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硬件電路設(shè)計(jì)之POE供電電路設(shè)計(jì)

CHANBAEK ? 來源:一杯苦Coffee ? 作者:一杯苦Coffee ? 2023-12-07 18:17 ? 次閱讀

1 簡介

PoE(Power over Ethernet)是以太網(wǎng)供電的簡稱。通俗說就是以太網(wǎng)能同時傳輸數(shù)據(jù)和電能,不需要額外的線纜。今天我們主要講述的村田相關(guān)的PoE電源傳輸方案,后續(xù)還會設(shè)計(jì)TI的相關(guān)方案。

圖片

2 PoE組成

POE一般由以下兩個部分組成:

  • PSE(Power Sourcing Equipment):電源設(shè)備,提供電能。
  • PD(Powered Decive):受電設(shè)備,用電設(shè)備,常見有IP攝像頭,交換機(jī)等。

在PoE方案中,

圖片

3 POE協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

PoE的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)主要有一些三種,分別是PoE、PoE+、PoE++。詳見下:

StandardTypeClassPSE's maximum suppling powerPD's maximum powerMain application
PoE IEEE802.3afType1015.4W12.95WNetwork CameraWireless Access PointIP Phone
14W3.84W
27W6.49W
315.4W12.95W
PoE+ IEEE802.3atType2430W25.5WPTZ CameraWireless Access PointIP Video Phone
PoE++ IEEE802.3btType3545W40W4K/8K PTZ CameraWireless Access PointDigital SignageDisplayEdge Computer for Industry
660W51W
Type4775W62W
890W71.3W

4 PoE方案設(shè)計(jì)

今天參考設(shè)計(jì)主要以村田的模組為例,后續(xù)還有設(shè)計(jì)TI的相關(guān)方案。

  • PSE方案

PSE的方案以MYBSS054R6EBF為例,實(shí)物和內(nèi)部框圖見下:

圖片

具體的參數(shù)見下:

Output power (W)Max30W
Vin(V)10.8V to 27V
Vin(V)typ24V
Vout(V)54V
Vout(V)typ54V
Isolation Voltage (V)2250V
Efficiency (%)90.5%
Size(mm)W35.5mm
Size(mm)L22.4mm
Size(mm)T8.9mm
Operatingtemperature(degC)-40℃ to 85℃
Outputs (#)1
Iout(A)Max0.6A
PackageSMD

該模塊的使用方法比較簡單,僅包含四個PIN腳,每個PIN腳的功能如下:

  • PIN1:電源輸入引腳。
  • PIN4:電源輸出引腳;
  • PIN2、PIN3:分別輸入電壓和輸出電壓的參考地。

電路設(shè)計(jì)相對也比較簡單,其中C1為100uF電解電容,C2為33~56uF電解電容。RL為電子負(fù)載。

圖片

  • PD方案

PD的方案以MYBSP0122BABFT為例,實(shí)物和內(nèi)部框圖見下:

圖片

具體的參數(shù)見下:

Output power (W)Max25.5W
Vin(V)37V to 57V
Vin(V)typ48V
Vout(V)12V
Vout(V)typ12V
Isolation Voltage (V)2250V
Efficiency (%)92.5%
Size(mm)W35.5mm
Size(mm)L22.4mm
Size(mm)T10.55mm
Operatingtemperature(degC)-40℃ to 85℃
Outputs (#)1
Iout(A)Max2.125A
PackageSMD

該模塊的使用方法比較簡單,僅包含四個PIN腳,每個PIN腳的功能如下:

  • PIN1:電源輸入正極性。
  • PIN2:檢測以使能引腳。
  • PIN3:PSE在線指示。
  • PIN4:電壓控制。
  • PIN5:電源輸入負(fù)極性,一般為輸出端的參考地。
  • PIN6:電源輸出負(fù)極性,一般為輸入端的參考地。
  • PIN7:電源輸出正極性。

電路設(shè)計(jì)相對比較復(fù)雜,其中C1為0-400uF電解電容,RL為電子負(fù)載,常見的有IP攝像頭,交換機(jī)。

圖片

5 POE的優(yōu)勢

  • 安裝方便

PoE安裝比較比較方便,無需額外的電源線纜。

  • 簡化布線,降低安裝與日常維護(hù)成本

采用 PoE 供電的設(shè)備,由于只需要一根網(wǎng)線便能同時完成供電和傳輸數(shù)據(jù)的作用 ,所以可以避免過多的電源適配器和電纜的連接。還將有助于降低基礎(chǔ)設(shè)施的安裝和日常運(yùn)營成本,因?yàn)榭梢岳矛F(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,所以能夠輕松完成部署,用戶還能通過交換機(jī)集中管理電力輸出節(jié)約成本。

  • 安全可靠

主動 PoE 在設(shè)備接通前會有“握手”測試,確認(rèn)兩者間的兼容性。(在文末有提及具體的原理)此外,面對斷電等突發(fā)狀況,PoE 技術(shù)也能夠提供可靠性保障。例如,對于配備了不間斷供電系統(tǒng)的現(xiàn)代化機(jī)房,使用 PoE 供電的安全攝像頭、門禁系統(tǒng)等設(shè)備不會因電力中斷而被解除安全保護(hù)。

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