TPS23841 Type-2 非标准宽 VIN 4 通道 PoE PSE，集成 FET 和电流检测数据手册

该TPS23841是一款高功率、宽电压范围、四端口源设备管理器。该TPS23841可在宽温度范围（-40°C 至 +125°C）内为每个端口提供高达 570 mA 的电流。每个端口的工作电压范围为 21.5 V 至 57 V。集成输出消除了每个端口两个外部组件（MOSFET 和检测电阻器），并承受了 100V 瞬变。四个独立的 15 位 A/D 转换器用于测量特征电阻、电压、电流和芯片温度，从而形成简单而强大的 PSE 解决方案。该TPS23841配备了全面的软件解决方案，可满足最苛刻的应用，可作为所有 PoE 系统设计的核心。
*附件：tps23841.pdf

该TPS23841具有三个内部电源总线（10 V、6.3 V 和 3.3 V），由 48V 输入电源产生。这些电源用于偏置所有内部数字和模拟电路。每个电源都单独引出，以便正确旁路，以确保高性能。数字电源 （3.3 V） 可用于为高达 2 mA 的外部负载供电。对于要求更高的负载，强烈建议使用外部缓冲器来防止系统降级。当TPS23841最初上电时，内部上电复位 （POR） 电路会复位所有寄存器并将所有端口设置为关断状态，以确保器件在已知的安全工作状态下上电。

TPS23841有三种作模式;自动模式 （AM）、半自动模式 （SAM） 和电源管理模式 （PMM）。

• 在自动模式下，TPS23841自动执行发现、分类和向合规 PD 传输电源，无需微控制器。
• 在半自动模式下，TPS23841以自动模式运行，但用户可以通过 I 访问所有读取状态寄存器和 A/D 寄存器的内容^2^C串行接口。除了端口控制寄存器 1（地址 0010）的 D0 到 D3 之外，所有写控制寄存器都处于活动状态，用于有限的端口控制。半自动模式允许TPS23841在没有微控制器干预的情况下检测有效的局部放电，但增加了执行电源管理活动的灵活性。
• 电源管理模式（带有微控制器）允许用户发现不合规（传统）PD、执行交流断开以及基于实时端口电压和电流的高级电源管理系统控制的附加功能。此模式下的所有功能都通过I上的读/写寄存器进行编程和控制^2^C 接口。这允许用户完全自由地检测设备并为设备供电。提供全面的软件包，可将TPS23841的强大功能与 MSP430 微控制器配合使用。

TPS23841集成输出级提供端口电源和低侧控制。内部低侧电路采用内部电流检测设计，因此无需外部电阻。输出设计确保电源开关在完全增强模式下工作，以实现低功耗。

我^2^C 接口允许在需要接地微控制器时轻松应用光耦合器电路以保持以太网端口隔离。TPS23841五个地址引脚 （A1-A5） 允许器件在 31 个可能的 I 之一进行寻址^2^C 地址。每个端口的写入寄存器单独控制每个端口状态（发现、分类、传统、上电等），而读取寄存器包含整个过程的状态信息以及发现、分类和实时端口工作电流、电压和芯片温度的参数值。

专有的 15 位积分 A/D 转换器旨在满足 PSEPM 所在的恶劣环境。该转换器设置为最大限度地抑制电源线噪声，使其能够在发现、分类和供电过程中准确测量线路电流，从而做出可靠的电源管理决策。

该TPS23841采用 64 引脚 PowerPAD™ 向下 （PAP） 或 64 引脚 PowerPAD 向下 （PJD） 封装。

特性

• 带集成开关和检测电阻器的四端口电源管理
• PD 输入时高达 25 W 的高功率 PoE，采用 53V 最小输入电源轨
• 宽范围单电源：21.5 V 至 57 V
• 我 切 = 615 毫安，I 林 = 650 mA 标称值
• 兼容 IEEE 802.3af
• 单个端口 15 位 A/D 转换器
• 自动、半自动和电源管理模式
• 受控电流斜坡上电/断电，以降低 EMI
• 过温保护
• 直流断开检测，支持交流断开
• 高速 400kHz I^2^C接口
• 支持传统局部放电检测
• PowerPAD™ 封装
• 适用于 MPS430 微控制器的全面电源管理软件
• 应用
  • 24 V 时的医疗/工业应用
  • 大功率以太网企业交换机
  • SOHO 集线器、以太网集线器
  • 以太网高功率中跨
  • 大功率 PSE 喷油器

参数

‌1. 产品概述‌
TPS23841是德州仪器（TI）推出的高功率、宽电压范围四端口以太网供电设备（PSE）管理器，专为IEEE 802.3af兼容应用设计。其主要特点包括：

• ‌四端口集成‌：每个端口支持独立功率管理，集成开关和检测电阻。
• ‌宽电压输入‌：21.5V至57V单电源供电，支持高功率PoE（每端口最高25W）。
• ‌高精度监测‌：15位A/D转换器用于端口电压、电流及芯片温度测量。
• ‌多种工作模式‌：自动模式（AM）、半自动模式（SAM）和电源管理模式（PMM）。
• ‌保护功能‌：过温保护、DC/AC断开检测、EMI抑制电流斜坡控制。

‌2. 关键特性‌

• ‌功率管理‌：支持IEEE 802.3af标准，兼容传统PD检测。
• ‌接口与控制‌：400kHz I2C接口，支持外部微控制器（如MSP430）集成。
• ‌封装选项‌：64引脚PowerPAD™（PAP/PJD），优化散热性能。
• ‌典型应用‌：医疗/工业设备、企业交换机、SOHO集线器、高功率PoE注入器等。

‌3. 功能模式详解‌

• ‌ 自动模式（AM） ‌：自主完成PD发现、分类和供电，无需外部控制器干预。
• ‌ 电源管理模式（PMM） ‌：通过I2C接口实现高级控制，支持非标准PD检测和实时功率管理。
• ‌ 半自动模式（SAM） ‌：结合自动发现与主机可控的功率管理功能。

‌4. 电气特性‌

• ‌端口参数‌：
  • 工作电流范围：615mA（典型值），限流650mA。
  • 端口电阻：1.3Ω（典型值）。
  • 温度范围：-40°C至125°C。
• ‌A/D转换‌：
  • 电压测量精度：±0.5V（典型值）。
  • 电流测量时间：18ms（典型值）。

‌5. 保护机制‌

• ‌故障检测‌：过压/欠压、过流、DC断开、热关断。
• ‌定时器‌：看门狗定时器监控I2C和内部时钟活动，确保系统安全。

‌6. 典型应用电路‌

• 支持AC断开检测和隔离通信（通过光耦），提供完整的PoE系统解决方案。
• 集成设计减少外部元件（如MOSFET和检测电阻），简化PCB布局。

‌7. 封装与订购信息‌

• ‌封装类型‌：HTQFP-64（PAP/PJD），带PowerPAD散热增强。
• ‌订购型号‌：TPS23841PAP（PowerPAD朝下）、TPS23841PJD（PowerPAD朝上）。

‌8. 设计资源‌

• 提供配套软件支持MSP430微控制器开发，加速系统集成。
• 数据手册包含详细时序图、寄存器映射及布局建议。

‌总结‌
TPS23841是一款高性能、高集成度的PoE PSE管理器，适用于需要高功率和灵活控制的场景。其多模式操作、精确监测和全面保护功能使其成为工业和企业级PoE应用的理想选择。