学技术 | POE 60W产品MOSFET的选型要求

 

以太网电源传输POE通过CAT5E传输线，以方便就近装备PD。例如IPC，无线路由，安防摄像机等；无需墙插电源的，只需一条CAT5E的网络线完成PD设备的装配。

 

同时，首先经由PSE（SOURCE电源供应设备）传输到PD，按照IEEE802.3af与IEEE802.3at(见表1)提供精准电源功率限制的电源。15.4W与30W是依以上。而当负载设备越来越复杂，需要比IEEE802.3af/IEEE802.3at规定的功率更大。运用4对结构，可搭配出可达60W功率的输送设备。由此，onsemi提出一种POE系统方案。

 

大功率4对结构

图1与图2分别显示，传送功率与数据的2对结构与4对结构，传输网络为CAT5E电缆。2对结构通过两对单回路提供电力。因CAT5E的最大限流为750mA电流。2对结构的最大限定功率为30W。在4对结构中，可提供最大限定功率为60W。4对结构具备2个成对的电流回路。2个DC/DC转换电路；桥接电路，与热插拔电路的同时设计，可增强电路的可靠性大有帮助。
 

 

GreenBridge  

4对结构的主要设计考虑之一，是平衡两个电流回路的电流。在PD中使用二极管电桥进行极性保护时，设计人员应考虑二极管电桥中由于最坏不平衡电流回路中，温度系数为负而产生的热涌。随着二极管节温的升高，正向电压降低，导致更多的电流流过较热的二极管桥臂。一些半导体制造商建议使用额外的BJT管来平衡电路。但这会增加成本，使电路变得复杂。

 

仙童的GreenBridge解决方案解决了这种不平衡两个电流回路的问题，因为MOSFET有一个正的温度系数。如果GreeenBridge#1电流回路的1,2,3,6脚对RJ45是由于不平衡电流，更热，GreenBridgee#1 RDS(on)目前比GreenBridge#2增加更多环的4,5,7,8针对一对RJ45,GreenBridge #1的电流比GreenBridge#2减少。并迫使GreenBridge#2增加电流。还有一个优点是：GreenBridge降低了桥式电路的功率损耗。二极管电桥由于传导损耗而造成的功率损耗计算公式为：

=2 x VF x I                                                (1)
 

 

GreenBridge power loss is calculated by:          =I2 x RDS(ON)_Pch + I2 x RDS(ON)_Nch     (2)

 

在60W的POE系统中,GreenBridge应用了仙童公司FDMQ8203,集成两颗P-CH,两颗N-CH的MOSFET.表格2是GreenBridge的FDMQ8203电性能与参数。依照IEEE802.3at规格：PD的最小输入电压42.5V时。我们计算出FDMQ8203的功率损耗。如下：在60W时电流为1.43A,需每对Bridge是0.715A.

Two GreenBridge power losses are calculated by:

  = (0.7152 A x 110mΩ+0.7152 A x 190mΩ) x 2 = 0.307W

 

Two diode bridge power losses are calculated by:

= (0.7V x 0.715A x 2) x 2 = 2.002W

 

GreenBridge的FDMQ8203的功率损耗，减少1.695W.