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硬件电路设计之POE供电电路设计

CHANBAEK 来源:一杯苦Coffee 作者:一杯苦Coffee 2023-12-07 18:17 次阅读

1 简介

PoE(Power over Ethernet)是以太网供电的简称。通俗说就是以太网能同时传输数据和电能,不需要额外的线缆。今天我们主要讲述的村田相关的PoE电源传输方案,后续还会设计TI的相关方案。

图片

2 PoE组成

POE一般由以下两个部分组成:

  • PSE(Power Sourcing Equipment):电源设备,提供电能。
  • PD(Powered Decive):受电设备,用电设备,常见有IP摄像头,交换机等。

在PoE方案中,

图片

3 POE协议标准

PoE的协议标准主要有一些三种,分别是PoE、PoE+、PoE++。详见下:

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方案设计

今天参考设计主要以村田的模组为例,后续还有设计TI的相关方案。

  • PSE方案

PSE的方案以MYBSS054R6EBF为例,实物和内部框图见下:

图片

具体的参数见下:

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

该模块的使用方法比较简单,仅包含四个PIN脚,每个PIN脚的功能如下:

  • PIN1:电源输入引脚。
  • PIN4:电源输出引脚;
  • PIN2、PIN3:分别输入电压和输出电压的参考地。

电路设计相对也比较简单,其中C1为100uF电解电容,C2为33~56uF电解电容。RL为电子负载。

图片

  • PD方案

PD的方案以MYBSP0122BABFT为例,实物和内部框图见下:

图片

具体的参数见下:

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

该模块的使用方法比较简单,仅包含四个PIN脚,每个PIN脚的功能如下:

  • PIN1:电源输入正极性。
  • PIN2:检测以使能引脚。
  • PIN3:PSE在线指示。
  • PIN4:电压控制。
  • PIN5:电源输入负极性,一般为输出端的参考地。
  • PIN6:电源输出负极性,一般为输入端的参考地。
  • PIN7:电源输出正极性。

电路设计相对比较复杂,其中C1为0-400uF电解电容,RL为电子负载,常见的有IP摄像头,交换机。

图片

5 POE的优势

  • 安装方便

PoE安装比较比较方便,无需额外的电源线缆。

  • 简化布线,降低安装与日常维护成本

采用 PoE 供电的设备,由于只需要一根网线便能同时完成供电和传输数据的作用 ,所以可以避免过多的电源适配器和电缆的连接。还将有助于降低基础设施的安装和日常运营成本,因为可以利用现有网络基础设施,所以能够轻松完成部署,用户还能通过交换机集中管理电力输出节约成本。

  • 安全可靠

主动 PoE 在设备接通前会有“握手”测试,确认两者间的兼容性。(在文末有提及具体的原理)此外,面对断电等突发状况,PoE 技术也能够提供可靠性保障。例如,对于配备了不间断供电系统的现代化机房,使用 PoE 供电的安全摄像头、门禁系统等设备不会因电力中断而被解除安全保护。

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