PoE交换机的电源管理解决方案

概述

越来越多的现代设备开始采用PoE（以太网供电）供电，如IP 电话、无线 AP 和 IP摄像头。5G时代的客户端设备（CPE）和小型基站也要求PoE供电。

常见的PoE 供电应用如图1所示。

图 1：常见的PoE 供电应用

PoE交换机电源结构和适配器类型

PoE优势明显，它不需要额外的适配器和电源线，通过网线即可同时传输数据并供电。

交换机是一种用于提供PoE电源的常用设备，它通常由 AC 转DC 适配器供电。图 2 显示了 PoE 交换机的电源结构。

图 2：PoE 交换机的电源结构

适配器分为三种类型，如下所述：12V适配器： 使用12V适配器供电，需要12V到48V之间的电压来为电源设备（PSE）芯片的输入供电。

48V/53V适配器：
使用48V/53V适配器供电，可以直接为PSE提供48V/53V电源，但它需要降压IC将48V/53V降至12V、5V、3.3V等电压。对于大功率开关，通常先将电压降至12V；然后后续功率级再使用大电流降压变换器和2A/3A 降压变换器。

48V/53V+12V适配器： 对于一些大功率开关，其前端适配器提供两种电压。这意味着系统可以省去 48V/53V 升压或降压变换器，直接使用
12V/5V 降压变换器降压至 Core、IO 或 DDR。

供电设备 （PSE）

MP3924 是一款兼容 IEEE802.3af/at 协议的4端口 PSE 控制器。其集成的 VCC 电源可以解决为PSE 芯片提供 48V 至3.3V 电源的难题。此外，该器件采用小尺寸 QFN-32 （5mmx5mm） 封装，单端口 PSE 应用只需要一个功率MOSFET，从而降低了总体成本。

MP3924具有高度可配置性。它提供I2C 接口以监测每个端口的电压和电流，还可以设置每个端口的电流限制。单个端口可支持高达 40W
的功率。通过MP3924 的 PMAX 引脚可设置所有4个端口的总功率。如果总功率超过该限制，则优先级较低的端口自动关闭。

图 3 显示了 MP3924 的典型应用电路及其主要特性。

图 3：MP3924 的典型应用电路和主要特性

升压/反激

对 12V转48V/53V 应用来说，可根据电源规格选择 MP3425 或 MP3910 升压变换器。MP3425 是一款具有 3.5A、90mΩ内部开关的电流模式升压变换器。MP3910 是一款峰值电流模式、脉宽调制 （PWM） 控制器，它可以驱动外部 MOSFET处理大于 10A的电流。

MP3910 尤其支持在反激式拓扑中可升压至 48V/53V 的隔离式应用。

高压降压/反激

MPS 还可根据功率要求为非隔离式 48V/53V 降压应用提供多种解决方案，包括 MP9928、MP9572、MP9487和MP4541
降压变换器。

对于隔离式应用，MPS 则提供不同功率级别的产品，如 MP6004 和 MP6005。

MP9572

MP9572 是一款全集成 60V/2A 同步降压变换器。其功能特性、应用电路以及效率曲线如图4所示。

图4：MP9572产品详情

MP9572 能够以高效率提供 12V/2A 输出，其效率曲线如图 5所示。

图5： MP9572的效率曲线

大电流降压变换器

MPS 提供一系列适用于5A 至 30A 应用的隔离器和降压变换器等产品。用户可根据表 1 进行选择。

2A 至3A 降压变换器

对于 2A 至3A 应用，推荐使用 MP1657 和 MP1658，这两款产品采用超小尺寸 SOT563 封装和恒定导通时间 （COT）控制方式，具有出色的动态响应。/span》

数字隔离器

MP27631 是一款4通道数字隔离芯片，可支持数据速率高达 150Mbps 的信号隔离。

部分隔离开关需要通过 I2C 接口配置 PSE 寄存器（例如 MP3924）。但大多数开关隔离了 I2C 接口并重置了信号；此时，可以使用MP27631。图 6 显示了 MP27631 的功能特性。

图6： MP27631的功能特性

结语

本文回顾了 PoE 交换机的电源结构以及三种类型的电源适配器。文中还介绍了 MPS的交换机电源解决方案，并重点描述了
MP3924、MP9572和MP27631。凭借强大的PSE、开关变换器和控制器以及隔离产品组合，MPS引领着半导体行业的发展。