onsemi NCP1096：PoE-PD 接口控制器的卓越之选

在当今的电子设备中，以太网供电（PoE）技术凭借其便捷性和高效性，成为了众多设备供电的首选方案。onsemi 的 NCP1096 作为一款先进的 PoE - PD 接口控制器，为 IEEE 802.3af/at 和 -3bt 标准的应用提供了强大的支持。下面，我们就来深入了解一下这款产品。

文件下载：NCP1096-D.PDF

产品概述

NCP1096 是 onsemi PoE - PD 产品家族的一员，它能让基于该芯片的受电设备（PD）成为符合 IEEE 802.3af/at 和 -3bt 标准的受电装置。该芯片集成了 PoE 系统运行所需的所有功能，如检测、分类和浪涌阶段的电流限制等。通过内部的传输晶体管，它支持高达 90W 的高功率应用。此外，其电源良好引脚能确保相邻主 DC/DC 转换器的正确禁用和启用，分类结果引脚则允许设备根据分配的功率等级（最高 Class 8）运行。

产品特性亮点

全面的标准支持

NCP1096 完全支持 IEEE 802.3af/at 和 -3bt 规范，这使得它能够广泛应用于各种符合这些标准的 PoE 系统中。同时，它支持多达 5 个事件的物理层分类，能够准确地与供电设备（PSE）进行交互。

高功率支持与电流控制

该芯片的分配功率水平最高可达 90W，并且支持自动分类功能。在浪涌电流限制方面，典型的浪涌电流限制为 110mA，内部 70mΩ 的传输开关能够有效地控制电流。此外，它还具备过流保护和过温保护功能，结温范围为 -40°C 至 +125°C，确保了在各种环境下的稳定运行。

丰富的引脚功能

NCP1096 拥有多个功能引脚。开漏电源良好指示器可以直观地显示电源状态；支持短 MPS（维持功率签名），并提供传输开关禁用输入，适用于后辅助电源操作。同时，它还适用于专有的 100W + 应用。

环保封装

该产品采用 16 引脚 TSSOP EP 封装，并且是无铅的，符合 RoHS 标准，体现了环保设计的理念。

技术参数剖析

绝对最大额定值

在绝对最大额定值方面，NCP1096 的结温范围为 -40°C 至 +150°C，存储温度范围为 -55°C 至 +150°C。输入电源电压 VPP 相对于 VPN 的电压范围为 -0.3V 至 72V。需要注意的是，超过这些额定值可能会损坏设备，影响其功能和可靠性。

推荐工作条件

推荐的工作结温范围为 -40°C 至 +125°C，输入电源电压范围为 0V 至 57V。在这些条件下，设备能够正常工作，但超出推荐范围可能会对设备的可靠性产生影响。

电气特性

电气特性涵盖了多个方面。在检测特性中，等效检测电阻为 23.7kΩ 至 26.3kΩ；分类特性方面，分类电流禁用阈值、静态电流等都有明确的参数范围。此外，RC 振荡器特性、传输开关电流控制状态特性、传输开关导通状态特性以及欠压锁定特性等都为设计提供了详细的参考依据。

应用信息详解

受电设备接口

NCP1096 位于 PD 接口处，通过以太网电缆与 PSE 进行交互。它为设备提供检测签名、分类握手、浪涌电流限制和运行过流保护等功能。

检测过程

在检测阶段，PSE 会检查是否存在有效的检测签名。为了向 PSE 呈现有效签名，需要在 NCP1096 的 COSC 和 DET 引脚之间插入一个 26.1kΩ 的电阻。当 PD 电源接口电压在检测范围内时，COSC 引脚被拉高到 VPP，DET 引脚被拉低到 VPN，从而呈现有效签名。一旦 PSE 检测到有效签名并开始为 PD 供电，COSC 和 DET 开关将关闭，以降低 PD 的电流消耗。

分类机制

PD 根据其在运行时所需的最大功率水平进行分类。IEEE 802.3bt 标准支持高达 71.3W 的 PD，并定义了 8 个功率等级（Class 1 至 Class 8）。PD 必须符合其最大所需功率或更高的功率等级。通过在 CLA 和 CLB 引脚连接相应的电阻，可以确定 NCP1096 在分类期间请求的功率等级。分类结果将写入状态输出 NCL、NCM 和 LCF。

浪涌电流限制

当 PSE 成功为 PD 分配特定功率等级后，会将其电源接口电压升高到内部电源电压。当 NCP1096 的端口电压高于 UVLO_H 阈值时，它将进入浪涌电流控制状态。在这个状态下，NCP1096 通过控制传输开关晶体管的导通来控制端口电容的充电。当 RTN 和 VPN 之间的电压小于 0.8V 且栅极电压高于 8.5V 时，NCP1096 将退出浪涌电流控制状态，进入正常运行模式。

PGO 指示器

在浪涌电流控制状态下，PGO 输出将被拉低。该输出必须用于阻止相邻的主 DC/DC 转换器和 VPP 与 RTN 之间的任何重要负载，以避免在浪涌期间增加传输开关的压力。

系统启动

当 NCP1096 退出浪涌电流控制状态时，PGO 输出将变为浮空状态，表明主 DC/DC 转换器和系统可以启动。此时，NCP1096 将不再主动限制电流和功率。

NCM 和 NCL 指示器

NCM 和 NCL 输出的状态提供了 PSE 在分类期间分配给 PD 的功率水平信息。这些状态输出对于请求 Class 4 或更高等级的 PD 尤为重要，因为它们可能会面临供电不足的情况。

LCF 指示器

LCF 输出的状态提供了关于 PD 连接的 PSE 类型的信息。如果 LCF 浮空，则 PSE 符合 802.3af/at 标准；如果 LCF 为低电平，则 PSE 符合 802.3bt 标准。

维持功率签名（MPS）

PD 需要保持一定的最小电流，以允许 PSE 判断其是否仍处于连接状态，这就是维持功率签名（MPS）。根据 LCF 输出的状态，PD 可以使用低功率短 MPS。

自动分类（Autoclass）

802.3bt 标准预见了一种名为自动分类的可选分类扩展。当 ACS 引脚连接到 VPN 时，自动分类功能禁用；当 ACS 引脚浮空时，自动分类功能启用，NCP1096 将在分类期间向 3bt 类型的 PSE 请求自动分类测量。

其他保护功能

NCP1096 还具备欠压锁定、运行电流保护和热关断等功能，这些功能可以有效地保护设备在各种异常情况下的安全运行。

应用场景与注意事项

PoE 系统概述

整个 PoE 标准区分了四种类型的 PSE 和四种类型的 PD。不同的功率等级和设备类型对电缆类型和供电对数有不同的要求。例如，在使用 Type 3 或 Type 4 PD 或 PSE 时，通常需要使用 Cat 5 电缆；而 4 对供电则仅适用于 Type 3 和 4 PSE。

辅助电源

为了支持连接到非 PoE 网络的应用，并最小化物料清单，NCP1096 支持从备用或本地电源获取功率。通过 AUX 输入引脚，可以实现辅助电源优先的简化设计。当 AUX 引脚电压高于 AUX_H 阈值时，NCP1096 将关闭传输开关并进入离线状态。

双签名 PD

IEEE 802.3bt 标准还引入了双签名 PD 的概念。这种类型的 PD 为每个备用模式（A 和 B）都配备了单独的输入桥式整流器和 PD 控制器。与单签名 PD 相比，双签名 PD 的最大输入平均功率和分类电阻值有所不同。

在实际应用中，电子工程师需要根据具体的需求和场景，合理选择和使用 NCP1096。同时，要注意各项参数和特性的细节，确保设备的稳定运行。你在使用类似的 PoE - PD 接口控制器时，遇到过哪些问题呢？不妨在评论区分享一下。