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高频小型化POE解决方案

杭州士兰微电子股份有限公司 来源:杭州士兰微电子股份有限 作者:杭州士兰微电子股 2022-12-02 11:40 次阅读

01POE | 简介

Silan

以太网供电威廉希尔官方网站 ,简称POE(Power over Ethernet),是供电设备(PSE)通过网线向受电设备(PD)供电的一种方式,去除了传统供电方式的适配器,简化了布线,降低了安装成本。

下图是POE应用结构简图,士兰PD及PSE产品已广泛应用于日常生活中的POE场景。

为满足PD设备小型化的需求,士兰为客户提供了一款更紧凑的高频PD解决方案SD4951。如下图是SD4951方案和上一代方案的1:1对比图,可以看到整个方案尺寸减小地非常明显。

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SD4951方案

上一代方案

02高集成度

silan

如何实现小型化,首先要想到的是否可以将外围元器件全部集成到芯片内部?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?是否可以集成环路补偿网络呢?

没错,SD4951就是一款这样的高集成度芯片,而且实现了超简外围,只用了8个引脚的ESOP8封装就实现了所有功能。

03集成补偿网络

Silan

传统的SSR反激拓扑需要TL431和光耦构成反馈网络,同时还要考虑环路补偿和软启动电路,线路复杂,调试较难。随着威廉希尔官方网站 的发展,出现了PSR反激拓扑,如下图省去了TL431和光耦但仍然需要外置补偿网络,工程师还需要通过调试补偿网络来调试环路稳定性,费时费力。

而SD4951不仅去掉TL431和光耦,同时也省去了环路相关的补偿网络,也能实现环路的稳定。外围设计简单,工程师能够节约大量的设计以及调试时间。

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传统SSR反激反馈线路

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传统PSR反激反馈线路

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新PSR反激反馈线路

04超小体积变压器

Silan

在POE电源模块中,体积最大、价格最贵的就是变压器。目前,市面上12W POE模块大部分采用了EP13变压器。那如何才能减小变压器的尺寸呢?且看SD4951是如何实现的。

SD4951采用最高500KHZ的QR控制方式,大大地减小了变压器的尺寸,只需要采用EP7变压器就可以实现输出12W功率。

尺寸可以从17.7*13.5*12.3mm^3减小到9.5*8.9*11mm^3。

SD4951 12W采用EP7变压器

05输入输出全陶瓷电容

Silan

传统POE隔离方案开关频率不高,除了磁性器件变压器尺寸较大外,输入输出电解容也占据了主要的空间。

SD4951的控制频率高达500KHZ,可以大大减小对输入输出电容值的要求,实现去电解容,采用全陶瓷电容。对于12W POE应用,输入电容只需采用2颗1206陶瓷电容,输出只需采用两颗0805陶瓷电容,就可以满足输出纹波要求。

06结论

Silan

综上所述四点优化,最终实现了拥有极其简单外围线路的IEEE802.3af隔离型POE方案SD4951,下方就是SD4951方案的结构简图,从而很好地实现了小型化。

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SD4951 POE反激电路结构简图

审核编辑:汤梓红

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原文标题:高频小型化POE解决方案

文章出处:【微信号:杭州士兰微电子股份有限公司,微信公众号:杭州士兰微电子股份有限公司】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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