PoE应用正在不断开发 满足发展的需求

由于具有以太网供电（PoE）功能的集线器等电源设备正在兴起，PoE的“开箱即用”应用正在开发中，如网络/网络摄像头，安全访问控制，IP电话，WLAN接入点等。

这些应用程序中有许多对价格非常敏感，因为它们是消费者。要为电源电压为3.3V或5V的上述受电设备（PD）提供服务，必须使用降压转换器来降低来自电源设备（PSE）的可用输入电压。 PSE提供的电源电压范围为30V至57V。由于源电压低于60V，许多PD可以使用低成本的非隔离降压转换器工作。特色设计基于John Betten发布的理念和Robert Kollman的“栅极驱动方法”扩展了电源的输入范围（EDN 2003年6月26日），实现了电平转换器和分立FET驱动器电路。根本区别在于这里使用的控制器是双PWM，最大额定电压为50V。要在高达57V的电压下运行这种特殊的低成本双PWM控制器，必须有效地扩展其电压范围。标准齐纳二极管D1的击穿电压为12V，用于降低TL1451A的最大电压。因此，当PSE以其最大额定电压输出时，控制器将暴露于45V的最大电压。当施加输入电压时，一旦齐纳电压加上TL1451A的3.6V的UVLO电压，电流就流过齐纳二极管D1并使能控制电路。因此，施加的电压必须至少为15.6V才能启动转换器。由Q4（Q7），Q1（Q6）和Q3（Q8）组成的两个驱动级的源极开关驱动器然后开始驱动功率开关Q2和Q5。 TL1451A的开路集电极输出切换到低电平状态，以打开主电源开关Q2（Q5）。由于双极晶体管Q4（Q7）的基极保持在6.8V且TL1451A的输出引脚为低电平，电流将流过Q4（Q7）的集电极 - 发射极结。

晶体管Q1（Q6）和Q3（Q8）构成NPN/PNP推挽式驱动器，用于快速切换栅极驱动电流进出Q2（Q5）。该驱动电路非常快，因为没有一个晶体管在饱和模式下工作。这意味着在高压输入时遇到低占空比可以实现相当高的工作频率。

C13与R32配合使用可形成软启动电路，以限制主电源的峰值电流开关Q2（Q5）并在开启时限制输出电压的峰值过冲。在导通期间，C13处于放电状态，如果参考电压VREF将导通，则在死区时间控制（DTC）引脚处看到的电压将几乎等于VREF。这将迫使控制器将DTC限制为0％。由于R32，电容器C13将被充电，并且DTC节点将缓慢地降低到地电位，因此缓慢地释放占空比限制，这产生一种软启动功能。这允许在Q2（Q5）上使用相当小的主电源开关。

明显的缺点是在输出短路或严重过载情况下，主电源开关Q2（Q5）可能会损坏并可能允许输入电压出现在相应的输出引脚上。可以实现过流保护电路来限制最大输出电流并保护开关主电源开关Q2（Q5）。

为了简化设计，以太网供电设备控制器实现初始化和目前的限制。 TPS2375是一款采用8引脚封装的PoE PD控制器，具有开发符合IEEE 802.3af标准的PD所需的所有功能。 TPS2375是第二代PD控制器，具有100V额定值，在返回路径中具有580m开关，并具有固定的450mA电流限制功能。

图2中的效率曲线反映了输出电流总和为32V，42V，48V和57V输入电压的公共电流。负载电流从两个输出成比例增加，直到每个输出的相应最大值。

图1：双降压转换器使用开关发射极门驱动和齐纳二极管用于扩展控制器输入电压工作范围

图2：效率曲线反映两个输出电流总和达到共同电流

组件：

IC1：双路低成本PWM控制器，TL1451A，德州仪器

产品C1，C7：铝电容器CLZ系列，47μF，63V，Vishay

C2，C3：陶瓷电容，0.1μF，50V，X7R

树脂，C10：铝电容器CLZ系列，470μF，6.3V，Vishay

C5，C11 ：陶瓷电容，10μF，6.3V，X7R

电容：陶瓷电容，0.1μF，100V，X7R

C8，C9：陶瓷电容，6800pF

C12，C16：陶瓷电容，1μF， 16V，X7R

C13：陶瓷电容，0.1μF，16V，X7R

C15：陶瓷电容器，330pF

C21，C22：陶瓷电容器，100pF

D1：二极管，齐纳二极管， 12V，BZX84C12，Vishay

D2：二极管，齐纳二极管，6.8V，BZX84C6V8，Vishay

D3，D4：二极管，肖特基，MBRS360T3，半导体器件D5：二极管，TVS，58V， SMAJ58A，Vishay

Q1，Q4，Q6，Q7：双极，NPN，BC846B，Vishay

Q2，Q5：Mosfet，P沟道，Si2309DS，Vishay

Q3，Q8：Bipo lar，PNP，BC856B，Vishay

R1：33kΩ，1/16W，1％

R2，R12：1kΩ，1/16W，1％

R3：16.5kΩ，1/16W， 1％

R4，R11，R18，R19：100kΩ，1/16W，1％

R5，R6，R8，R9，R15：10kΩ，1/16W，1％

R7， R10：442Ω，1/16W，1％

R13：16.5kΩ，1/16W，1％

R14：10kΩ，1/16W，1％

R17：5.49kΩ，1/16W，1％

R27：4.42kΩ，1/16W，1％

R28：178kΩ，1/16W，1％

R29：24.9kΩ，1/16W，1％

L2：电感，100μH，2.2A，220mΩ，WE-PD XL，74477020，Wurth

L4：电感，47μH，2.7A，100mΩ， WE-PD XL，744770147，Wurth

资源：

* SLVS525 TPS2375 IEEE 802.3af PoE供电设备控制器

* SLVU108 TPS2375EVM电源 - 以太网供电设备（PD）评估模块

* SLVS024E TL1451A双脉冲调制控制电路

* EDN 2003年6月26日;栅极驱动方法扩展了电源的输入范围