MP8017簡(jiǎn)介：超小尺寸IEEE 802.3AF POE PD解決方案

MP8017簡(jiǎn)介：超小尺寸 IEEE 802.3AF POE PD 解決方案

概述

以太網(wǎng)供電 (PoE) 設(shè)備的發(fā)展使設(shè)備功能更多、尺寸更小、設(shè)計(jì)也更簡(jiǎn)單。本文將介紹一種PD解決方案， MP8017 。該方案兼容 IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)、尺寸超小，同時(shí)具有較少數(shù)量的外部元器件。

什么是POE？

PoE 是指可以通過(guò)網(wǎng)線由供電設(shè)備 (PSE) 向 PD 供電。相較于傳統(tǒng)的適配器供電方式，PoE具備以下優(yōu)勢(shì)：

成本低

安裝簡(jiǎn)便

遠(yuǎn)程控制非常方便

兼容性高

PoE 設(shè)備應(yīng)用架構(gòu)簡(jiǎn)單，現(xiàn)已成為人們?nèi)粘Ｊ褂玫?a target="_blank">產(chǎn)品中不可或缺的一部分（見(jiàn)圖 1）。

圖1: PoE應(yīng)用架構(gòu)

MP8017 簡(jiǎn)介

隨著PoE電源的廣泛應(yīng)用，對(duì)高品質(zhì)電源和復(fù)雜設(shè)備需求也不斷攀升。MPS 一直致力于 PoE 的應(yīng)用研發(fā)，我們提供的 MP8017可以明顯改進(jìn)傳統(tǒng)的解決方案。圖 2 顯示了采用 MP8017實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)化反激電路。

圖2: MP8017 PoE反激電路

圖 3展示了MP8017 如何 優(yōu)化 PoE 反激電路的六個(gè)模塊。

圖 3：PoE 反激電路功能框圖

全集成解決方案

為實(shí)現(xiàn)緊湊型電源解決方案，該芯片中集成了一個(gè) PD、一個(gè)DC/DC 變換器和一個(gè)熱插拔功率 MOSFET。由于外部元件較少，該方案減少了 PCB 空間并縮短了設(shè)計(jì)周期。MP8017 采用超小尺寸 QFN-19 (3mmx4mm) 封裝。

先進(jìn)的反饋網(wǎng)絡(luò)

傳統(tǒng)反激電路通常需要 TL431、光耦合器反饋網(wǎng)絡(luò)、環(huán)路補(bǔ)償和軟啟動(dòng)電路。隨著新型反激式解決方案的開(kāi)發(fā)，又出現(xiàn)了原邊反饋法，但這種方法通常包括輔助繞組。

MP8017 采用的先進(jìn)反饋法則無(wú)需輔助繞組； 相反，它可以直接對(duì)輸出電壓 (VOUT)進(jìn)行采樣。這種方法有諸多優(yōu)點(diǎn)，包括：

簡(jiǎn)化的設(shè)計(jì)電路，變壓器無(wú)需輔助繞組

變壓器成本降低

附加的電源繞組可纏繞在同一磁芯上，以降低阻抗并實(shí)現(xiàn)更高效率

圖 5 顯示了 MP8017 的采樣反饋模式。

圖 5：MP8017 的采樣反饋模式

超小尺寸變壓器

變壓器通常是整個(gè)系統(tǒng)中昂貴且體積最大的設(shè)備。目前市場(chǎng)上的 12W 應(yīng)用通常采用 EP13 變壓器。

但MP8017 只需一個(gè) EP7 變壓器，這大大降低了變壓器體積以及價(jià)格。因?yàn)镸P8017 具有兩個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)更小、更便宜的變壓器：

無(wú)需輔助繞組，因此可減少變壓器繞組

高達(dá) 650kHz 的開(kāi)關(guān)頻率 (fSW) 也可減少變壓器繞組數(shù)量

圖 6 顯示了 EP13 和 EP7 變壓器的尺寸差異。MP8017 實(shí)現(xiàn)的12W 應(yīng)用只需采用 EP7 變壓器。

圖 6：MP8017 7采用 EP7 變壓器實(shí)現(xiàn)12W 應(yīng)用

最小輸入和輸出電容

PoE設(shè)備的頻率一般在250kHz左右，它需要電解電容來(lái)降低紋波。MP8017 的頻率最高可達(dá)650kHz，可大大降低對(duì)輸入輸出電容的要求。對(duì)于 12W 應(yīng)用，兩個(gè)陶瓷電容 (0805) 就足夠了。 MP8017 的高效布線降低了電流峰值和ESR 或布線電阻引起的紋波。

出色的EMI設(shè)計(jì)

優(yōu)化 EMI 以通過(guò) EMI 標(biāo)準(zhǔn)對(duì) PoE 設(shè)備來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。因?yàn)榉醇な浇鉀Q方案通常會(huì)需要一個(gè)共模 (CM) 電感來(lái)提高 EMI 性能，而CM 電感是一種昂貴的大型器件。

MP8017 提供頻率抖動(dòng)功能以及更平滑的 SW 波形來(lái)應(yīng)對(duì)EMI 性能挑戰(zhàn)。頻率抖動(dòng)功能可降低 EMI 峰值（見(jiàn)圖 7）。

圖 7：MP8017 的頻率抖動(dòng)功能可降低 EMI 峰值

圖 8 顯示出 MP8017 平滑的 SW 波形如何衰減EMI干擾源。

圖 8：MP8017平滑的 SW 波形對(duì) EMI 源的衰減

優(yōu)化的緩沖鉗位電路

在反激式應(yīng)用中，RCD 通常用作鉗位電路，以降低 SW 峰值電壓并吸收漏感能量。但該電路存在兩個(gè)問(wèn)題：

SW會(huì)產(chǎn)生諧振，這對(duì)EMI有不利影響。

漏感能量消耗之后，會(huì)對(duì)系統(tǒng)效率產(chǎn)生負(fù)面影響。

為緩解這些問(wèn)題，MP8017采用了有源鉗位控制（見(jiàn)圖 9）。

圖 9：MP8017 的有源鉗位電路

結(jié)論

MP8017 的開(kāi)發(fā)基于對(duì)PoE 電源不斷增長(zhǎng)的需求。采用MP8017 ，設(shè)計(jì)人員可以有效地優(yōu)化 PoE 反激電路中的六大模塊。憑借著高集成度、更少的外部元件、更小尺寸和有源鉗位控制等特性，這款反激式變換器正在引領(lǐng)整個(gè)行業(yè)的 PoE 發(fā)展趨勢(shì)。

審核編輯：湯梓紅