MAX5981A/MAX5981B：IEEE 802.3af/at 合规的受电设备接口控制器

在以太网供电（PoE）系统中，受电设备（PD）需要一个可靠的接口控制器来确保与 IEEE 802.3af/at 标准兼容。Maxim 推出的 MAX5981A/MAX5981B 就是这样一款优秀的产品，下面我们来详细了解一下。

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一、产品概述

MAX5981 为受电设备（PD）提供了一个完整的接口，使其能够符合 IEEE 802.3af/at 标准。它具备检测签名、分类签名以及集成的隔离功率开关，还带有浪涌电流控制功能。在浪涌期间，MAX5981 能将电流限制在 180mA 以内，当隔离功率 MOSFET 完全增强后，切换到更高的电流限制（720mA - 880mA）。该设备输入欠压锁定（UVLO）具有宽滞后和长消抖时间，可补偿双绞线电缆电阻压降，并确保在电源开关条件下无干扰过渡。此外，MAX5981 输入能承受高达 100V 的电压。

二、产品特性

睡眠模式与超低功耗

具备睡眠模式和超低功耗模式，在支持保持功率签名（MPS）的同时，有效降低功耗。例如，在超低功耗睡眠模式下，能进一步减少功耗，同时仍支持 MPS。

标准合规

完全符合 IEEE 802.3af/at 标准，支持 2 - 事件分类方法，能为 Type 2 电源设备（PSE）探测时提供信号指示。

多样化功能

• 分类与适配器接口：支持 PoE 分类 0 - 5，提供 2 - 事件分类或外部墙式适配器指示输出，简化了墙式适配器接口。
• 电流控制：具有浪涌电流限制（最大 180mA）和正常运行时的电流限制（720mA - 880mA），还有电流限制和折返功能。
• 保护功能：具备过热保护，能在结温过高时自动关闭内部功率 MOSFET 等部件，保障设备安全。
• LED 驱动：在睡眠模式下自动激活 LED 驱动，LED 电流幅度可编程，且不同型号（MAX5981A 为 250Hz，MAX5981B 为 15.625kHz）的 LED 电流频率不同。

三、技术参数

绝对最大额定值

• 电压范围：VDD 到 VSS 为 -0.3V 至 +100V，部分引脚（如 DET、RTN 等）到 VSS 为 -0.3V 至 +100V，部分引脚（如 CLS、SL 等）到 VSS 为 -0.3V 至 +6V。
• 电流限制：CLS 引脚最大电流（100ms 最大）为 100mA。
• 功耗：在 TA = +70°C 时，TQFN 封装多层板连续功率耗散为 2285.7mW（高于 +70°C 时按 28.6mW/°C 降额）。

电气特性

在不同工作模式下有详细的电气参数，例如：

• 检测模式：输入偏移电流最大为 10μA，有效差分输入电阻在 23.95kΩ - 25.50kΩ 之间。
• 分类模式：分类禁用阈值在 22.0V - 23.6V 之间，不同分类的分类电流有明确规定。
• Type 2 分类模式：标记事件阈值在 10.1V - 11.6V 之间，标记事件电流在 0.25mA - 0.85mA 之间。
• 功率模式：VIN 电源电压范围最大为 60V，VIN 电源电流在 0.27mA - 0.55mA 之间。

四、工作模式

检测模式（1.4V ≤ VIN ≤ 10.1V）

电源设备（PSE）在 VIN 上施加 1.4V 至 10.1V 范围内的两个电压（最小 1V 步进），记录两点的电流测量值，通过计算 ΔV/ΔI 来确保 24.9kΩ 签名电阻的存在。在此模式下，MAX5981 大部分内部电路关闭，偏移电流小于 10μA。

分类模式（12.6V ≤ VIN ≤ 20V）

PSE 根据 PD 的功耗对其进行分类，通过连接从 CLS 到 VSS 的外部电阻（RCLS）来设置分类电流。不同分类对应不同的 RCLS 值和分类电流范围，以满足 IEEE 802.3af/at 标准。

2 - 事件分类和检测

Type 2 PSE 对 PD 进行两次分类探测。第一次分类事件中，PSE 施加 12.6V - 20.5V 的输入电压，MAX5981A/MAX5981B 呈现编程负载 ICLASS；然后 PSE 将探测电压降至标记事件阈值 10.1V 以下，MAX5981A/MAX5981B 呈现标记电流（IMARK），此序列重复一次。

功率模式（唤醒模式）

当 VIN 高于欠压锁定阈值（VON）时，MAX5981A/MAX5981B 进入功率模式，内部 n 沟道隔离 MOSFET 开启，浪涌电流限制内部设置为 135mA（典型值），完全开启后电流限制变为 800mA。

睡眠和超低功耗睡眠模式

睡眠模式下，PG 引脚拉低，关闭下游 DC - DC 转换器，降低整体 PD 系统的功耗。LED 驱动输出（LED）在睡眠模式下提供周期性电流脉冲。超低功耗睡眠模式可进一步降低功耗，通过设置 ULP 为低电平并对 SL 施加下降沿来启用。

五、引脚配置与功能

MAX5981A/MAX5981B 采用 16 引脚 5mm x 5mm TQFN 功率封装，各引脚功能如下：

• VDD：正电源输入，需连接 68nF（最小）旁路电容到 VSS。
• DET：检测电阻输入，连接 24.9kΩ 签名电阻到 VDD。
• RTN：隔离 MOSFET 的漏极，连接到下游 DC - DC 转换器的地。
• WAD：墙式电源适配器检测器输入，用于检测墙式电源适配器。
• PG：开漏电源良好指示输出，用于控制下游 DC - DC 转换器。
• 2EC：2 - 事件分类检测或墙式适配器检测输出。
• CLS：分类电阻输入，通过连接电阻设置分类电流。
• LED：LED 驱动输出，在睡眠模式下提供周期性电流。
• SL：睡眠模式使能输入，下降沿将设备带入睡眠模式。
• WK：唤醒模式使能输入，下降沿将设备从睡眠模式唤醒。
• ULP：超低功耗使能输入，用于启用超低功耗睡眠模式。

六、应用与布局建议

应用场景

适用于 IEEE 802.3af/at 受电设备，如 IP 电话、无线接入节点、IP 安全摄像头、WiMAX 基站等。

布局建议

• 输入电容、分类电阻和瞬态电压抑制器应尽可能靠近 MAX5981A/MAX5981B。
• 对于功率耗散设备（如 MAX5981A/MAX5981B 和外部二极管），使用大的 SMT 组件焊盘。
• 高功率路径使用短而宽的走线。
• 参考 MAX5981A/MAX5981B 评估套件的布局。
• 在 MAX5981A/MAX5981B 的 EP 焊盘上放置足够的过孔，以有效散热。

在实际设计中，电子工程师们需要根据具体的应用需求和系统要求，合理选择和使用 MAX5981A/MAX5981B 这款控制器，同时注意 PCB 布局等细节，以确保系统的性能和稳定性。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享讨论。