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1以太网电源(PoE)2PoE基本概念3©2007NationalSemiconductorCorporationPSE:以太网交换机、路由器和集线器PD:VoIP电话、WLAN存取点、网络摄录机、保安系统。什么是PoE和PoE器件?1.PoE:以太网电源是一种由IEEE802.3af开发的革新性技术，专门为电源供电设备(PSE)而设，它可经由现行的数据电缆来供电给基于IP终端的受电器件(PD)。PoE可将数据和电源整合在同一条电缆上。2.PoE依从国际标准IEEE802.3af，现时可为负载提供大约13W的电力。30WPoEPlus版本现正由IEEE802.3at开发中。3.PSE:电源供电设备诸如是以太网路由器、交换机和集线器等，它们在以太网电源系统中提供48V的电源。4.PD:受电器件诸如是VoIP电话、无线局域网存取点、IP摄录机和保安摄录机等，它们在PoE系统中接受电力。4©2007NationalSemiconductorCorporation4为什么要用PoE?1.节省成本PoE无需进行独立的数据和电源基建安装，故可节省时间和金钱。2.简易性电源与以太网基建完全整合，因此在不方便提供电源的地方供电时变得更简易。3.可靠性随着加入中央UPS一起使用，其可靠性可获得提升。此外，亦无需为每一个文流电插口提供后备。4.控制网络管理基建提供受电器件的控制和监视功能，例如是遥控关机及重设。5.保安当没有人在办公室的时候将不必要的受电器件关闭可加强商业保密水平。5©2007NationalSemiconductorCorporation采用与不采用PoE的比较交换机IP电话WLAN存取点AC适配器AC适配器从适配器供给的直流电LAN信号IP电话交换机WLAN存取点6©2007NationalSemiconductorCorporationPoE基础建设:选择A-中间跨接(Midspan)PSE配置1.中间跨接(Midspan)PSE是一个放置在交换机和受电器件之间的电源供电设备。中间跨接器件的作用是无需更换现行的交换机就可将网络升级。2.电力是经由CAT-5电缆内的两对备用线(线4/5和7/8)来传输。VinVEELM507X交换机中间跨度PSE受电器件(例子：IPPhone)中间跨接(Midspan)电源插入7©2007NationalSemiconductorCorporationPoE基础建设:选择B-终端跨接(Endspan)PSE配置1.终端跨接(Endspan)配置将PoE整合入交换机内。2.电源经由CAT-5电缆内的两对数据线(线1/2和3/6)来传输。未端跨接电源插入VinVEELM507X终端跨度PSE(例子：交换机)受电器件(例子：IP电话)8©2007NationalSemiconductorCorporationCAT-5电缆传送电源选择选撢A–中间跨接(Midspan):电源从PSE经由CAT-5电缆内的备用线来提供。选撢A–终端跨接(Endspan):电源从PSE通过数据线经由数据变压器中央电缆终端来提供。重要提示:1.受电器件必需同时在上述两种操作模式下都可以正常操作，才能满足市场的需要。2.PoE系统必需允许没有受电的PD器件进入系统。9©2007NationalSemiconductorCorporationPoE运作模式和相应的输入电压PoE处理周期500ms;24.9K50–75ms10©2007NationalSemiconductorCorporationPoE处理期间的PSE信号2.8V10V15.5VVoltageDiscoveryClassificationClassificationTime42V30VOperationalPhase发现:25KOhm特征阻抗分类:恒流、四个范围、最大30mA500ms50–75ms15usStart-upPeriod11©2007NationalSemiconductorCorporationPoE系统要求-IEEE802.3af分类12PoE受電器件端方案LM507x系列13©2007NationalSemiconductorCorporationLM507xPoE受电器件系列TopologyMaxVinPDFETI-LimitSignatureRAuxPowerPackagesLM5070PD/PWMCombo76V1ohm390mAExternalFrontAux48VTSSOP16LLP165x5mmLM5071PD/PWMCombo76V1ohm390mAExternalFrontAux10VTSSOP16LLP165x5mmLM5072PD/PWMCombo100V0.6ohm440mAorAdjto800mAInternalFrontorRear9VTSSOP16_EPLM5073PDInterface100V0.6ohm440mAorAdjto900mAInternalFrontorRear9VTSSOP14_EP受电器件的方块图14©2007NationalSemiconductorCorporationLM5070整合了:1.特征检测2.分类3.欠压锁定4.热-插拔控制器5.PWM控制器内部80V/0.4A,1ohmHotSwap热插拔MOSFET主要功能特点:1.完全符合IEEE802.3af接口标准。2.可编程入侵电流限制。3.可编程分类电流。4.具备可编程磁滞的可编程欠压保护。5.内部80V/0.4A,1ohm的HotSwapMOSFET。6.电流模式脉冲宽度调变。7.可编程软-开启。8.可编程振荡器频率。9.过热停机防护。10.两种封装：TSSOP和LLP。LM5070PoE接口/PWM控制器组合15©2007NationalSemiconductorCorporation利用LM5070设计VoIP电话PoE电源D1供终端跨接配置D2供中间跨度配置外部特征电阻器设定输入UVLO设定PD分类输入规格:32V-57V设定输入电流限制输出规格:3.3V/3.3A反激转换器16©2007NationalSemiconductorCorporationLM5071整合PoE受电器件与辅助电源接口LM5071比LM5070加强的功能有：辅助电源接口:1.DC-DC生效当AUXpin2V2.AUX电源连接:-直接到DC-DC转换器(如图所示)HotSwapIn-rushandFaultCurrentLimitingDC-DCControllerCurrentModePWMIEEE802.3afInterfaceUnder-voltageLockoutSignatureDetectionClassificationLM5071VOUTFeedback+_AUX12VAdapterJackAuxiliaryPowerEnablePoE(+)PoE(-)辅助输入9V至57VdcLM5071整合了:1.特征检测2.分类3.UV锁定4.热-插拔控制器5.PWM控制器17©2007NationalSemiconductorCorporation利用可支持辅助输入的LM5071设计IP摄录机的PoE电源VINRSIGAUXVCCRTNLM5071UVLOUVLORTNRTSSVEEOUTCSCOMPFBARTNR_CLASSFUSETNRPoE(RJ45)ZenerDiode(15V)12V,300mA5V,1.2AGNDVccVoltageInputvoltageunder15VÆQ1Inputvoltageover15VÆD1Q1D1-DC48VDC12VAC24VVINRSIGAUXVCCRTNLM5071UVLOUVLORTNRTSSVEEOUTCSCOMPFBARTNR_CLASSFUSETNRPoE(RJ45)ZenerDiode(15V)12V,300mA5V,1.2AGNDVccVoltageInputvoltageunder15VÆQ1Inputvoltageover15VÆD1Q1D1-DC48VDC12VAC24V•Vin=DC-48V,DC12V,AC24V•Vout==DC12V300mA,5V1.2A.支持普遍使用的12Vdc彧24适配器以为具备有LM5071辅助输入功能的IP摄录机供电18©2007NationalSemiconductorCorporationLM5071PoE演示板功能特点:1.符合IEEE802.3af标准2.PoE输入范围:-38至-75V3.辅助输入范围:18至75V4.输出电压:3.3V5.输出电流:0to3.4A6.板面尺寸:2.75x2.00x0.667.操作频率250KHz8.具备磁滞的UVLO9.电流限制防护10.输入-输出隔离11.可升级至双输出参考文件:AN-1430(载于美国国家半导体的网上)LM5071PowerOverEthernetDemoBoard19©2007NationalSemiconductorCorporationLM5071PoE演示板原理图可优化输出电容器的数量。晶体管、场效应管和二极管可使用等效。Xfmr可为特定的运作而优化。支援18Vdc-57Vdc辅助电源外部特征电阻器BR1供未端跨接配置BR2供中间跨接配置设置PD类别设置PoEi输入UVLO检测辅助输入电源20©2007NationalSemiconductorCorporationLM5070–71最简单的方案设计:非隔离降压VEELM507xLM507xRTSSCOMPVEEOUTVINVCCCSRTNARTNRCLASSRCLPVINRSIG5VFBProgrammableInrushCurrentHighVoltageRegulatorSMPSControllerSignatureSwitchBandgapRegulatorUVLO1.2VUVLOUVRTNPWRGOOD+VOUT_BC856ATBOM:1LM507X控制器电路1二极管1电感器8电阻器1MOSFET(100V/3A)7电容器1PNP晶体管21©2007NationalSemiconductorCorporationLM5071非隔离PoE电路-浮地降压实现方法配合可选配的温度补偿PNP电平位移回馈少许方案22©2007NationalSemiconductorCorporationLM5072是第二代PoEPD/PWM组合方案LM5072比LM5071更强的功能:1.IEEE802.3af可调节电流限制从1X增强至2X2.0.7WMOSFET促使更高功率3.100V瞬变能力4.多样化的辅助电源选择5.辅助支配接口VINRAUXVEEOUTRTCSFBCOMPSSRTNARTNLM5072+PoE+FAUX-PoE-FAUX+VOUTICL_FAUXDCCLRCLASS+RAUX-RAUXnPGOODVCC主要功能特点:1.完全符合802.3afPD接口標準2.整合有特征电阻器3.可编程分类电流4.可编程内部入侵电流限制5.100V最高电压额定简化受电器件的瞬变设计6.可编程内部准确度OCP.MaxOCP800mA7.内部短路防谖，Hiccup模式8.具备7V磁滞的内部输入UVLP，37V开机及30V停机9.内部HotSwapMosfet.10.电源优良信号11.多样化的辅助电源选择12.辅助支配选择13.过热停机防护23©2007NationalSemiconductorCorporationLM5072辅助电源支持功能“辅助支持接口”1.当一个辅助电源AC适配器插入一个器件时，受电器件会促使供电设备移走以太网电源并由辅助电源直接供电给受电器件。2.LM5072支持辅助支配运作而LM5070,LM5071及其他同类器件均没有这项功能。24©2007NationalSemiconductorCorporation利用设有两个辅助电源输入的LM5072为IP摄录机设计25W高