引言

       IEEE 802.3af 以太網(wǎng)供電 (PoE) 標準于 2003 年 6 月批準通過。此后,，諸如 IP 電話與無線 LAN 接入點等眾多應(yīng)用紛紛開始遵從這一最新標準。PoE 市場中新推出了用于以太網(wǎng)線纜兩端的幾種 PoE 電源控制器,。例如,，TPS2383A 是符合 IEEE 802.3af 標準的控制器，用于線纜的供電設(shè)備 (PSE) 端,，而 TPS2375 則是 IEEE 802.3af 用電設(shè)備 (PD) 控制器,，用于線纜的下行端。上述控制器不僅簡化了 PoE 設(shè)計,，而且還使之更為可靠,，并符合標準。采用 PoE 之后,，越來越多的終端設(shè)備都設(shè)計為可以直接從以太網(wǎng)線纜/RJ-45 連接器獲得電力,。但是，IEEE 802.3af 標準限制 PSE 可提供的功率為 15.4W,，而用于 PD 的功率為 12.95W,。如果應(yīng)用要求的功率大于 IEEE 802.3af 標準允許的量，則設(shè)計人員就要以創(chuàng)造性方法推出標準以外的解決方案,。幸運

的是,，目前市場中提供的器件可用于上述類型的設(shè)計。我們應(yīng)當記住,，這些解決方案要求 PSE 提供更高的功率,，但范圍仍保持在以太網(wǎng)線纜和 RJ-45 連接器的最大安全工作電流之內(nèi)。

       高功率用電設(shè)備

       就符合 IEEE 802.3af 標準的 PD 而言,，所采用的最大 DC 電流為 350mA,，限流為 450mA。為了從 PSE 獲得更高的功率,，我們可用熱插拔控制器實施標準以外的高功率 PD,。我們可采用如圖 1 所示的 TPS2490 實施此類解決方案。工作電流與限流都由電流感應(yīng)電阻器和所選的外部MOSFET 進行外部設(shè)置,。感應(yīng)電阻器RS設(shè)置最大DC限流,，且應(yīng)用應(yīng)選擇外部MOSFET。此外,，通過選擇電阻分壓器 RPROG1 和 RPROG2 來對功率限制特性進行編程,，TPS2490 還可用于保護外部MOSFET（見 TPS2490 數(shù)據(jù)手冊）。正如我們所指出的那樣,，就其從線纜所獲得的功率量以及被檢測為有效 PD 的情況來看,，該解決方案是超出標準之外的,。

圖 1. 帶有標準以外 UVLO 的高功率 PD

       如果我們需要 IEEE 802.3af 標準所定義的有效 PD，那么與 RUV1 及 RUV2并聯(lián)的等效電阻 RDET 就可被設(shè)為約等于 24.9Kohms,。這就能夠滿足標準定義的有效 PD 檢測電阻要求了,。我們還應(yīng)注意，選擇 RUV1 和 RUV2 時應(yīng)滿足所需的通電閾值（見 TPS2490 數(shù)據(jù)手冊）,。

       為了實現(xiàn)符合IEEE 802.3af標準的打開和關(guān)閉輸入閾值電壓,，我們還要添加額外的電路，如圖 2所示,。該電路還可用于編程打開和關(guān)閉閾值,，通過調(diào)節(jié) RUV1、RUV2 以及 RUV3 的電阻值來達到所需范圍,。RUV1 和 RUV2 間的分壓決定了打開上升閾值電壓,，而 RUV1||RUV3 與 RUV2 間的分壓則決定了輸入的關(guān)閉閾值電壓。

圖2. 高功率 PD，帶有符合 IEEE 802.3af 標準的 UVLO（39.4V 上升,，30.6V下降）

       就圖 1 與圖 2 所示的兩個 PD 而言,，F(xiàn)ET 應(yīng)為一個 N 通道 MOSFET，帶有 100V 的漏極額定電壓,。它還應(yīng)具備 20V 的閘極額定電壓以及 2A 或更高的漏極額定電流,。為了通過 PD 前級 (front stage) 獲得更高功率，應(yīng)選擇 RS 的電阻值,，這樣限流就比最大負載電流高出約 20%,。舉例來說，如 PD 最大負載（DC/DC 轉(zhuǎn)換器）為 22W（或最小輸入電壓 44V 上的最大等效負載電流為0.5A）,，則限流可設(shè)為 0.6A,，這就需要把 RS 設(shè)為約 83mW。

       圖 1 和圖 2 所示的解決方案都帶有高側(cè)開關(guān),。眾多應(yīng)用并不關(guān)心使用高側(cè)還是低側(cè)開關(guān),，但有些PD 卻更希望使用低側(cè)開關(guān)。為了配置低側(cè)開關(guān) PD,，需要一個低側(cè) MOSFET 驅(qū)動器,。圖 3 顯示了采用 TPS2399 的解決方案。TPS2399 是一個額定為 100V 的電流斜波熱插拔控制器,，其正好適用于超出標準以外的低側(cè)開關(guān) PD 控制器,。

圖 3. 帶有低側(cè)開關(guān)的高功率 PD

       這種設(shè)計與圖 1 所示幾乎相同，但可采用不同的控制器來處理低側(cè)開關(guān),。由于 TPS2399 控制器有著不同的限流感應(yīng)閾值,，因此感應(yīng)電阻必須不同,，這才能達到與圖 1 所示相同的限流。遵循前面的例子,，限流應(yīng)設(shè)為 0.6A,。就圖 3 所示的應(yīng)用而言，感應(yīng)電阻 RS 應(yīng)大約為 67mW,，而非　83mW,。

       假定圖 1 和圖 3 所示 RDET、RUV1 以及 RUV2 的等效輸入電阻約 25kW,，則以上所有三個解決方案都應(yīng)將 PD 設(shè)置為 0 類，這就可實現(xiàn)從各自的 PSE 獲得最大功率,。

       高功率電源設(shè)備

       根據(jù)設(shè)計,，即便是 PD 可用于獲得更高功率，其也有可能無法得到所需功率,，因為符合 IEEE 802.3af 標準的 PSE 也有功率限制,。如圖 4 所示，采用TPS2383而又符合標準的 PSE 所允許的線纜最大持續(xù)電流僅為 0.35A（或功率為 15.4W,，限流為 0.4A）,，因為電流感應(yīng)電阻為 0.5W（與 IRFD110 串聯(lián)）。允許從源極獲得更高功率的簡單方法就是降低感應(yīng)電阻值,，這樣限流就會變高,。舉例說來，如果要求從 PSE 獲得 19.25W 的功率（而不是從符合標準的 PSE 獲得15.4W）,，則只需將感應(yīng)電阻器的電阻值降低至 0.4W,，這就可向 PSE 輸出上的 RJ-45 連接器提供0.4375A的持續(xù)DC電流（限流 0.5A）。

       以上解決方案符合除額定功率 （或額定電流）以外的所有 PoE 標準,。當然,，如果 IEEE 802.3af兼容性對應(yīng)用不重要，那么我們也可將其他通用熱插拔控制器用于 PSE,。

       結(jié)論

       PSE 向以太網(wǎng)線纜提供比 IEEE 802.3af 標準規(guī)定的更高功率是可能的,，PD 通過適當 PSE 與 PD設(shè)計調(diào)整從線纜獲得更高功率也是有可能的。