TI PD解决方案在安防市场的应用

POE即Power Over Ethernet, 是指无需使用额外电源线而通过以太网网线供电的方案。此方案广泛应用于安防摄像头, 网络视频存储等场合。POE标准的发展过程经历了2003年IEEE 802.3af标准的发布,2009年IEEE 802.3at的发布,以及2018 年IEEE 802.3bt标准的发布。在POE的系统架构分为PSE (Power Sourcing Equipment) 和PD(Power Device) 两部分. IEEE 802.3af(我们常称其为Type1)对应的功率等级为PSE=15.4w, PD=13w. IEEE 802.3at(我们常称其为Type2)对应的功率等级为PSE=30w, PD=25.5w, IEEE 802.3bt(Type4)对应的功率等级为PSE=90w, PD=71w。


 

POE 供电的具体过程如下:

Detection:PSE发送一个电压给PD,通过PD端的24.9kohm的电阻来判断有无有效PD存在。在这个过程中电压为2.7v~10v。(TI 芯片是4点检测相对2点检测可靠性更高一些)

Classification: detection之后,PSE会加14.5v~20.5v的电压在PD端,通过检测CLS电阻上的电流判断PD的功率等级。

Power up: 检测和分级都正常之后会进行上电。

下图为TPS23753A上电的实际过程波形,芯片进行4点检测,随后进行了分级和上电。


 Bt 因为功率比at大分级会有所不同,会有两个分级电阻,并进行5次分级检测来实现90w的分级,如下图。

PD方案主要由两部分组成,PD握手芯片和反激/正激控制电路。目前TI的在市面上应用的PD方案有很多,有集成的方案:如TPS23755, TPS23753A, TPS23756等。其中TPS23755是TI最新面市的af标准芯片,集成了PD握手芯片,反激控制器和功率开关管。使用原边反馈控制模式有效降低了副边反馈回路的成本和PCB板的面积。同时使用CCM控制模式,相对于常规DCM控制,明显提高了系统的EMI 性能,可以帮助客户省去输入端的共模滤波电感有效降低系统成本和尺寸。虽然使用原边反馈控制方式,依然可以达到较好的负载调整率。因此TPS23755很适合小功率小体积低成本的IPC应用。TPS23753ATPS23756分别是针对af 和at标准的副边反馈方案。

分立的方案本文着重介绍at和bt。TPS2378+LM5155 是符合at应用的主流方案,LM5155是TI 2018年最新面市的反激控制器方案,有很多有特点的功能,比如输出短路保护的hiccup 功能,比如过流点补偿功能以实现不同输入电压下输出限流点不变,同时极低的电流采样电压很好解决了采样电阻发热的问题。 TPS2373-4+UCC2897A是符合bt应用的主流方案。TPS2373-4是符合bt标准的PD芯片。UCC2897A设计的有缘钳位正激电路可以实现90W的功率输出(可以参考TI 参考设计PMP6547)。另如果需要输出短路hiccup 功能,也可以考虑使用LM5025A替换UCC2897A。这种大功率的方案主要应用于大功率球机等产品中

总体来看,TI的PD产品在安防行业的应用还是相当广泛的。大家可以根据自己的需求选择TI相应的方案进行设计。

 

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