应用LMR38020优化PoE设备供电方案

作者：Zach Xia

在Wi-Fi无线接入点（Access Point），网络摄像头等设备中，标配有PoE供电方式早已成为主流。如何实现低成本、高可靠性的供电解决方案一直是该类产品的重点方向之一。

如下图1是非隔离的无线接入点电源系统示意图。其中，TPS2378是PoE接口协议芯片，极限耐压为100V。紧接着的是用来做降压转换的两级Buck芯片，如业界广泛使用的LMR16020和TPS562208。为了符合雷电浪涌冲击要求，实际产品一般在协议芯片前放置TVS管。

图1  非隔离型无线接入点电源系统

PoE协议规定的供电电压最大值为57V，应用中多选取工作电压58V的TVS，如SMAJ58A。从图2可以看到，雪崩击穿电压最大可达71.2V，超出LMR16020的极限耐压65V。因此第一级Buck芯片偶有概率性失效的事件发生。

图2  典型TVS参数

LMR38020是一颗输入最高工作电压80V，极限耐压85V，输出电流2A且内部集成上下管的高压同步Buck芯片。并且该芯片具有优化的启动特性和抖频选项（Spread spectrum），非常适合于PoE供电方式的受电端，即PD (Powered Device) 端应用。如下是LMR38020和LMR16020的对比。LMR38020的输入耐压大于前级TVS的雪崩击穿电压范围，增强了系统的可靠性。此外，内部集成同步整流管在省去外部肖特基二极管的同时，带来电源变换效率的显著提升。

新的中间电压等级可能性

原有电源架构下，将PoE输入电压变换到12V，再由12V降压至3.3V和1.8V等负载点电压。在第一级降压变换采用LMR38020的情况下，考虑将第一级变换的输出电压由12V改为5V，能够降低整个系统方案的成本，如下图3。但是需要考虑最大输出功率和效率问题。

图3  新的中间电压方案

从上表可以看到，借助于LMR38020以及高效率5V挡位降压芯片TPS62A02，新的电源架构可以实现和原有方案接近的整体效率。值得注意的是，随着Wi-Fi设备无线通讯速率带宽的不断提升，10W将无法满足未来的峰值功率需求。后续TI将会推出更大电流的高压Buck解决方案。