高效的以太网供电解决方法降低了总体成本

IEEE802.3at规范含义的以太网供电(poE)是通过一条CAT-5以太网电缆安全地传输应用数据和电源的方法。由于它支持灵活地在任何地方安装设备，没有在附近供应交流电源的限制，也不要电工进行安装，因此，它得到了广泛应用。最初的IEEE802.3afpoE规范限制了供电至受电设备(pD)的功率只有13W，这也就限制了设备的应用范围，例如Ip电话和基本安防摄像机等。在2009年，IEEE802.3at规范将支持的功率增大到25.5W。但是，这还是无法满足功率要求越来越高的poE应用需求，例如，微微蜂窝基站、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，凌力尔特公司公布了新的专有标准LTpoE++™，将poE和poE+规范扩展到90W供电，同时还维持与IEEEpoE标准100%的兼容。它支持四种不同的功率等级(38.7W、52.7W、70W、90W)，可以根据应用要求来调整电源供电。

LTpoE++供电设备(pSE)采用了更智能的pSE隔离体系结构，以减少元器件数量，尽量少使用昂贵的外部元器件。全面的电缆放电保护和80V绝对最大值的引脚保证了现场工作的高可靠性。采用外部FET使散热性能可满足应用需求，提高了系统效率，增强了长期可靠性。LTpoE++体系结构只要一个pSE和pD控制器，就能够通过4对100mCAT-5e电缆供应90W的功率。

系统隔离要求

要实现以太网供电，要仔细的选择体系结构和元器件，以降低系统成本，同时提高性能和可靠性。一个成功的设计必须满足IEEE隔离要求，在短路和过流事件时保护HotSwap™FET，或者符合IEEE规范。poE规范清楚地阐述了隔离要求，在pD应用电路中，确保断开接地环路，维持以太网数据完整性并降低噪声。

传统的pSE隔离体系结构在主机至pSE控制器接口处隔离数字接口和电源。光耦合器等数字隔离单元本质上非常昂贵而且不可靠。能够实现隔离功能的IC成本非常高，不支持I2C高速传送。而且，对pSE逻辑供电的隔离DC/DC转换器增大了电路板面积和系统成本。

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)芯片组采用了不同的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)。这极大的降低了所需元器件的成本和复杂性。不再要单独的隔离DC/DC电源;LTC4271数字控制器可以使用主机的逻辑电源。LTC4271使用变压器隔离通信方法控制LTC4290或LTC4270。低成本和广泛应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，从而降低了辐射能量，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设计的可靠性非常重要，特别是处理大量的电缆、高电压、大电流或者高温的情况。凌力尔特公司在这方面相关经验丰富，设计了低成本、大吞吐量的电路保护方法，能够灵活的调整满足IEC61000电缆放电电压要求。只要一个TVS来保护高电压模拟电源，而在每一个输出端口上采用一对低成本箝位二极管(图2)。端口上的二极管引导有害的浪涌进入电源轨中，它们被浪涌抑制器以及VEE旁路电容吸收掉。浪涌抑制器还有保护pSE控制器不受VEE供电瞬变影响的优点。凌力尔特的pSE控制器在所有模拟引脚上还有80V绝对最大额定限制，实现了对瞬变的保护。

图2:可靠的电缆放电保护

降低功耗

凌力尔特的第四代pSE和pD控制器与IEEE802.3at规范完全兼容，而且LTpoE++功率达到了90W，同时通过使用低RDS(ON)外部MOSFET和0.25检测电阻减小了热耗散。这关于大功率系统非常重要，在这些系统中散热设计和功率损耗的成本非常高，关于功率受限的应用也非常重要，这些应用要求在功率预算内尽可能提高工作功率。集成了MOSFET的pSE和pD控制器具有较高的RDS(ON)参数，由于在器件内部散热，因此，很难进行散热设计。对一个端口的损害会导致整个芯片受损。

LT4275(图3)是市场上唯一能够控制外部MOSFET的pD控制器，极大的降低了pD总热耗，提高了功效，这关于较大功率应用非常重要。这一创新的方法支持用户调整MOSFET以满足应用的散热和效率要求，支持使用30m量级的低RDS(ON)MOSFET。LT4275能够支持高达90W的功率。