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摘要：本文介绍了Power Integrations(PI)开发的一种适用于电话上的以太网供电(PoE)分立接口电路，可帮助OEM厂商满足其设计和成本目标。
关键词：VolP；PoE；DC／DC转换
如今，支持PoE功能的集线器、路由器和交换机正逐渐成为标准设备。因此，众多的OEM在设计其无线接入点设备、VolP电话和闭路安保摄像头时，都采用通过连接到通信网络的CAT-5电缆进行供电的方案。
用电设备(PD)中的DC-DC功率转换级必须将其功率要求传输给供电设备(PSE)，以便PSE能通过电缆向其供电(如图1所示)。功率转换器需要降低和调节电缆电压，并能适应在CAT-5以太网上传输电源造成的显著线路压降。在高功率负载情况下，压降尤为明显。这就为设计带来了一些问题。
简单、低成本且可靠的受电设备电源解决方案
为使PoE接口和功率转换级在支持2级和3级受电设备的同时满足客户的BOM成本目标，PI推出采用DPA-Switch系列高集成度功率转换IC的DC-DC转换器设计，从而提供了高可靠性的解决方案。采用DPA-Switch可有效简化设计流程，结合分立接口电路设计所带来的成本降低，可使OEM在满足其成本目标的同时，符合在功能、可靠性和稳定性等方面的要求。此外，该方案还减少了使用的元件数目，这不但可以降低总体成本，而且能提高平均故障间隔时间(MTBF)和DC-DC转换级的可靠性。
一种灵活的低成本解决方案
该方案仅采用少数分立元件，即可实现满足IEEE 802．3af标准要求的用电设备／供电设备接口。此外，它还非常灵活，只需更改单个电阻值，用电设备就能将自己分类为O类、1类、2类或3类设备。
DPA-Swi~h系列Ic在单个CMOS芯片上集成了高频功率MOSFET、PWM控制器和众多的保护功能。这既可简化设计流程，又能减少DC-DC转换级的元件数目。DPA-Switch系列的各个IC分别为不同尺寸的MOSFET，因此输出功率可通过更改使用的IC进行调整。
考虑到VolP应用的具体情况，PI选择采用DPA423P器件来设计DC-DC转换级。由于VoIP电话只需要单路3．3 V电压输出和最大为2 A的电流，因此转换器采用反激式设计(如图2所示)以节省成本。初始情况下，VR31和VR32会抑制分级和PWM电路，直到成功完成签名阶段。在识别签名后，提供给受电设备的电压将升高，直到齐纳二极管VR31开始导通。然后，打开一个恒流源，以提供分级电流信号，该信号将由供电设备进行读取。级别由R34的电阻值决定。在成功确定用电设备类别后，电压将再次升高并通过VR32打开Q35，从而使功率转换级开始工作。恒流分级电路将通过R35停用，以降低功耗。
输入大容量电容(c1和C2)被分成两部分，并形成一个简单的n型滤波器，以抑制差模EMI干扰。电阻R4和R6降低MOSFET的内部电流限制，并使其最大负载周期与输入电压成比例变化，从而获得可靠的最大(输出)功率限制。这种方式简化了转换器的设计，同时还可采用较低电压和电流(30V，4A)的肖特基二极管作为输出整流器。电阻R5激活U1的输入欠压锁定(UVLO)和过压关断功能，而电阻R21、R22、R23和Q20则强化了欠压锁定功能的滞后效应，以适应IEEE802．3af以太网电源应用中的高电压降情况。
当输出电压超出规定值时，DPA-Switch的自动重启功能可将供电设备的输出功率限制至满负载时的4％左右，而不必依靠断开IC的VDD电源来进行保护。从而为供电设备和负载设备提供了充分的保护。
结语
为实现真正的通用性，PoE用电设备解决方案必须符合IEEE 802．3af标准。PI提出的用电设备简化设计已经过1EEE 802．3af标准的权威机构一英国新罕布什尔大学互操作性协会(uNH-IOC)的检验，并且检验结果表明：该设计不仅符合IEEE 802．3af标准，而且能够应用于目前的所有供电设备。有关UNH-IOC检验报告副本以及经证实可与PI解决方案配合使用的供电设备列表，可从网站www．powerint．com／PoE上获取。
该方案能充分满足客户对接口电路的设计简单性、可靠性、稳定性以及权威认证和成本效益等方面的要求；同时，DPA-Switch系列集成电路还具有多功能性和伸缩性，从而允许客户快速简便地将该方案应用于其它用电设备当中。
关键词：VolP；PoE；DC／DC转换
如今，支持PoE功能的集线器、路由器和交换机正逐渐成为标准设备。因此，众多的OEM在设计其无线接入点设备、VolP电话和闭路安保摄像头时，都采用通过连接到通信网络的CAT-5电缆进行供电的方案。
用电设备(PD)中的DC-DC功率转换级必须将其功率要求传输给供电设备(PSE)，以便PSE能通过电缆向其供电(如图1所示)。功率转换器需要降低和调节电缆电压，并能适应在CAT-5以太网上传输电源造成的显著线路压降。在高功率负载情况下，压降尤为明显。这就为设计带来了一些问题。
简单、低成本且可靠的受电设备电源解决方案
为使PoE接口和功率转换级在支持2级和3级受电设备的同时满足客户的BOM成本目标，PI推出采用DPA-Switch系列高集成度功率转换IC的DC-DC转换器设计，从而提供了高可靠性的解决方案。采用DPA-Switch可有效简化设计流程，结合分立接口电路设计所带来的成本降低，可使OEM在满足其成本目标的同时，符合在功能、可靠性和稳定性等方面的要求。此外，该方案还减少了使用的元件数目，这不但可以降低总体成本，而且能提高平均故障间隔时间(MTBF)和DC-DC转换级的可靠性。
一种灵活的低成本解决方案
该方案仅采用少数分立元件，即可实现满足IEEE 802．3af标准要求的用电设备／供电设备接口。此外，它还非常灵活，只需更改单个电阻值，用电设备就能将自己分类为O类、1类、2类或3类设备。
DPA-Swi~h系列Ic在单个CMOS芯片上集成了高频功率MOSFET、PWM控制器和众多的保护功能。这既可简化设计流程，又能减少DC-DC转换级的元件数目。DPA-Switch系列的各个IC分别为不同尺寸的MOSFET，因此输出功率可通过更改使用的IC进行调整。
考虑到VolP应用的具体情况，PI选择采用DPA423P器件来设计DC-DC转换级。由于VoIP电话只需要单路3．3 V电压输出和最大为2 A的电流，因此转换器采用反激式设计(如图2所示)以节省成本。初始情况下，VR31和VR32会抑制分级和PWM电路，直到成功完成签名阶段。在识别签名后，提供给受电设备的电压将升高，直到齐纳二极管VR31开始导通。然后，打开一个恒流源，以提供分级电流信号，该信号将由供电设备进行读取。级别由R34的电阻值决定。在成功确定用电设备类别后，电压将再次升高并通过VR32打开Q35，从而使功率转换级开始工作。恒流分级电路将通过R35停用，以降低功耗。
输入大容量电容(c1和C2)被分成两部分，并形成一个简单的n型滤波器，以抑制差模EMI干扰。电阻R4和R6降低MOSFET的内部电流限制，并使其最大负载周期与输入电压成比例变化，从而获得可靠的最大(输出)功率限制。这种方式简化了转换器的设计，同时还可采用较低电压和电流(30V，4A)的肖特基二极管作为输出整流器。电阻R5激活U1的输入欠压锁定(UVLO)和过压关断功能，而电阻R21、R22、R23和Q20则强化了欠压锁定功能的滞后效应，以适应IEEE802．3af以太网电源应用中的高电压降情况。
当输出电压超出规定值时，DPA-Switch的自动重启功能可将供电设备的输出功率限制至满负载时的4％左右，而不必依靠断开IC的VDD电源来进行保护。从而为供电设备和负载设备提供了充分的保护。
结语
为实现真正的通用性，PoE用电设备解决方案必须符合IEEE 802．3af标准。PI提出的用电设备简化设计已经过1EEE 802．3af标准的权威机构一英国新罕布什尔大学互操作性协会(uNH-IOC)的检验，并且检验结果表明：该设计不仅符合IEEE 802．3af标准，而且能够应用于目前的所有供电设备。有关UNH-IOC检验报告副本以及经证实可与PI解决方案配合使用的供电设备列表，可从网站www．powerint．com／PoE上获取。
该方案能充分满足客户对接口电路的设计简单性、可靠性、稳定性以及权威认证和成本效益等方面的要求；同时，DPA-Switch系列集成电路还具有多功能性和伸缩性，从而允许客户快速简便地将该方案应用于其它用电设备当中。