由于具有以太網(wǎng)供電（PoE）功能的集線器等電源設(shè)備正在興起，PoE的“開(kāi)箱即用”應(yīng)用正在開(kāi)發(fā)中，如網(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)絡(luò)攝像頭，安全訪問(wèn)控制，IP電話，WLAN接入點(diǎn)等。

這些應(yīng)用程序中有許多對(duì)價(jià)格非常敏感，因?yàn)樗鼈兪窍M(fèi)者。要為電源電壓為3.3V或5V的上述受電設(shè)備（PD）提供服務(wù)，必須使用降壓轉(zhuǎn)換器來(lái)降低來(lái)自電源設(shè)備（PSE）的可用輸入電壓。 PSE提供的電源電壓范圍為30V至57V。由于源電壓低于60V，許多PD可以使用低成本的非隔離降壓轉(zhuǎn)換器工作。特色設(shè)計(jì)基于John Betten發(fā)布的理念和Robert Kollman的“柵極驅(qū)動(dòng)方法”擴(kuò)展了電源的輸入范圍（EDN 2003年6月26日），實(shí)現(xiàn)了電平轉(zhuǎn)換器和分立FET驅(qū)動(dòng)器電路。根本區(qū)別在于這里使用的控制器是雙PWM，最大額定電壓為50V。要在高達(dá)57V的電壓下運(yùn)行這種特殊的低成本雙PWM控制器，必須有效地?cái)U(kuò)展其電壓范圍。標(biāo)準(zhǔn)齊納二極管D1的擊穿電壓為12V，用于降低TL1451A的最大電壓。因此，當(dāng)PSE以其最大額定電壓輸出時(shí)，控制器將暴露于45V的最大電壓。當(dāng)施加輸入電壓時(shí)，一旦齊納電壓加上TL1451A的3.6V的UVLO電壓，電流就流過(guò)齊納二極管D1并使能控制電路。因此，施加的電壓必須至少為15.6V才能啟動(dòng)轉(zhuǎn)換器。由Q4（Q7），Q1（Q6）和Q3（Q8）組成的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)級(jí)的源極開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器然后開(kāi)始驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)Q2和Q5。 TL1451A的開(kāi)路集電極輸出切換到低電平狀態(tài)，以打開(kāi)主電源開(kāi)關(guān)Q2（Q5）。由于雙極晶體管Q4（Q7）的基極保持在6.8V且TL1451A的輸出引腳為低電平，電流將流過(guò)Q4（Q7）的集電極 - 發(fā)射極結(jié)。

晶體管Q1（Q6）和Q3（Q8）構(gòu)成NPN/PNP推挽式驅(qū)動(dòng)器，用于快速切換柵極驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)出Q2（Q5）。該驅(qū)動(dòng)電路非常快，因?yàn)闆](méi)有一個(gè)晶體管在飽和模式下工作。這意味著在高壓輸入時(shí)遇到低占空比可以實(shí)現(xiàn)相當(dāng)高的工作頻率。

C13與R32配合使用可形成軟啟動(dòng)電路，以限制主電源的峰值電流開(kāi)關(guān)Q2（Q5）并在開(kāi)啟時(shí)限制輸出電壓的峰值過(guò)沖。在導(dǎo)通期間，C13處于放電狀態(tài)，如果參考電壓VREF將導(dǎo)通，則在死區(qū)時(shí)間控制（DTC）引腳處看到的電壓將幾乎等于VREF。這將迫使控制器將DTC限制為0％。由于R32，電容器C13將被充電，并且DTC節(jié)點(diǎn)將緩慢地降低到地電位，因此緩慢地釋放占空比限制，這產(chǎn)生一種軟啟動(dòng)功能。這允許在Q2（Q5）上使用相當(dāng)小的主電源開(kāi)關(guān)。

明顯的缺點(diǎn)是在輸出短路或嚴(yán)重過(guò)載情況下，主電源開(kāi)關(guān)Q2（Q5）可能會(huì)損壞并可能允許輸入電壓出現(xiàn)在相應(yīng)的輸出引腳上。可以實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)電路來(lái)限制最大輸出電流并保護(hù)開(kāi)關(guān)主電源開(kāi)關(guān)Q2（Q5）。

為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，以太網(wǎng)供電設(shè)備控制器實(shí)現(xiàn)初始化和目前的限制。 TPS2375是一款采用8引腳封裝的PoE PD控制器，具有開(kāi)發(fā)符合IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)的PD所需的所有功能。 TPS2375是第二代PD控制器，具有100V額定值，在返回路徑中具有580m開(kāi)關(guān)，并具有固定的450mA電流限制功能。

圖2中的效率曲線反映了輸出電流總和為32V，42V，48V和57V輸入電壓的公共電流。負(fù)載電流從兩個(gè)輸出成比例增加，直到每個(gè)輸出的相應(yīng)最大值。

圖1：雙降壓轉(zhuǎn)換器使用開(kāi)關(guān)發(fā)射極門(mén)驅(qū)動(dòng)和齊納二極管用于擴(kuò)展控制器輸入電壓工作范圍

圖2：效率曲線反映兩個(gè)輸出電流總和達(dá)到共同電流

組件：

IC1：雙路低成本PWM控制器，TL1451A，德州儀器

產(chǎn)品C1，C7：鋁電容器CLZ系列，47μF，63V，Vishay

C2，C3：陶瓷電容，0.1μF，50V，X7R

樹(shù)脂，C10：鋁電容器CLZ系列，470μF，6.3V，Vishay

C5，C11 ：陶瓷電容，10μF，6.3V，X7R

電容：陶瓷電容，0.1μF，100V，X7R

C8，C9：陶瓷電容，6800pF

C12，C16：陶瓷電容，1μF， 16V，X7R

C13：陶瓷電容，0.1μF，16V，X7R

C15：陶瓷電容器，330pF

C21，C22：陶瓷電容器，100pF

D1：二極管，齊納二極管， 12V，BZX84C12，Vishay

D2：二極管，齊納二極管，6.8V，BZX84C6V8，Vishay

D3，D4：二極管，肖特基，MBRS360T3，半導(dǎo)體器件D5：二極管，TVS，58V， SMAJ58A，Vishay

Q1，Q4，Q6，Q7：雙極，NPN，BC846B，Vishay

Q2，Q5：Mosfet，P溝道，Si2309DS，Vishay

Q3，Q8：Bipo lar，PNP，BC856B，Vishay

R1：33kΩ，1/16W，1％

R2，R12：1kΩ，1/16W，1％

R3：16.5kΩ，1/16W， 1％

R4，R11，R18，R19：100kΩ，1/16W，1％

R5，R6，R8，R9，R15：10kΩ，1/16W，1％

R7， R10：442Ω，1/16W，1％

R13：16.5kΩ，1/16W，1％

R14：10kΩ，1/16W，1％

R17：5.49kΩ，1/16W，1％

R27：4.42kΩ，1/16W，1％

R28：178kΩ，1/16W，1％

R29：24.9kΩ，1/16W，1％

L2：電感，100μH，2.2A，220mΩ，WE-PD XL，74477020，Wurth

L4：電感，47μH，2.7A，100mΩ， WE-PD XL，744770147，Wurth

資源：

* SLVS525 TPS2375 IEEE 802.3af PoE供電設(shè)備控制器

* SLVU108 TPS2375EVM電源 - 以太網(wǎng)供電設(shè)備（PD）評(píng)估模塊

* SLVS024E TL1451A雙脈沖調(diào)制控制電路

* EDN 2003年6月26日;柵極驅(qū)動(dòng)方法擴(kuò)展了電源的輸入范圍