MP8017简介：超小尺寸IEEE 802.3AF POE PD解决方案

MP8017简介：超小尺寸 IEEE 802.3AF POE PD 解决方案

概述

以太网供电 (PoE) 设备的发展使设备功能更多、尺寸更小、设计也更简单。本文将介绍一种PD解决方案， MP8017 。该方案兼容 IEEE 802.3af标准、尺寸超小，同时具有较少数量的外部元器件。

什么是POE？

PoE 是指可以通过网线由供电设备 (PSE) 向 PD 供电。相较于传统的适配器供电方式，PoE具备以下优势：

成本低

安装简便

远程控制非常方便

兼容性高

PoE 设备应用架构简单，现已成为人们日常使用的产品中不可或缺的一部分（见图 1）。

图1: PoE应用架构

MP8017 简介

随着PoE电源的广泛应用，对高品质电源和复杂设备需求也不断攀升。MPS 一直致力于 PoE 的应用研发，我们提供的 MP8017可以明显改进传统的解决方案。图 2 显示了采用 MP8017实现的简化反激电路。

图2: MP8017  PoE反激电路

图 3展示了MP8017 如何 优化 PoE 反激电路的六个模块。

图 3：PoE 反激电路功能框图

全集成解决方案

为实现紧凑型电源解决方案，该芯片中集成了一个 PD、一个DC/DC 变换器和一个热插拔功率 MOSFET。由于外部元件较少，该方案减少了 PCB 空间并缩短了设计周期。MP8017 采用超小尺寸 QFN-19 (3mmx4mm) 封装。

先进的反馈网络

传统反激电路通常需要 TL431、光耦合器反馈网络、环路补偿和软启动电路。随着新型反激式解决方案的开发，又出现了原边反馈法，但这种方法通常包括辅助绕组。

MP8017  采用的先进反馈法则无需辅助绕组； 相反，它可以直接对输出电压 (VOUT)进行采样。这种方法有诸多优点，包括：

简化的设计电路，变压器无需辅助绕组

变压器成本降低

附加的电源绕组可缠绕在同一磁芯上，以降低阻抗并实现更高效率

图 5 显示了 MP8017 的采样反馈模式。

图 5：MP8017 的采样反馈模式

超小尺寸变压器

变压器通常是整个系统中昂贵且体积最大的设备。目前市场上的 12W 应用通常采用 EP13 变压器。

但MP8017 只需一个 EP7 变压器，这大大降低了变压器体积以及价格。因为MP8017 具有两个关键设计优势，可以实现更小、更便宜的变压器：

无需辅助绕组，因此可减少变压器绕组

高达 650kHz 的开关频率 (fSW) 也可减少变压器绕组数量

图 6 显示了 EP13 和 EP7 变压器的尺寸差异。MP8017 实现的12W 应用只需采用 EP7 变压器。

图 6：MP8017 7采用 EP7 变压器实现12W 应用

最小输入和输出电容

PoE设备的频率一般在250kHz左右，它需要电解电容来降低纹波。MP8017 的频率最高可达650kHz，可大大降低对输入输出电容的要求。对于 12W 应用，两个陶瓷电容 (0805) 就足够了。 MP8017  的高效布线降低了电流峰值和ESR 或布线电阻引起的纹波。

出色的EMI设计

优化 EMI 以通过 EMI 标准对 PoE 设备来说是一项重大挑战。因为反激式解决方案通常会需要一个共模 (CM) 电感来提高 EMI 性能，而CM 电感是一种昂贵的大型器件。

MP8017  提供频率抖动功能以及更平滑的 SW 波形来应对EMI 性能挑战。频率抖动功能可降低 EMI 峰值（见图 7）。

图 7：MP8017 的频率抖动功能可降低 EMI 峰值

图 8 显示出 MP8017  平滑的 SW 波形如何衰减EMI干扰源。

图 8：MP8017平滑的 SW 波形对 EMI 源的衰减

优化的缓冲钳位电路

在反激式应用中，RCD 通常用作钳位电路，以降低 SW 峰值电压并吸收漏感能量。但该电路存在两个问题：

SW会产生谐振，这对EMI有不利影响。

漏感能量消耗之后，会对系统效率产生负面影响。

为缓解这些问题，MP8017采用了有源钳位控制（见图 9）。

图 9：MP8017  的有源钳位电路

结论

MP8017 的开发基于对PoE 电源不断增长的需求。采用MP8017 ，设计人员可以有效地优化 PoE 反激电路中的六大模块。凭借着高集成度、更少的外部元件、更小尺寸和有源钳位控制等特性，这款反激式变换器正在引领整个行业的 PoE 发展趋势。

审核编辑：汤梓红