TPS23753A PoE PD контроллер
- Оптимизирован для изолированных преобразователей
- Полный интерфейс PoE
- Поддержка ORing адаптера
- Надежный полевой МОП-транзистор для горячей замены, 100 В, 0,7R
- Защита от электростатических разрядов 15/8 кВ на железном уровне
APD
_______
APD заставляет питание поступать от внешнего адаптера, подключенного от VDD1 к RTN, путем размыкания переключателя горячей замены. Резисторный делитель рекомендуется на APD, когда он подключен к внешнему адаптеру. Делитель обеспечивает защиту от электростатического разряда, разряд утечки для диода ИЛИ адаптера и квалификацию входного напряжения. Аттестация напряжения гарантирует, что адаптер может поддерживать частичное напряжение до того, как ток PoE будет отключен. Выберите резисторы делителя APD в соответствии со следующими уравнениями, где VADPTR-ON - это желаемое напряжение адаптера, которое включает функцию APD при повышении напряжения адаптера.
Выход CLS отключается, когда на вывод APD подается напряжение выше .
Поместите понижающий резистор APD рядом с выводом APD.
APD должен быть привязан к RTN, когда он не используется.
BLNK
Обеспечивает интервал между повышением уровня возбуждения затвора и активным контролем входа компаратора тока на CS. Эта задержка позволяет ослабить нормальный переходный процесс (всплеск) тока включения до того, как компаратор станет активным, предотвращая нежелательные короткие рабочие циклы и преждевременное ограничение тока. Подключите BLNK к RTN, чтобы получить внутренне установленный период гашения. Подключите резистор от BLNK к RTN на программируемый период гашения. Связь между желаемым периодом гашения и резистором программирования определяется следующим уравнением.
Поместите резистор рядом с выводом BLNK, когда он используется.
CLS
Подключите резистор от CLS к VSS, чтобы запрограммировать ток классификации согласно IEEE 802.3at. Диапазоны мощности частичных разрядов и соответствующие значения резисторов перечислены в таблице 2. Назначенная мощность должна соответствовать максимальной средней мощности, потребляемой частями разряда во время работы. TPS23753 поддерживает уровни мощности класса 0–3.
CS
Вход считывания тока для преобразователя постоянного / постоянного тока должен быть подключен к верхней стороне резистора считывания тока переключающего полевого МОП-транзистора. Порог ограничения тока, VCSMAX, определяет напряжение на CS, выше которого время включения GATE будет прекращено, независимо от напряжения на CTL.
TPS23753 обеспечивает внутреннюю компенсацию наклона для стабилизации контура регулирования текущего режима. Если предусмотренный наклон недостаточен, эффективный наклон можно увеличить, добавив RS, как показано на рисунке 22. Маршрутизация между резистором измерения тока и выводом CS должна быть короткой, чтобы минимизировать перекрестные помехи от зашумленных дорожек, таких как сигнал управления затвором.
CTL
CTL - это вход контура управления напряжением ШИМ (широтно-импульсный модулятор). Падение ниже
заставляет
прекращать переключение. Увеличение
выше
увеличивает запрограммированный пиковый ток переключаемого MOSFET. Максимальный (пиковый) ток запрашивается приблизительно при
. Коэффициент усиления по переменному току от
до компаратора PWM составляет 0,5.
Используйте в качестве источника для CTL.
DEN
Подключите резистор 24,9 кОм от DEN к VDD, чтобы обеспечить сигнатуру обнаружения PoE. DEN переходит в состояние высокого импеданса, когда находится вне диапазона напряжения обнаружения. Переключение DEN в VSS во время работы с питанием приводит к отключению внутреннего МОП-транзистора с возможностью горячей замены и регулятора класса.
FRS
Подключите резистор от FRS к RTN, чтобы запрограммировать частоту коммутации преобразователя. Выберите резистор в соответствии со следующим соотношением.
Преобразователь может быть синхронизирован с частотой выше его максимальной частоты холостого хода, подавая короткие импульсы, связанные по переменному току, на вывод FRS. Более подробная информация представлена в разделе «Приложения».
Вывод FRS имеет высокий импеданс. Соединения должны быть короткими и изолированными от потенциальных источников шума.
GATE
Выход управления затвором для переключающего MOSFET преобразователя постоянного тока.
RTN
RTN внутренне соединен со стоком полевого МОП-транзистора с горячей заменой PoE и с возвратом контроллера DC/DC. RTN следует рассматривать как локальную эталонную плоскость (заземляющую плоскость) для контроллера постоянного / постоянного тока и первичного преобразователя для поддержания целостности сигнала.
VB
VB - это внутренняя шина управления 5 В, которая должна быть отключена конденсатором 0,1 мкФ от RTN. VB следует использовать для смещения оптрона обратной связи.
VC
VC - это источник смещения для контроллера постоянного / постоянного тока. Драйвер затвора MOSFET запускается непосредственно из VC. VB регулируется вниз от VC и представляет собой напряжение смещения для остальной части управления преобразователем. Источник пускового тока от VDD1 к VC управляется компаратором с гистерезисом для реализации начальной загрузки преобразователя. VC должен быть подключен к источнику смещения, например к вспомогательному выходу преобразователя, во время нормальной работы.
Конденсатор минимум 0,22 мкФ, расположенный рядом с выводом VC, должен быть подключен от VC к RTN для обхода драйвера затвора. Для запуска требуется большая общая емкость.
VDD
Положительная входная шина питания для управления PoE, полученная от PoE. VDD должен быть подключен к VSS с помощью конденсатора 0,1 мкФ (X7R, 10%) в соответствии с требованиями стандарта. Диод подавителя переходных процессов (стабилитрон) должен быть подключен от VDD к VSS для защиты от переходных процессов перенапряжения.
VDD1
Источник пускового тока преобразователя постоянного / постоянного тока. Подключайтесь к VDD для большинства приложений. VDD1 может быть изолирован диодом от VDD для поддержки работы с приоритетом PoE.
VSS
VSS - это сторона возврата входной мощности PoE. Это эталон для схем интерфейса PoE и имеет ограниченный по току переключатель горячей замены, который соединяет его с RTN. VSS фиксируется на диодном падении выше RTN переключателем горячей замены. Для соединения входных компонентов и вывода VSS следует использовать локальную эталонную плоскость VSS.
| Пример построения схемы |
|
Обзор классического PoE
Следующий текст предназначен для помощи в понимании работы TPS23753.
Стандарт IEEE 802.3at представляет собой обновление пункта 33 IEEE 802.3-2008 (PoE), добавляющее опции высокой мощности и улучшенную классификацию. Вообще говоря, устройство, соответствующее IEEE 802.3-2008, будет называться устройством типа 1, а устройства с высокой мощностью или улучшенной классификацией будут называться устройствами типа 2. Стандарты меняются, и на них всегда следует ссылаться при принятии проектных решений.
Стандарт IEEE 802.3at определяет метод безопасного питания PD (устройства с питанием) по кабелю с последующим отключением питания, если PD отключен. Процесс проходит через состояние ожидания и три рабочих состояния: обнаружение, классификация и работа. PSE оставляет кабель без питания (состояние ожидания), периодически проверяя, не было ли что-то подключено; это называется обнаружением. Низкие уровни мощности, используемые во время обнаружения, вряд ли повредят устройства, не предназначенные для PoE. Если присутствует действительная подпись PD, PSE может запросить, сколько мощности требуется PD; это называется классификацией. Для классификации оборудования необходимы PSE типа 2. PD может вернуть класс с кодированием тока по умолчанию 13 Вт или один из четырех других вариантов.
PSE может затем питать PD, если он имеет достаточную мощность. После запуска PD должен представить сигнатуру поддержки мощности (MPS), чтобы гарантировать PSE, что она все еще присутствует. PSE контролирует свой вывод на предмет допустимого MPS и выключает порт, если он теряет MPS. Потеря MPS возвращает PSE в состояние ожидания. На рисунке 16 показаны рабочие состояния в зависимости от входного напряжения частичных разрядов.
Рисунок 2.
Вход PD (запитываемого устройства) обычно представляет собой восьмипроводной разъем RJ-45, который называется интерфейсом питания (PI). Требования к входу PD отличаются от требований к выходу PSE, чтобы учесть падение напряжения в кабеле. Стандарт IEEE 802.3at использует сопротивление кабеля 20 Ом (для устройств типа 1) для определения напряжения.
Ограничения на частичных разрядах на основе требований к выходному напряжению PSE. Хотя стандарт определяет выходную мощность 15,4 Вт на PSE, на PI доступно только 13 Вт из-за потери мощности в кабеле в наихудшем случае. PSE может подавать напряжение либо между парами RX и TX (контакты 1-2 и 3-6 для 10baseT или 100baseT), либо между двумя запасными парами (4-5 и 7-8). PSE может одновременно подавать напряжение только на один набор пар. PD использует входные диодные мосты для приема питания от любой из возможных конфигураций PSE. Падения напряжения, связанные с входными мостами, создают разницу между стандартными пределами в спецификациях PI и TPS23753.
PSE отключается от PD, если он потребляет мощность, превышающую максимальную по классу, за интервал в одну секунду. PSE типа 1, совместимый с IEEE 802.3at, необходим для ограничения тока до 400 мА и верхнего предела шаблона (IEEE 802.3-2008 был 450 мА) во время работы с питанием. PSE должен отключить PD, если он потребляет этот ток более 75 мс. БП классов 0 и 3 могут потреблять пиковые токи до 400 мА в течение до 50 мс. PSE может устанавливать более низкие пределы выходного тока в зависимости от заявленных требований к мощности PD.
Пороговые напряжения
TPS23753A имеет несколько внутренних компараторов с гистерезисом для стабильного переключения между различными состояниями, как показано на рисунке 2. На рисунке 3 параметры в разделах «Электрические характеристики: только секция контроллера» и «Электрические характеристики: PoE и управление» связаны с состояниями PoE. Режим, помеченный как холостой ход между классификацией и работой, означает, что все выводы DEN, CLS и RTN имеют высокий импеданс.
Рисунок 3.
Последовательность запуска PoE
Осциллограммы на рисунке 4 демонстрируют обнаружение, классификацию и запуск из PSE типа 1.
Показаны ключевые формы сигналов: VVDD-VSS, VRTN-VSS и IPI. IEEE 802.3at требует как минимум двух уровней обнаружения;
В этом примере показаны четыре уровня. Четыре уровня защиты от неправильного обнаружения устройства при подключении во время последовательности обнаружения.
Обнаружение (Detection)
TPS23753 находится в режиме обнаружения, когда ниже нижнего порога классификации. Когда входное напряжение поднимается выше
, вывод DEN переходит в состояние открытого стока для экономии энергии. При обнаружении
имеет высокий импеданс, почти все внутренние цепи отключены, а вывод DEN подтянут к VSS.
24,9 кОм (1%) представляет правильную сигнатуру. Это может быть небольшой резистор малой мощности, поскольку он воспринимает напряжение всего около 5 мВт. Действительный признак обнаружения запитываемого устройства - это инкрементное сопротивление между 23,75 кОм и 26,25 кОм на PI.
Сопротивление обнаружения, наблюдаемое PSE на PI, является результатом сопротивления входного моста, включенного последовательно с параллельной комбинацией и нагрузки смещения TPS23753. Инкрементное сопротивление входного диодного моста может составлять сотни Ом при очень малых токах, потребляемых при подаче на PI 2,7 В. Сопротивление входного моста частично компенсируется эффективным сопротивлением TPS23753 во время обнаружения.
