高性价比PoE供电参考设计： Pasadena (MAXREFDES31#) 解析

在电子设备的供电设计中，PoE（Power over Ethernet）技术凭借其便捷性和高效性广受欢迎。今天我们要深入探讨的是Maxim的 Pasadena (MAXREFDES31#) 参考设计，这是一款专门为PoE应用打造的高性能、紧凑型解决方案，可提供3.3V和5V输出。

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模块功能概述

Pasadena (MAXREFDES31#) 是一款高效的反激式Class 4受电设备（PD），具备40V至57V辅助输入。该设计采用MAX5969B作为控制器，MAX5974A控制电流模式PWM转换器，并为辅助输入提供频率折返功能。它不仅符合IEEE 802.3af/at标准，还能通过辅助输入提供约21W的输出功率，适用于多种PoE应用。同时，该设备也可由墙式适配器（WAD）供电，且WAD的优先级高于PoE。

特性亮点

• 标准合规性：完全符合IEEE 802.3af/at标准，保证了与各种PoE供电设备的兼容性。
• 双路输出：可同时提供3.3V和5V输出，满足不同负载的供电需求。
• 卓越性能：具备紧密的线路调节能力、低纹波、出色的负载瞬态响应以及高效率，保障了供电的稳定性和可靠性。

应用领域

Pasadena (MAXREFDES31#) 的广泛特性使其适用于多种领域，如安防摄像头、无线接入点和销售点终端等，为这些设备提供稳定高效的电源支持。

硬件详细描述

电源接口与控制

Pasadena通过RJ - 45连接器（J1）与以太网连接，另一个RJ - 45（J3）用于读取系统数据。MAX5969B提供与以太网连接的完整接口，包括检测签名、分类签名、浪涌电流控制和2事件分类等功能。此外，它还能与墙式适配器输入接口，自动检测并在不同电源之间进行切换。当墙式适配器电源存在时，优先使用墙式适配器供电。

功率输出与转换

MAX5974A采用同步整流反激式DC - DC转换器拓扑，可提供高达21W的电气隔离输出功率。通过PCB上的V +和V -焊盘，在没有网络供电的情况下也能为参考设计供电。当连接到符合IEEE 802.3af/at标准的供电设备（PSE）时，使用双通道全桥整流器将输入的 - 57V转换为直流电。表面贴装变压器和光耦合器提供高达1500V的电气隔离。

PD分类配置

Pasadena通过电阻R4配置为Class 4（12.95W至25.5W）PD分类。若要重新配置PD分类，只需更换表面贴装（0805）电阻R4即可。具体分类选项如下表所示：	等级	最大使用功率	R4电阻值
0	0.44 - 12.95W	619Ω
1	0.44 - 3.84W	118Ω
2	3.84 - 6.49W	66.5Ω
3	6.49 - 12.95W	43.2Ω
4	12.95 - 25.5W	30.9Ω
5	> 25.5W	21.3Ω

电源切换逻辑

当墙式适配器电源超过44V时，优先使用墙式适配器供电，MAX5969B会在内部断开VSS与RTN的连接。若墙式适配器电源降至40V以下，MAX5969B会重新检测和分类，然后通过设备的RTN从PSE获取电源。

快速启动指南

在启动Pasadena之前，请务必确保所有连接都已完成。所需设备包括符合IEEE 802.3af/at标准的PSE、5e类以太网网络电缆、 - 48V、1A的直流电源（若没有PSE）、Pasadena (MAXREFDES31#) 板和电压表。具体启动步骤如下：

1. 电源连接：
   • 若需要网络连接，使用5e类以太网网络电缆将PSE连接到参考设计的输入端口RJ45连接器（J1），可选择连接另一条电缆到模块化RJ45插孔（J3）以收集通过Pasadena板的数据。
   • 若不需要或无法使用网络连接，在参考设计的V +和V -焊盘之间连接 - 48V直流电源，正极连接V +，负极连接V -。
2. 电压表连接：将电压表的正极连接到MAXREFDES31#的OUT1的 + 3.3V连接器，负极连接到OUT1的GND连接器。
3. 电源激活：激活PSE电源或打开外部直流电源。
4. 电压验证：使用电压表验证MAXREFDES31#在OUT1的 + 3.3V和GND连接之间提供 + 3.3V电压，GND与EV套件的输入VDD和WAD焊盘电气隔离。
5. 重复验证：重复步骤2和3，将电压表连接到OUT2的 + 5V和GND端子，验证MAXREFDES31#在OUT2的连接之间提供 + 5V电压。

实验室测量

测量设备

实验使用了万用表、MAX5971AEVKIT（电源设备）、示波器、电流探头、电压探头、电子负载、以太网交换机和带有Windows XP系统和1Gbps全双工以太网网卡的PC等设备。在测试过程中，务必特别小心并使用适当的设备，因为任何高功率设计都存在风险，必须采取必要的安全预防措施。

效率与调节

通过实验，我们得到了DC - DC电路在不同输入电压（40V、48V和57V）和不同输出功率下的效率数据。同时，还测量了线路调节、负载调节和交叉调节等参数，具体数据如下：

• 效率	输入电压	3.3V = 1.8A，5V = 0A	3.3V = 0A，5V = 3A	3.3V = 1.8A，5V = 3A
  40V	90.41%	89.80%	89.09%
  48V	88.97%	90.19%	89.80%
  57V	87.20%	90.00%	90.28%

• 线路调节	输入	负载	3.3V	5V
  40V - 57V	0W	-12.7mV (-0.38%)	20mV (0.40%)
  40V - 57V	20.94W	-5.5mV (-0.17%)	1.8mV (0.04%)

• 负载调节和交叉调节也有相应详细数据记录，这些数据能直观地反映出模块在不同工作条件下的性能表现。

瞬态响应

实验记录了3.3V和5V输出在100% - 50% - 100%负载跳变时的瞬态响应情况，分别展示了不同输入电压（40V、48V和57V）以及次级轨输出为0A和最大电流时的波形。这些数据对于评估模块在动态负载下的性能至关重要。

其他电路操作选项

除了标准的3.3V/1.8A、5V/3A光反馈隔离输出外，Pasadena还支持其他电路操作，如3.3V/6A光单输出、5V/4A光单输出、3.3V/6A无光单输出、5V/4A无光单输出和无光双输出3.3V/1.8A和5V/3A。如需了解具体实现细节，可联系厂家获取更多信息。

总结

Pasadena (MAXREFDES31#) 参考设计凭借其高效性、紧凑性和符合标准的特性，成为了PoE供电应用的理想选择。在进行设计应用时，工程师们可以根据实际需求选择合适的PD分类和电路操作选项。大家在实际使用过程中，有没有遇到过类似设计的问题或者有更好的优化方案呢？欢迎在评论区分享交流。

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