根据最初的IEEE 802.3af PoE规范,受电设备(PD)得到的功率只有13W,这就限定了设备的运用范围,例如IP电话和高清安防摄像机等。在2009年,IEEE 802.3at规范将支持的功率增大到25.5W。但这还是无法知足功率哀求越来越高的PoE运用需求,例如,微微蜂窝基站、802.11ac无线接入点、LED标牌和加热云台变焦(PTZ)室外摄像机等。
在2011年,凌力尔特公司发布了新的专有标准LTPoE++,将PoE和PoE+规范扩展到90W供电,同时还坚持与IEEE PoE标准100%的兼容。它支持四种不同的功率等级(38.7W、52.7W、70W、90W),可以根据运用哀求来调度电源供电。

LTPoE++供电设备(PSE)采取了更智能的PSE隔离体系构造,以减少元器件数量,只管即便少利用昂贵的外部元器件。全面的电缆放电保护和80V绝对最大值的引脚担保了现场事情的高可靠性。采取外部FET使散热性能可知足运用需求,提高了系统效率,增强了长期可靠性。LTPoE++体系构造只须要一个PSE和PD掌握器,就能够通过100m CAT-5e电缆供应90W的功率(利用4对线供电)。

系统隔离哀求
要实现以太网供电,须要仔细的选择体系构造和元器件,以降落系统本钱,同时提高性能和可靠性。一个成功的设计必须知足IEEE隔离哀求,在短路和过流事宜时保护Hot Swap FET,或者符合IEEE规范。PoE规范清楚地阐述了隔离哀求,在PD运用电路中,确保断开接地环路,坚持以太网数据完全性并降落噪声。
传统的PSE隔离体系构造在主机至PSE掌握器接口处隔离数字接口和电源。光耦合器等数字隔离单元实质上非常昂贵而且不可靠。能够实现隔离功能的IC本钱非常高,不支持I2C高速传送。而且,对PSE逻辑供电的隔离DC/DC转换器增大了PCB面积和系统本钱。
LTPoE++轻松实现隔离
凌力尔特公司的12端口(LTC4270 / LTC4271)和8端口PSE(LTC4290 / LTC4271)芯片组采取了不同的PSE隔离方法,将所有的数字功能迁移到隔离边界的主机侧(图1)。这极大的降落了所需元器件的本钱和繁芜性。不再须要单独的隔离DC/DC电源;LTC4271数字掌握器可以利用主机的逻辑电源。LTC4271利用变压器隔离通信方法掌握LTC4290或LTC4270。低本钱和广泛运用的以太网变压器对可替代6个光耦合器。在协议中编程实现含有端口管理、复位和快速端口关断功能的I2C通信机制,从而降落了辐射能量,供应1500V的隔离。
图1:LTC4290 / LTC4271芯片组实现了隔离功能,不须要任何光隔离器以及专用隔离DC/DC转换器
可靠的电缆放电保护功能
考虑PoE设计的可靠性非常主要,特殊是处理大量的电缆、高电压、大电流或者高温的情形。凌力尔特公司设计了低本钱、大吞吐量的电路保护方案,能够灵巧的调度知足IEC61000电缆放电电压哀求。只须要一个TVS来保护高电压仿照电源,而在每一个输出端口上采取一对低本钱箝位二极管(图2)。端口上的二极管勾引有害的浪涌进入电源轨中,它们被浪涌抑制器以及VEE旁路电容接管掉。浪涌抑制器还有保护PSE掌握器不受VEE供电瞬变影响的优点。凌力尔特的PSE掌握器在所有仿照引脚上还有80V绝对最大额定限定,实现了对瞬变的保护。
图2:可靠的电缆放电保护
降落功耗
凌力尔特的第四代PSE和PD掌握器与IEEE 802.3at规范完备兼容,而且LTPoE++功率达到了90W,同时通过利用低RDS(ON)外部MOSFET和0.25Ω检测电阻减小了热耗散。这对付大功率系统非常主要,在这些系统中散热设计和功率损耗的本钱非常高,对付功率受限的运用也非常主要,这些运用哀求在功率预算内尽可能提高事情功率。集成了MOSFET的PSE和PD掌握用具有较高的RDS(ON)参数,由于在器件内部散热,因此,很难进行散热设计。对一个端口的危害会导致全体芯片受损。
LT4275(图3)是市场上唯一能够掌握外部MOSFET的PD掌握器,极大的降落了PD总热耗,提高了功效,这对付较大功率运用非常主要。这一创新的方法支持用户调度MOSFET以知足运用的散热和效率哀求,支持利用30mΩ量级的低RDS(ON) MOSFET。LT4275能够支持高达90W的功率。
一个TVS和100V绝对最大端口引脚足以保护电缆放电事宜。LT4275事情在较宽的-40℃至125℃温度范围,具有过温保护功能,在瞬时过载时保护器件。采取这一更强大的保护功能,很随意马虎就可体验可靠的运用。
图3:LTPoE++ PD掌握器利用外部MOSFET以提高了功效
LTPoE++事情过程
LTPoE++利用了3事宜分级机制,在PSE和PD之间供应互识别旗子暗记,同时坚持了与IEEE 802.3at标准的后向兼容。通过PD对3事宜分级机制的相应,LTPoE++ PSE确定PD是1类(PoE)、2类(PoE+),还是LTPoE++器件。LTPoE++ PSE利用3事宜分级机制导致ICUT和ILIM门限更新。PSE利用ICUT门限监控PD电流花费。在严重的电流故障时,ILIM用作硬电流限定,以保护PSE电源供电。
在另一端,LTPoE++ PD利用它收到的分级事宜号,确定连接1类、2类,还是LTPoE++ PSE。如果LTPoE++ PSE丈量到PD的第一个分级事宜电流是0级、1级、2级,或者3级,LTPoE++ PSE把端口作为1类器件进行供电。否则,如果在第一个分级事宜中,识别到4级,LTPoE++ PSE会连续PoE+规范定义的第二个分级事宜。这见告PD,它连接至2类或LTPoE++ PSE。没有第二个分级事宜表明了PD连接至1类PSE,这限定为1类供电。
2类PD物理层分级由IEEE定义为两个连续4级结果。一个LTPoE++ PD必须在第一和第二个分级事宜中显示两个连续4级结果,使得LTPoE++ PD呈现为2类PD至2类PSE。
在第一和第二个分级事宜中,在有效的4级丈量后,LTPoE++ PSE会迁移到第三个分级事宜上。两次成功的4级丈量后,进行第三次分级事宜。第三次分级事宜必须转换到不同于4级的其他级别,把PD识别为支持LTPoE++。在第三个分级事宜过程中,LTPoE++ PSE认为坚持4级的PD是2类PD。对付所有分级事宜,IEEE 802.3at标准哀求兼容2类PD重复4级相应。第三个分级事宜见告LTPoE++ PD,它连接至LTPoE++ PSE。表1显示了各种PD功率的分级事宜组合。
LTPoE++即插即用办理方案
LTPoE++供应安全和可靠的即插即用办理方案,极大的降落了PSE和PD的工程繁芜性。LTPoE++相对付其他电源扩展拓扑的优点在于只须要一个PSE和PD便能够在一条CAT-5e电缆上供应90W功率,大幅度节省了空间,降落了本钱,缩短了开拓韶光。LTPoE++办理方案减少了材料和干系的元器件本钱,还供应目前功效最高的端到端办理方案,显著降落了总体拥有本钱,增大了对实际运用的供电,同时降落了热耗,不须要高本钱的散热器设计。
LTPoE++最突出的一点是,对付软件级功率协商,它不须要利用IEEE PoE+规范制订的链路层创造协议(LLDP)。LLDP哀求扩展标准以太网堆栈,须要很大的软件开拓投入。LTPoE++ PSE和PD自主地协商功率哀求以及硬件级能力,同时保持了与基于LLDP办理方案的完备兼容。这样,LTPoE++系统设计职员能够选择是否实现LLDP。专用端到端系统可能会选择放弃LLDP支持。这带来了产品及时面市上风,而且还降落了BOM本钱,减小了电路板面积和繁芜性。
第四代的高等特性
凌力尔特的以太网供电PSE掌握器系列在PoE履历上非常成熟和专业,已受供货的2亿多端口支持。新的第四代特性包括支持设计未来不会过期的现场更新固件。可选1秒电流均匀是另一新特性,简化了主机电源管理功能。高等电源管理特性包括优先级快速关断、12位每端口电压和电流回读、8位可设置电流限定、以及7位可设置过载电流门限等。一个1MHz I2C接口支持主机掌握器对IC进行数字配置,或者进行行列步队端口读取操作。供应“C”库,以降落工程本钱,使产品尽快上市。
结论
凌力尔特供应业界功耗最低的单端口、4端口、8端口和12端口PSE掌握器,还供应坚固的ESD和电缆放电保护功能,减少了元器件数量,实现了高性价比设计。与LT4275 PD掌握器相结合,一个完全的即插即用LTPoE++系统能够供应90W功率,同时保持了与PoE+和PoE标准的完备兼容。全体办理方案利用了外部低RDS(ON) MOSFET,以极大地降落PD总热耗散,提高了功效,这对付所有功率级都非常关键。所有仿照引脚的高值绝对最大额定电压和高性价比电缆放电保护功能确保了器件受到很好的保护,不受最常见以太网电压浪涌的危害。LTPoE++系统简化了功率运送,帮助系统设计职员将设计精力集中在高代价运用中。










