探索PEM3100系列30W以太网供电（PoE+）PD模块的卓越性能

在现代网络设备的设计中，以太网供电（PoE）技术因其便捷性和高效性而得到广泛应用。PEM3100系列30W以太网供电（PoE+）PD模块作为一款先进的产品，为众多以太网设备提供了可靠的电源解决方案。下面，我们将深入探讨这款模块的特点、性能及应用。

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产品概述

PEM3100系列是完全符合IEEE 802.3at以太网供电（PoE+）标准的受电设备（PD）电源提取模块。它可以从CAT5以太网电缆中提取电力，无论是IEEE 802.3at（PoE+）还是IEEE 802.3af（PoE）兼容的供电设备（PSE）都能适配。该模块具备完整的PoE+双事件和单事件PoE签名，用于第1层分类，并通过“AT Detect”引脚支持第2层分类。其高效的DC - DC转换器能够提供高达30瓦的功率，输出电压稳定、噪音低、纹波小，还内置了浪涌电流、过载和输出短路保护功能。这为PTZ摄像机、WiMAX塔和接入点、无线N设备、RFID阅读器、POS终端、瘦客户端终端和IP电话等以太网设备制造商提供了一种快速、简便且经济高效的“PoE启用”方法。

产品特性亮点

标准兼容性

PEM3100系列完全符合IEEE 802.3at和802.3af标准，这确保了它能够与各种兼容的PSE设备无缝协作，为设备的稳定运行提供了坚实的基础。

高功率输出

该模块能够提供高达30瓦的输出负载（30瓦峰值持续时间最长30秒，占空比为10%），并且属于IEEE功率类别4，能够满足许多高功率设备的用电需求。

高效节能

具有高效率的特点，能够在提供高功率输出的同时，降低能源损耗，符合现代绿色能源的发展趋势。

紧凑设计

采用紧凑的水平安装封装，所需的外部组件最少，不仅节省了电路板空间，还降低了设计成本。

分类功能

“AT Detect”引脚支持第2层分类，方便设备进行更精确的功率管理和分配。

电气隔离

具备1500伏直流隔离（输入到输出），有效保障了设备的电气安全。

保护功能

拥有过载保护和连续短路保护功能，当超过最大功率时，模块会进入过流模式，并在过载条件消除后自动恢复，提高了设备的可靠性和稳定性。

输出特性

输出电压有12V、18V和24V直流可选，并且支持输出电压调节，还能支持外部辅助电源，满足不同设备的多样化需求。同时，输出纹波和噪音低，确保了电源的质量。

环保合规

符合RoHS 2002/95/EC标准，体现了产品的环保理念。

产品选型与性能参数

产品选型

PEM3100系列有不同的型号可供选择，如PEM3112（12V输出）、PEM3118（18V输出）和PEM3124（24V输出），它们的输出效率均为85%，固定为IEEE功率类别4，连续输出功率为24瓦，峰值功率为30瓦。

绝对最大额定值

• 电源电压（VCC）：0V ~ 57V DC
• 存储温度（TS）： - 25°C ~ +100°C
• 输出电压（VOUT）：0V到受控输出电压（工作或非工作状态）

输入特性

输入电压范围为36V到57V DC，欠压锁定电压为30V到36V，输入电流典型值为600mA，最大浪涌电流为650mA，工作温度范围为 - 20°C到70°C，IEEE 802.3at/af功率分类为固定类别4。

直流输出特性

线路调节率为0.2%，负载调节率为0.5%，输出纹波和噪音最大为150mVp - p，隔离电压为1500V，温度系数斜率为100到300ppm/°C，输出短路持续时间为无限。

引脚说明与功能描述

引脚说明

PEM3100模块的引脚分为输入引脚和输出引脚。输入引脚包括EMI（用于改善EMI过滤）、VIN+（连接输入桥整流器的正输出）、VIN - （连接输入桥的负输出）、ATD（AT检测引脚）、RSD（远程关机引脚）、NC（空脚）和CPR（远程关机引脚）；输出引脚包括+VDC（提供DC/DC转换器的稳压输出）、EMO（用于改善EMI过滤）、OADJ（可调节输出电压）和 - VDC（+VDC输出的接地返回）。需要注意的是，为了保持隔离完整性，应始终通过X或Y安全电容连接相应的输入和输出极，并根据物理封装在主板PCB上保持隔离屏障。

功能描述

输入兼容性

PEM3100系列与所有IEEE 802.3af / at兼容的PSE设备兼容，支持数据/信号对（模式A）或备用对（模式B）的不同功率注入选项。它还提供外部输入桥整流器，提高了系统设计的灵活性和散热分布。

工作模式

该模块有五种工作模式：复位、签名检测、分类、空闲和开启。复位模式下，所有模块块被禁用；检测模式下，模块向PSE提供有效的POE PD响应；分类模式下，模块通过单事件分类（IEEE 802.af）或双事件物理层（第1层）分类（IEEE 802.3at）向PSE指示功率需求；空闲模式在分类后进入，直到施加全功率输入电压；开启模式下，模块启用并向DC - DC控制器和本地应用电路供电。

PD签名

当PEM3100连接到符合IEEE 802.3af / at标准的PSE的Cat 5e或更高等级的以太网电缆时，它会自动向PSE呈现受电设备（PD）签名，PSE识别后将提供电力。

IEEE POE功率分类方法

为了实现正确的功率分配和管理，IEEE 802.3af和802.3at标准规定PD通过类系统向PSE告知其所需的功率水平。PEM3100支持双事件第1层（物理层）分类，通过检测PSE的类型（Type 1或Type 2），并通过ATD引脚的高低电平来指示。同时，模块集成了专有数字滤波器，以防止分类阶段因以太网线路上的噪声或瞬态振铃导致的误判。

AT检测（ATD引脚）

在第2层（链路层）分类中，为了从PSE提取超过15.4W的功率，主机板控制器需要通过数据链路层确认它是Type - 2 PD。ATD引脚可以通过光耦合器连接到主机板，当连接到Type - 2 PSE时，ATD引脚变为高电平，光耦合器导通，主机板控制器可以据此确认PSE能够提供超过15.4W的功率。

远程关机（RSD）

PEM3100系列具备远程关机功能，可用于主机板需要关闭模块的情况。通过将RSD引脚连接到主机板（需通过光耦合器以保持1500V隔离屏障），主机板可以通过将RSD引脚从低电平拉到高电平来关闭模块。如果不使用该功能，应将RSD连接到Vin - 。

隔离

该模块满足IEEE 802.3af / at标准中对PD的安全隔离要求，通过了1500V的冲击测试，确保了设备的电气安全。

输出电压调节

PEM3100系列的OADJ引脚允许使用1/16W功率额定值或更高、1%公差的电阻来调节输出电压。电阻应连接在OADJ引脚和+VDC或 - VDC引脚之间，但一次只能进行一种连接，并且输出电压的变化不得超过标称电压的±10%或±1.5V（取较低值）。

热性能与散热措施

热生成

与任何功率组件一样，PEM3100模块在工作时会产生热量。其产生的热量大小取决于所需驱动的输出负载，最大环境工作温度为70°C。在设计阶段，必须考虑足够的通风和气流，以确保模块的正常运行。

散热措施

可以通过强制气流冷却模块、使用外部散热器或电源平面散热器来提高模块的热性能，这两种方法也可以结合使用。模块提供了输入和输出各一个位置用于添加外部散热器，同时，主板上的电源平面散热器是一种相对简单的散热方法，可将PEM3100的部分热量带走。需要注意的是，为了确保正确的输出电压，必须保持OADJ引脚、EMO引脚、+VDC引脚和 - VDC引脚之间的电气隔离。此外，为了更好地散热，应将PEM3100焊接在电源平面上，避免使用插座，因为插座可能会产生电压尖峰。在极端情况下，还可以使用导热胶将额外的散热器粘贴在主变压器上。

应用注意事项与领域

应用注意事项

以太网供电（PoE）技术允许通过数据电缆为终端设备提供电力，减少了网络安装所需的电线数量，降低了成本，减少了停机时间，便于维护，并提高了安装灵活性。PEM3100系列模块提供了模块化解决方案，具有第1层IEEE 802.3at / af兼容性签名和隔离的板载DC/DC转换器，使以太网设备制造商能够轻松实现“PoE启用”。在使用时，强烈建议使用符合IEEE 802.3at / af标准的电源供应设备，以防止对模块造成损坏，因为模块缺乏输出级热保护。同时，系统设计师必须在PEM3100输入处提供ESD保护，如SMAJ58A（单向）或SMAJ58CA（双向）TVS二极管，以防止过电压浪涌损坏，并确保系统的EMC合规性。

应用领域

PEM3100系列模块适用于多种领域，包括安全和报警系统、IP语音电话、访问控制系统、IP摄像机、显示器、网络监视器、公共广播系统、无线接入点、环境控制、遥测和远程环境监测等。

综上所述，PEM3100系列30W以太网供电（PoE+）PD模块以其丰富的特性、可靠的性能和广泛的应用领域，为以太网设备的设计和开发提供了一个优秀的电源解决方案。电子工程师在设计相关设备时，不妨考虑这款模块，以提高设备的性能和竞争力。大家在实际应用中是否遇到过类似模块的问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。