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硬件電路設計之POE供電電路設計

CHANBAEK ? 來(lái)源:一杯苦Coffee ? 作者:一杯苦Coffee ? 2023-12-07 18:17 ? 次閱讀

1 簡(jiǎn)介

PoE(Power over Ethernet)是以太網(wǎng)供電的簡(jiǎn)稱(chēng)。通俗說(shuō)就是以太網(wǎng)能同時(shí)傳輸數據和電能,不需要額外的線(xiàn)纜。今天我們主要講述的村田相關(guān)的PoE電源傳輸方案,后續還會(huì )設計TI的相關(guān)方案。

圖片

2 PoE組成

POE一般由以下兩個(gè)部分組成:

  • PSE(Power Sourcing Equipment):電源設備,提供電能。
  • PD(Powered Decive):受電設備,用電設備,常見(jiàn)有IP攝像頭,交換機等。

在PoE方案中,

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3 POE協(xié)議標準

PoE的協(xié)議標準主要有一些三種,分別是PoE、PoE+、PoE++。詳見(jiàn)下:

StandardTypeClassPSE's maximum suppling powerPD's maximum powerMain application
PoE IEEE802.3afType1015.4W12.95WNetwork CameraWireless Access PointIP Phone
14W3.84W
27W6.49W
315.4W12.95W
PoE+ IEEE802.3atType2430W25.5WPTZ CameraWireless Access PointIP Video Phone
PoE++ IEEE802.3btType3545W40W4K/8K PTZ CameraWireless Access PointDigital SignageDisplayEdge Computer for Industry
660W51W
Type4775W62W
890W71.3W

4 PoE方案設計

今天參考設計主要以村田的模組為例,后續還有設計TI的相關(guān)方案。

  • PSE方案

PSE的方案以MYBSS054R6EBF為例,實(shí)物和內部框圖見(jiàn)下:

圖片

具體的參數見(jiàn)下:

Output power (W)Max30W
Vin(V)10.8V to 27V
Vin(V)typ24V
Vout(V)54V
Vout(V)typ54V
Isolation Voltage (V)2250V
Efficiency (%)90.5%
Size(mm)W35.5mm
Size(mm)L22.4mm
Size(mm)T8.9mm
Operatingtemperature(degC)-40℃ to 85℃
Outputs (#)1
Iout(A)Max0.6A
PackageSMD

該模塊的使用方法比較簡(jiǎn)單,僅包含四個(gè)PIN腳,每個(gè)PIN腳的功能如下:

  • PIN1:電源輸入引腳。
  • PIN4:電源輸出引腳;
  • PIN2、PIN3:分別輸入電壓和輸出電壓的參考地。

電路設計相對也比較簡(jiǎn)單,其中C1為100uF電解電容,C2為33~56uF電解電容。RL為電子負載。

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  • PD方案

PD的方案以MYBSP0122BABFT為例,實(shí)物和內部框圖見(jiàn)下:

圖片

具體的參數見(jiàn)下:

Output power (W)Max25.5W
Vin(V)37V to 57V
Vin(V)typ48V
Vout(V)12V
Vout(V)typ12V
Isolation Voltage (V)2250V
Efficiency (%)92.5%
Size(mm)W35.5mm
Size(mm)L22.4mm
Size(mm)T10.55mm
Operatingtemperature(degC)-40℃ to 85℃
Outputs (#)1
Iout(A)Max2.125A
PackageSMD

該模塊的使用方法比較簡(jiǎn)單,僅包含四個(gè)PIN腳,每個(gè)PIN腳的功能如下:

  • PIN1:電源輸入正極性。
  • PIN2:檢測以使能引腳。
  • PIN3:PSE在線(xiàn)指示。
  • PIN4:電壓控制。
  • PIN5:電源輸入負極性,一般為輸出端的參考地。
  • PIN6:電源輸出負極性,一般為輸入端的參考地。
  • PIN7:電源輸出正極性。

電路設計相對比較復雜,其中C1為0-400uF電解電容,RL為電子負載,常見(jiàn)的有IP攝像頭,交換機。

圖片

5 POE的優(yōu)勢

  • 安裝方便

PoE安裝比較比較方便,無(wú)需額外的電源線(xiàn)纜。

  • 簡(jiǎn)化布線(xiàn),降低安裝與日常維護成本

采用 PoE 供電的設備,由于只需要一根網(wǎng)線(xiàn)便能同時(shí)完成供電和傳輸數據的作用 ,所以可以避免過(guò)多的電源適配器和電纜的連接。還將有助于降低基礎設施的安裝和日常運營(yíng)成本,因為可以利用現有網(wǎng)絡(luò )基礎設施,所以能夠輕松完成部署,用戶(hù)還能通過(guò)交換機集中管理電力輸出節約成本。

  • 安全可靠

主動(dòng) PoE 在設備接通前會(huì )有“握手”測試,確認兩者間的兼容性。(在文末有提及具體的原理)此外,面對斷電等突發(fā)狀況,PoE 技術(shù)也能夠提供可靠性保障。例如,對于配備了不間斷供電系統的現代化機房,使用 PoE 供電的安全攝像頭、門(mén)禁系統等設備不會(huì )因電力中斷而被解除安全保護。

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