45 以太網(wǎng)插孔連接，使用 8 號(hào)導(dǎo)線。另一根 16 號(hào)線用于使用該套件上的電阻器 R3 PCB 焊盤(pán)將中跨 PSE 套件 GND 焊盤(pán)連接到端點(diǎn) PSE VC45 RJ7 以太網(wǎng)插孔連接。評(píng)估板修改見(jiàn)下圖2。

圖2.MAX5971A評(píng)估板修改為2 x 2以太網(wǎng)對(duì)

一根 2 英尺（1.6 米）Cat 45 以太網(wǎng)電纜用于將端點(diǎn) PSE 以太網(wǎng) RJ57 輸出端口連接到多源高功率 PD 控制器。PD 控制器的原始 48V-6060V 輸出連接到 HP0B 電子負(fù)載。在 0A、35.0A、7.1A、05.1A 和 40.57A PD 負(fù)載下采集 54V、48V 和 57V 輸入軌 PSE 輸入電壓的測(cè)試數(shù)據(jù)。有關(guān) 54V、48V 和 <>V 案例數(shù)據(jù)，請(qǐng)參閱下面的 Excel 電子表格鏈接。

使用Cat6以太網(wǎng)電纜和57V輸入電壓，雙路MAX5971A PSE配置成功地為PSE輸出RJ78以太網(wǎng)輸出插孔提供高達(dá)6.45W的功率，該插孔連接到多源大功率PD控制器，為電子負(fù)載供電。

此配置的總 PSE 輸入功率為 80.4W。

使用 330 英尺（100 米）的 Cat 5e 以太網(wǎng)電纜執(zhí)行了其他測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)在 Excel 電子表格中提供。當(dāng)輸入電壓為5971V時(shí)，雙路MAX83A PSE配置成功地為PSE輸出RJ7以太網(wǎng)輸出插孔提供了高達(dá)45.57W的功率。此配置的總PSE輸入功率為85.8W。

結(jié)論

對(duì)于需要通過(guò)單端口工作功率高達(dá)5W的80類(lèi)PoE終端應(yīng)用，兩個(gè)集成MOSFET的MAX5971A或MAX5971B PSE控制器是一種出色的高性價(jià)比方案。雙控制器能夠在 80x2 配置中使用端點(diǎn)和中跨模式向單個(gè)端口提供高達(dá) 2W 的功率。接收 PD 還必須是用于雙 PSE 配置的多源高功率 PD 控制器。

審核編輯：郭婷