PoE交換機的電源管理解決方案

概述

越來越多的現代設備開始采用PoE（以太網供電）供電，如IP 電話、無線 AP 和 IP攝像頭。5G時代的客戶端設備（CPE）和小型基站也要求PoE供電。

常見的PoE 供電應用如圖1所示。

圖 1：常見的PoE 供電應用

PoE交換機電源結構和適配器類型

PoE優勢明顯，它不需要額外的適配器和電源線，通過網線即可同時傳輸數據并供電。

交換機是一種用于提供PoE電源的常用設備，它通常由 AC 轉DC 適配器供電。圖 2 顯示了 PoE 交換機的電源結構。

圖 2：PoE 交換機的電源結構

適配器分為三種類型，如下所述：12V適配器： 使用12V適配器供電，需要12V到48V之間的電壓來為電源設備（PSE）芯片的輸入供電。

48V/53V適配器：
使用48V/53V適配器供電，可以直接為PSE提供48V/53V電源，但它需要降壓IC將48V/53V降至12V、5V、3.3V等電壓。對于大功率開關，通常先將電壓降至12V；然后后續功率級再使用大電流降壓變換器和2A/3A 降壓變換器。

48V/53V+12V適配器： 對于一些大功率開關，其前端適配器提供兩種電壓。這意味著系統可以省去 48V/53V 升壓或降壓變換器，直接使用
12V/5V 降壓變換器降壓至 Core、IO 或 DDR。

供電設備 （PSE）

MP3924 是一款兼容 IEEE802.3af/at 協議的4端口 PSE 控制器。其集成的 VCC 電源可以解決為PSE 芯片提供 48V 至3.3V 電源的難題。此外，該器件采用小尺寸 QFN-32 （5mmx5mm） 封裝，單端口 PSE 應用只需要一個功率MOSFET，從而降低了總體成本。

MP3924具有高度可配置性。它提供I2C 接口以監測每個端口的電壓和電流，還可以設置每個端口的電流限制。單個端口可支持高達 40W
的功率。通過MP3924 的 PMAX 引腳可設置所有4個端口的總功率。如果總功率超過該限制，則優先級較低的端口自動關閉。

圖 3 顯示了 MP3924 的典型應用電路及其主要特性。

圖 3：MP3924 的典型應用電路和主要特性

升壓/反激

對 12V轉48V/53V 應用來說，可根據電源規格選擇 MP3425 或 MP3910 升壓變換器。MP3425 是一款具有 3.5A、90mΩ內部開關的電流模式升壓變換器。MP3910 是一款峰值電流模式、脈寬調制 （PWM） 控制器，它可以驅動外部 MOSFET處理大于 10A的電流。

MP3910 尤其支持在反激式拓撲中可升壓至 48V/53V 的隔離式應用。

高壓降壓/反激

MPS 還可根據功率要求為非隔離式 48V/53V 降壓應用提供多種解決方案，包括 MP9928、MP9572、MP9487和MP4541
降壓變換器。

對于隔離式應用，MPS 則提供不同功率級別的產品，如 MP6004 和 MP6005。

MP9572

MP9572 是一款全集成 60V/2A 同步降壓變換器。其功能特性、應用電路以及效率曲線如圖4所示。

圖4：MP9572產品詳情

MP9572 能夠以高效率提供 12V/2A 輸出，其效率曲線如圖 5所示。

圖5： MP9572的效率曲線

大電流降壓變換器

MPS 提供一系列適用于5A 至 30A 應用的隔離器和降壓變換器等產品。用戶可根據表 1 進行選擇。

2A 至3A 降壓變換器

對于 2A 至3A 應用，推薦使用 MP1657 和 MP1658，這兩款產品采用超小尺寸 SOT563 封裝和恒定導通時間 （COT）控制方式，具有出色的動態響應。/span》

數字隔離器

MP27631 是一款4通道數字隔離芯片，可支持數據速率高達 150Mbps 的信號隔離。

部分隔離開關需要通過 I2C 接口配置 PSE 寄存器（例如 MP3924）。但大多數開關隔離了 I2C 接口并重置了信號；此時，可以使用MP27631。圖 6 顯示了 MP27631 的功能特性。

圖6： MP27631的功能特性

結語

本文回顧了 PoE 交換機的電源結構以及三種類型的電源適配器。文中還介紹了 MPS的交換機電源解決方案，并重點描述了
MP3924、MP9572和MP27631。憑借強大的PSE、開關變換器和控制器以及隔離產品組合，MPS引領著半導體行業的發展。