從PoE過(guò)渡至PoE+的設(shè)計(jì)方案

　　在設(shè)計(jì)下一代PSE時(shí)，應(yīng)選擇一個(gè)能夠提供較高功率級(jí)、執(zhí)行新的分級(jí)機(jī)理、提供一個(gè)能夠高效輸送功率的可靠PoE系統(tǒng)的PSE控制器。LTC4266具有極低的熱耗散，因而與那些集成了不太魯棒、且RDS(ON)通常較高的MOSFET的PSE控制器相比，其應(yīng)用方案的熱設(shè)計(jì)得到了顯著簡(jiǎn)化。LTC4266支持外部MOSFET，而且如果某個(gè)端口由于MOSFET失效發(fā)生故障，這種失效也不會(huì)產(chǎn)生“骨牌”效應(yīng)而導(dǎo)致相鄰?fù)ǖ朗艿綘窟B。而這一點(diǎn)恰好是采用內(nèi)部MOSFET時(shí)所擔(dān)心的。LTC4266的準(zhǔn)確度允許采用低價(jià)值的檢測(cè)電阻器。更重要的是，在管理線路電流和電壓時(shí)還可采用低RDS(ON) MOSFET。由于阻值可以低至0.25Ω(對(duì)于檢測(cè)電阻器)和0.09Ω(對(duì)于MOSFET)，因而它的最大總通道電阻僅為其他PSE控制器的一半。這樣，熱耗散的顯著降低，使得設(shè)計(jì)師能在未使用散熱器的情況下輕松、可靠地使用LTC4266。

　　采用凌力爾特完全符合IEEE802.3at標(biāo)準(zhǔn)的四通道PSE控制器的供電設(shè)備已經(jīng)投入使用?？稍诿總€(gè)端口上提供30W功率的中跨和端跨設(shè)備目前已有現(xiàn)貨供應(yīng)。對(duì)于那些不愿意勞心費(fèi)力地從零開(kāi)始設(shè)計(jì)的PSE設(shè)計(jì)師而言，由諸多供應(yīng)商(包括Molex、Tyco和Belfuse公司)提供的新型PoETec PSE ICM (集成化連接器模塊)是一種理想的8端口和12端口替代解決方案(采用了LTC4266PSE控制器)。

　　PoE+ PD設(shè)計(jì)方案

　　PD側(cè)的802.3af至802.3at的過(guò)渡會(huì)稍簡(jiǎn)單一些，或者至少設(shè)計(jì)師所需考慮變更的元件較少，這是因?yàn)榭赡苄枰?jí)的僅有橋式整流元件、PD控制器、DC/DC控制器和變壓器，就基本可以滿足這PD負(fù)載的功率要求。相比于PSE，熱耗散在PD中并不是大問(wèn)題，但仍需要優(yōu)先考慮功率效率。設(shè)計(jì)師還必須決定一個(gè)PD是否將能夠支持來(lái)自墻上適配器的輔助電源，或是否需要對(duì)PD負(fù)載進(jìn)行隔離。與PSE升級(jí)至PoE+時(shí)相似，PD設(shè)計(jì)是否成功在很大程度上取決于PoE+ PD控制器。

　　為最大限度地提升PD的效率，必須做出某些關(guān)鍵決定。對(duì)于隔離型設(shè)計(jì)，最好避免使用轉(zhuǎn)換器反饋環(huán)路中常用的光耦合器。不過(guò)，最重要的決定或許是選擇一個(gè)可實(shí)現(xiàn)這些高效率方法的靈活PD控制器。作為一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，凌力爾特的LTC4269為隔離型設(shè)計(jì)提供的效率水平達(dá)到了令人難忘的94%。

　　LTC4269是一款完全符合IEEE802.3at標(biāo)準(zhǔn)的PD控制器，而且是LTC4266的配套器件(見(jiàn)圖2)。LTC4269是一款具有一個(gè)集成開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的全功能PD控制器，并具有低至16V的輔助電源支持能力。盡管802.3at標(biāo)準(zhǔn)將PD功率的上限值規(guī)定為25.5W，但LTC4269并未設(shè)定電流限值，且能方便地提供30W以上的功率，從而造就了專有的功率級(jí)，并為實(shí)現(xiàn)超出PoE+標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍以外的PD功能開(kāi)辟了道路。LTC4269的可靠性通過(guò)集成一個(gè)魯棒型100V熱插拔(Hot Swap)MOSFET得到了增強(qiáng)。該MOSFET負(fù)責(zé)在檢測(cè)和分級(jí)期間對(duì)PD控制器和DC/DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行隔離，并提供100mA的浪涌電流，以便在采用任何PSE的情況下實(shí)現(xiàn)平滑的上電變換。

　　為優(yōu)化PD設(shè)計(jì)，LTC4269提供了兩種版本。這兩種版本之間的差異在于所使用的特殊開(kāi)關(guān)電源。LTC4269-1集成了一個(gè)同步反激式控制器，而LTC4269-2則集成了一個(gè)同步正激式控制器。反激式轉(zhuǎn)換器提供了一種低元件數(shù)目設(shè)計(jì)，其優(yōu)點(diǎn)是可通過(guò)簡(jiǎn)單地增加繞組來(lái)獲得額外的輸出，而正激式控制器則可在較高的負(fù)載電流條件下提供略優(yōu)于反激式控制器的效率。在這兩種場(chǎng)合中，同步整流均提供較高的輸出功率、提升的轉(zhuǎn)換效率和改善的交叉調(diào)節(jié)性能(在具有多個(gè)輸出的應(yīng)用中)等好處。此外，在低噪聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，還可以使控制器同步至一個(gè)外部振蕩器。

　　還有一點(diǎn)值得注意的是，LTC4269-1采用了凌力爾特公司的專利No-Opto(無(wú)光隔離器)反饋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以在無(wú)需增設(shè)光隔離器電路的情況下提供完整的IEEE802.3隔離(見(jiàn)圖3)。這消除了執(zhí)行光耦合器反饋的缺點(diǎn)，包括由于光耦合器容差所導(dǎo)致的易變環(huán)路增益、高溫敏感性和較高的成本。反饋環(huán)路中使用的傳統(tǒng)光耦合器和并聯(lián)穩(wěn)壓器被現(xiàn)有變壓器上的一個(gè)附加繞組所取代，旨在改善穩(wěn)壓性能和效率并簡(jiǎn)化電路。

　　本文小結(jié)

　　PoE+標(biāo)準(zhǔn)為業(yè)已確立的PoE網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了更高功率和更好的分級(jí)方法。為與PoE+標(biāo)準(zhǔn)相符，一個(gè)PSE必須為數(shù)據(jù)或備用線對(duì)提供30W功率，而一個(gè)PD在RJ45連接器輸入端上所吸取的功率一定不得超過(guò)25.5W。符合PoE+標(biāo)準(zhǔn)的PSE必須能夠執(zhí)行單事件硬件分級(jí)，而新型兩事件分級(jí)和LLDP數(shù)據(jù)層分級(jí)則是可任選的高功率分級(jí)機(jī)理。在受電設(shè)備側(cè)，PD必須要能夠?qū)墒录旨?jí)(由PD控制器)和LLDP(由PD微處理器)做出響應(yīng)。PoE+兼容型設(shè)計(jì)方案已經(jīng)投入使用。

　　凌力爾特的LTC4266和LTC4269是率先面市的新型PoE+設(shè)計(jì)，它們的推出使得PSE和PD制造商能生產(chǎn)出下一代設(shè)備。凌力爾特積極參與IEEE802.3at特別工作組的相關(guān)工作，并正在開(kāi)發(fā)更多符合IEEE802.3at標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。表1完整地列出了凌力爾特發(fā)布的PoE+器件。這些新產(chǎn)品將為凌力爾特現(xiàn)有的PD產(chǎn)品提供一條引腳兼容型升級(jí)途徑，旨在實(shí)現(xiàn)至PoE+新標(biāo)準(zhǔn)的平穩(wěn)過(guò)渡。凌力爾特的產(chǎn)品將繼續(xù)提供堅(jiān)固型設(shè)計(jì)和經(jīng)過(guò)實(shí)地應(yīng)用驗(yàn)證的可靠性，并得到豐富技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的有力支持，而這是通過(guò)多年設(shè)計(jì)面向眾多應(yīng)用的PoE產(chǎn)品積累起來(lái)的。