电子说
1.使用的PSE芯片:MP3924(MPS)
.本次学习使用的为MPS的MP3924。
MP3924是一款四端口电源设备(PSE)电源控制器,适用于IEEE 802.3af/以太网供电(PoE)标准应用。该设备具有IEEE 802.3af/at的所有功能,包括检测、单事件和双事件分类、限流和断开负载检测。通过I2C可将所有功能配置为自动运行模式或软件编程模式。MP3924具有一个9位模数转换器(ADC)来监控电流和电压,一个特殊的I2C接口用于隔离控制器通信,可调节电流限制,以及可配置的系统功能。这些特性为PoE应用程序提供了灵活性.MP3924有QFN-32 (5mmx5mm)包装。
IEEE802.3af/at兼容
四端口4位可配置I2C地址
0.25Ω电流感应电阻
自动模式和I2C命令控制模式自动输入过电源关闭
内部VCC电源
三线I2C接口用于隔离
应用两个INT引脚用于中断优先级选择
断开直流负载检测
瞬时电流/电压读取
热保护
QFN-32 (5mmx5mm)封装
PSE交换机/路由器
PSE中跨动力喷射器
监测DVR和NVR等
EV3924-U-00A评估板是为了展示MP3924的能力而设计的。
44V~57V 的电压输入。其余产品特点与MP3924特点相同,不再赘述。
定义:通过同一CAT5双绞线提供直流电源(44V ~ 57V),用于传输以太网数据的系统。
电缆的端部:PSE(Power Sourcing Equipment):以太网交换机,路由器,集线器。
PD(Powered Device):移动电话,无线接入点,安全摄像头。
1.安装使用方便
-电源和数据电缆结合
-CAT5电缆的长度可达100m
-安装方便(不需要专业人员)
2.可靠性和寿命
-基于IEEE 802.3标准
-PoE端设备寿命长,零件报废现象少见
3.可调功率水平可满足各种需求
-可拓展性高达71W的负载
4.电源冗余
-数据和电源
-电池组,AC/DC电源,等等。
5.插入任何RJ-45端口,无需担心损坏设备
-对于符合IEEE802.3标准的设备,PSE将不会对不符合标准的PD设备或只提供数据的端口供电。
6.以太网联盟认证标志
- EA Logo确保符合IEEE 802.3标准
- 提供认证产品之间互操作性的信心
- 符合标准,便于识别
- 箭头指示功率方向(PSE/PD)
• PSE:箭头指向标志外=发送功率
• PD:箭头指向logo =接收功率
-该数字表示支持的最大功率等级
1. POE传输功率的发展
2. IEEE802.3at 2对布线(如下图)
-一根以太网线有四对,每对由两根绞合电线组成。
-我们使用2对在AT标准供电。有2种接线选择:
选择 A:1,2,3,6 1、2、3、6线上传输电源,极性为任意,1、2为正极,3、6为负极或是1、2为负极,3、6为正极,
选择 B:4,5,7,8 并且规定4、5为正极,7、8为负极。
-电源注入在PSE变压器的隔离侧。
-PD在变压器的隔离侧接收电源。
3.IEEE802.3bt 4-pair布线
-所有4对以太网线用于提供所有功率级别的供电。
- 减少由于布线造成的功率损耗,提高系统的整体效率。100米CAT5电缆电阻一般为12.5欧姆(2对)
4.IEEE802.3af(2003)和IEEE802.3at(2009)类型和类别
5.IEEE802.3bt(2019)类型和类别
-新的IEEE802.3bt标准增加了3类和4类和5-8类,以适应高达90W的电源级别
-IEEE 802.3BT 电信标准
检测和分类的价值
1. 检测:PSE只检测有效的PD负载并对其供电。
2. 分类是功率协商,PD只抽取与PSE“承诺”相同的功率,这使PD不会拉下PSE电源
1.IEEE802.3标准定义了一种通过电缆给PD(带电设备)安全供电的方法,如果PD断开,则断开电源。
2.PSE会在定期检查是否有什么东西被插入时,让电缆不通电。这叫做检测。
3.检测确保,pse仅为有效的pd供电,而不是仅为数据以太网端口供电。
4.检测是如何工作的?
-PSE发送电流源给PD→四个端口检测。
-PSE通过PD检测电阻器检测dV/dI。
-如果在PD上23.75kΩ< Rdet <26.25kΩ(通常为25kΩ),则可以接受检测。(在协议中一般为24.9KΩ)
-对于四对POE,连接检测变成检测PSE的一部分,用于区分单个负载还是多个负载。
1.如果存在有效的PD负载链接,PSE可能会查询PD需要多少功率。这被称为分级。
2.分级是如何工作的/
-PSE发送电压源给PD(14.5V~20.5V)。
-PD移除Rdet并打开内部LDO,该LDO应用于整个Rclass 2.5V。
- PSE测量通过Rclass的电流。
- 从PSE中通过分级确定功率分配。
1. 检测
a. [PSE]发送4端口检测信号 b. [PD]为25kΩ检测电阻(一般为24.9KΩ)
2. 分级(1)
a. [PSE]发送第1个分级信号 b. [PD]在Rclass上显示0-3级电流。c. [PSE]测量PD上的 Iclass
d. [PSE]决定分级级别 e. [PSE]随后打开端口
3. 分级(2)
a. [PSE]如果第一次分级时检测到为4级电流,就发送第二个分级信号. b. [PD]在Rclass上显示4级电流。
c. [PSE]测量 Iclass d. [PSE]随后打开端口
-PSE发送较长的第一个信号通知PD它是PSE的Type3或Type4。
-PD使用第二Rclass来识别更高的功率等级。
-PSE发送5个信号,最大功率为90W。
这个表演示了PSE如何通过分级电流识别PD。
例:Type3/ 5设计如何选择Rclass ?
生成第一个Rclass在PD上生成4级class
生成第二个Rclass在PD上生成0级的class
在Finger4之后,PSE开启45W电源
对于上述检测过程在做此详细介绍
连接检查
—IEEE802.3bt支持单签名和双签名两种方式。
—对于4对PoE,连接检查成为检测操作的一部分。
—连接检查后,PSE需要判断该端口连接的是单签名PD还是双签名PD。
-经过有效的分级后,PSE和PD将经过涌流阶段,才能正常运行。
-涌流是对电源的控制应用,可以从无电源状态缓慢切换到有电源状态,并且涌流保护允许PD的输入电容充电到电源接口的全输入电压,同时确保通场效应晶体管保持在其安全操作区域内。
-如果涌流要求没有按照IEEE802.3标准正确实现,可能会出现互操作性问题。
编辑启动的过程是怎样的?
1. PSE打开端口(发送44V-57V)并开始监测浪涌(检测时间 50ms到75ms)。
2. 一旦Vvdd超过UVLO阈值,PD进入涌流阶段,由PD控制限制涌流。
3.PD必须表现为50ms的1型PD,然后必须小于400 mA直到80ms,以便让PSE对PD上的bulk电容充电。
4. 在功率延迟阶段之后,PD可以将功率提高到它指定的级别。
-IEEE标准输入电流限制
-如果输入电流超过了PSE的限制会怎么做?
PSE将关闭端口电源,然后进入冷却期,该端口的任何检测/类启用命令将被延迟。在冷却期后,如果它们被启用,PSE将重新启动检测/分类周期。
-上电后,PSE对端口提供2级电源保护。
1. Icut/Pcut:提供保护,防止在中等负荷瞬态过程中虚假电源关闭。
2. Ilim:在极端过载或短路的情况下会触发保护。
-Icut 限流条件应该发生在PSE通过I lim限流限制对端口电流进行折叠控制之前。
-设置的I lim电流阈值必须大于I cut电流阈值。
-如果发生过流情况,PSE将关闭端口电源,然后进入任何冷却期,该端口的检测/类启用命令将被延迟。冷却期后,PSE将重新启动如果启用检测/分类周期。
-TI 1-4型PD控制器的典型RTN通过FET电流限制:
1. 类型1:550mA (TPS23755 / TPS23758)
2. 2型:970mA (TPS23754/6), 1A (tps23755 /2)
3.类型3:1.85A (TPS2373-3 / TPS2372-3)
4. 类型4:2.2A (TPS2373-4 / TPS2372-4)
-一旦RTN-VSS电压超过Foldback阈值,电流限位在故障时间后下降到冲击电流限位的水平。
-PDs有一个比PSE更高的固定的Ilim,以便PSE能够更早地捕捉电源故障并去除电源。
-DC disconnect的价值:
负载断开时,需要断电。这是为了安全起见,这样48V就不会热插到笔记本电脑或其他数据设备上。
-PSE如何知道是否有负载?
PSE监控PD的有效MPS,如果丢失MPS,则关闭端口。丢失MPS,返回PSE到空闲状态。
-MPS是什么?
- MPS是由PD提供的一种电子签名,以确保在施加工作电压后,它仍然存在。
-一个有效的MPS包括最小10ma的直流电流(或每325ms至少75ms的10 mA脉冲电流)和低于26.3 kΩ的交流阻抗,并以0.05 μF为标准。(PD)
新的维护功率签名(MPS)
•采用“新的”更低的维护功率签名计时,以实现更低的待机功率。
- PSE TMPS最大6毫秒(原来是60毫秒)。
- PSE TMPDO最小值320ms(原来为300ms)。
•在分类过程中定义了一个很长的第一类事件,以便PSE告诉PD它可以使用新的MPS计时。
审核编辑:符乾江
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