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高頻小型化POE解決方案

杭州士蘭微電子股份有限公司 ? 來源:杭州士蘭微電子股份有限 ? 作者:杭州士蘭微電子股 ? 2022-12-02 11:40 ? 次閱讀
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01POE | 簡介

Silan

以太網(wǎng)供電技術,簡稱POE(Power over Ethernet),是供電設備(PSE)通過網(wǎng)線向受電設備(PD)供電的一種方式,去除了傳統(tǒng)供電方式的適配器,簡化了布線,降低了安裝成本。

下圖是POE應用結構簡圖,士蘭PD及PSE產(chǎn)品已廣泛應用于日常生活中的POE場景。

為滿足PD設備小型化的需求,士蘭為客戶提供了一款更緊湊的高頻PD解決方案SD4951。如下圖是SD4951方案和上一代方案的1:1對比圖,可以看到整個方案尺寸減小地非常明顯。

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SD4951方案

上一代方案

02高集成度

silan

如何實現(xiàn)小型化,首先要想到的是否可以將外圍元器件全部集成到芯片內部?是否可以集成PD和DCDC呢?是否可以集成Hot-Swap MOS和DCDC的功率MOS呢?是否可以集成環(huán)路補償網(wǎng)絡呢?

沒錯,SD4951就是一款這樣的高集成度芯片,而且實現(xiàn)了超簡外圍,只用了8個引腳的ESOP8封裝就實現(xiàn)了所有功能。

03集成補償網(wǎng)絡

Silan

傳統(tǒng)的SSR反激拓撲需要TL431和光耦構成反饋網(wǎng)絡,同時還要考慮環(huán)路補償和軟啟動電路,線路復雜,調試較難。隨著技術的發(fā)展,出現(xiàn)了PSR反激拓撲,如下圖省去了TL431和光耦但仍然需要外置補償網(wǎng)絡,工程師還需要通過調試補償網(wǎng)絡來調試環(huán)路穩(wěn)定性,費時費力。

而SD4951不僅去掉TL431和光耦,同時也省去了環(huán)路相關的補償網(wǎng)絡,也能實現(xiàn)環(huán)路的穩(wěn)定。外圍設計簡單,工程師能夠節(jié)約大量的設計以及調試時間。

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傳統(tǒng)SSR反激反饋線路

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傳統(tǒng)PSR反激反饋線路

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新PSR反激反饋線路

04超小體積變壓器

Silan

在POE電源模塊中,體積最大、價格最貴的就是變壓器。目前,市面上12W POE模塊大部分采用了EP13變壓器。那如何才能減小變壓器的尺寸呢?且看SD4951是如何實現(xiàn)的。

SD4951采用最高500KHZ的QR控制方式,大大地減小了變壓器的尺寸,只需要采用EP7變壓器就可以實現(xiàn)輸出12W功率。

尺寸可以從17.7*13.5*12.3mm^3減小到9.5*8.9*11mm^3。

SD4951 12W采用EP7變壓器

05輸入輸出全陶瓷電容

Silan

傳統(tǒng)POE隔離方案開關頻率不高,除了磁性器件變壓器尺寸較大外,輸入輸出電解容也占據(jù)了主要的空間。

SD4951的控制頻率高達500KHZ,可以大大減小對輸入輸出電容值的要求,實現(xiàn)去電解容,采用全陶瓷電容。對于12W POE應用,輸入電容只需采用2顆1206陶瓷電容,輸出只需采用兩顆0805陶瓷電容,就可以滿足輸出紋波要求。

06結論

Silan

綜上所述四點優(yōu)化,最終實現(xiàn)了擁有極其簡單外圍線路的IEEE802.3af隔離型POE方案SD4951,下方就是SD4951方案的結構簡圖,從而很好地實現(xiàn)了小型化。

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SD4951 POE反激電路結構簡圖

審核編輯:湯梓紅

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原文標題:高頻小型化POE解決方案

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