Controladores para el diseño de circuitos de Power Over Ethernet (PoE)
Siga los estándares 802.3af/at/bt para el diseño de circuitos de energía sobre ethernet (PoE).
Cada vez que tiene un gran número de adaptadores de energía empaquetados en un espacio pequeño, tiene un problema demasiado familiar de exceso de calor y transformadores voluminosos saliendo de una pared o regleta de enchufes. En un centro de datos, ambiente industrial o de oficina, la energía sobre Ethernet (PoE) es una forma de proporcionar energía desde un concentrador, switch u otro controlador a múltiples dispositivos aguas abajo. Las aplicaciones de ejemplo incluyen sistemas de seguridad, equipos de red, puntos de acceso inalámbricos, quioscos y mucho más.
Cada diseño de circuito PoE, ya sea un proveedor de energía o un receptor de energía, necesita un IC controlador para proporcionar energía a los dispositivos aguas abajo. Estos controladores siguen estándares específicos que rigen la salida de energía y las entradas de energía permitidas en cada extremo de un enlace. La energía entregada en el extremo aguas abajo de un enlace puede entonces ser regulada con una fuente de alimentación aislada o no aislada, dependiendo de la cantidad de energía que se esté entregando.
Diseño de Circuitos PoE y Estándares
Los sistemas PoE tienen una topología simple que gobierna el diseño de enlaces y la entrega de energía. El extremo del equipo de suministro de energía (PSE) del enlace entrega energía hacia un dispositivo de energía (PD), a menudo a través de múltiples puertos. La energía se entrega a través de un cable Ethernet de 44 y 57 V (48 V nominales). Esta tensión relativamente alta permite una transferencia de energía eficiente sin crear un peligro de seguridad excesivo.
El grupo de trabajo IEEE 802.3 está a cargo de todos los estándares Ethernet y está encargado de supervisar la evolución de PoE. La tabla a continuación enumera las principales especificaciones de PoE para diferentes controladores y dispositivos. Estos estándares gobiernan los extremos PSE y PD de un enlace PoE, y formarán el punto de partida para cualquier controlador que necesite seleccionar para un sistema PoE. Estas especificaciones son válidas para la energía proporcionada a través de cable Cat5e hasta 100 m.
La responsabilidad de estos controladores es negociar entre sí para que el extremo PSE pueda determinar cuánta energía (corriente) suministrar al extremo PD del enlace PoE. Una vez que la energía se entrega al nivel deseado, un convertidor DC-DC estándar en el extremo PD del enlace puede usarse para reducir el voltaje a un nivel más bajo y proporcionar energía a los dispositivos finales. El convertidor en la salida del controlador PD puede ser aislado o no aislado, dependiendo de la cantidad de corriente extraída a través del enlace PoE.
Selección de Controladores de Suministro de Energía y Dispositivos de Energía
El controlador de suministro de energía y el dispositivo de energía son la piedra angular de su diseño de circuito PoE y deben ser elegidos para coincidir con los requisitos de energía por puerto para su entorno ideal. Los controladores que están diseñados a uno de los estándares anteriores tendrán calificaciones de corriente y voltaje que aseguran la fiabilidad dentro de los límites de energía requeridos, pero hay otros estándares a considerar, como circuitos de protección de energía o térmica integrados, número de salidas (para controladores PSE) y programabilidad.
Maxim Integrated, MAX5969A/B
El MAX5969A/B de Maxim Integrated es un controlador de interfaz de dispositivo alimentado que cumple con los estándares IEEE 802.3af/at para el diseño de circuitos PoE (Clasificación 0 a 5). Para la transferencia de energía, el MAX5969A/B puede soportar 100 V en la entrada y limita la corriente de arranque por debajo de 180mA antes de cambiar a su límite de corriente más alto entre (720 y 880 mA). El dispositivo cuenta con MOSFETs de potencia integrados y un UVLO de entrada con amplia histéresis para prevenir cualquier fluctuación de energía al cambiar de estado. El rango de temperatura nominal se extiende hasta 85 °C.
Circuito de aplicación de energía sobre Ethernet MAX5969A/B. Del datasheet de MAX5969A/B.
ON Semiconductor, NCP1096
El controlador de interfaz de dispositivo de potencia NCP1096 de ON Semiconductor cumple con la especificación IEEE 802.3af/at/bt y soporta aplicaciones propietarias de más de 100 W. La temperatura de unión nominal se extiende hasta 125 °C, lo que hace que este componente sea ideal para entornos difíciles que requieren PoE. Otras características integradas incluyen protección contra sobrecorriente y protección contra sobrecalentamiento. La clase solicitada por el NCP1096 durante la clasificación del dispositivo se puede establecer a través de las resistencias conectadas a los pines CLA y CLB. Un ejemplo se muestra en el circuito de aplicación a continuación.
Circuito de aplicación para el controlador de interfaz de dispositivo de potencia NCP1096. Del datasheet de NCP1096.
Analog Devices, LTC4266A/C
En el lado de la fuente de un sistema PoE, el controlador de equipo de suministro de energía (PSE) LTC4266A/C proporciona energía para hasta 4 dispositivos; este componente viene en diferentes grados basados en el nivel de salida de potencia (13, 38.7, 57.2, 70 y 90 W). Las variantes de este componente son ideales para alimentar una gama de dispositivos de baja potencia. Analog Devices tiene otros controladores PSE compatibles con hasta dispositivos de Tipo 4.
Ejemplo de circuito de aplicación con los componentes de diseño de circuito PoE LTC4266 y LTC4265. Del datasheet de LTC4266.
Otros Componentes para el Diseño de Circuitos PoE
Los componentes de ejemplo mostrados arriba abordan las interfaces de control importantes requeridas en ambos lados de un enlace PoE. Sin embargo, se necesitan otros componentes para proporcionar la entrega de energía al extremo PD del enlace. Por ejemplo, si estás utilizando un RJ45 sin magnéticos integrados, necesitarás choques de modo común y otros pasivos para proporcionar magnéticos discretos y terminación Bob Smith. Otro componente de protección común en la entrada del lado PD es un diodo TVS. Ambos son ejemplos de componentes necesarios para aplicaciones industriales de alta potencia. Además de estos componentes, los sistemas PoE necesitan una serie de pasivos y otros componentes de gestión de energía para proporcionar energía regulada a los componentes aguas abajo. Aquí hay algunos de los otros componentes que necesitarás para el diseño de circuitos PoE:
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