引言

    ieee 802.3af 以太网供电 (poe) 标准于 2003 年 6 月批准通过。此后，诸如 ip 电话与无线 lan 接入点等众多应用纷纷开始遵从这一最新标准。poe 市场中新推出了用于以太网线缆两端的几种 poe 电源控制器。例如，tps2383a 是符合 ieee 802.3af 标准的控制器，用于线缆的供电设备 (pse) 端，而 tps2375 则是 ieee 802.3af 用电设备 (pd) 控制器，用于线缆的下行端。上述控制器不仅简化了 poe 设计，而且还使之更为可靠，并符合标准。采用 poe 之后，越来越多的终端设备都设计为可以直接从以太网线缆/rj-45 连接器获得电力。但是，ieee 802.3af 标准限制 pse 可提供的功率为 15.4w，而用于 pd 的功率为 12.95w。如果应用要求的功率大于 ieee 802.3af 标准允许的量，则设计人员就要以创造性方法推出标准以外的解决方案。幸运的是，目前市场中提供的器件可用于上述类型的设计。我们应当记住，这些解决方案要求 pse 提供更高的功率，但范围仍保持在以太网线缆和 rj-45 连接器的最大安全工作电流之内。

    高功率用电设备

    就符合 ieee 802.3af 标准的 pd 而言，所采用的最大 dc 电流为 350ma，限流为 450ma。为了从 pse 获得更高的功率，我们可用热插拔控制器实施标准以外的高功率 pd。我们可采用如图 1 所示的 tps2490 实施此类解决方案。工作电流与限流都由电流感应电阻器和所选的外部mosfet 进行外部设置。感应电阻器rs设置最大dc限流，且应用应选择外部mosfet。此外，通过选择电阻分压器 rprog1 和 rprog2 来对功率限制特性进行编程，tps2490 还可用于保护外部mosfet（见 tps2490 数据手册）。正如我们所指出的那样，就其从线缆所获得的功率量以及被检测为有效 pd 的情况来看，该解决方案是超出标准之外的。

    图 1. 带有标准以外 uvlo 的高功率 pd

    如果我们需要 ieee 802.3af 标准所定义的有效 pd，那么与 ruv1 及 ruv2并联的等效电阻 rdet 就可被设为约等于 24.9kohms。这就能够满足标准定义的有效 pd 检测电阻要求了。我们还应注意，选择 ruv1 和 ruv2 时应满足所需的通电阈值（见 tps2490 数据手册）。

    为了实现符合ieee 802.3af标准的打开和关闭输入阈值电压，我们还要添加额外的电路，如图 2所示。该电路还可用于编程打开和关闭阈值，通过调节 ruv1、ruv2 以及 ruv3 的电阻值来达到所需范围。ruv1 和 ruv2 间的分压决定了打开上升阈值电压，而 ruv1||ruv3 与 ruv2 间的分压则决定了输入的关闭阈值电压。

    图2. 高功率 pd，带有符合 ieee 802.3af 标准的 uvlo（39.4v 上升，30.6v下降）

    就图 1 与图 2 所示的两个 pd 而言，fet 应为一个 n 通道 mosfet，带有 100v 的漏极额定电压。它还应具备 20v 的闸极额定电压以及 2a 或更高的漏极额定电流。为了通过 pd 前级 (front stage) 获得更高功率，应选择 rs 的电阻值，这样限流就比最大负载电流高出约 20%。举例来说，如 pd 最大负载（dc/dc 转换器）为 22w（或最小输入电压 44v 上的最大等效负载电流为0.5a），则限流可设为 0.6a，这就需要把 rs 设为约 83mw。

    图 1 和图 2 所示的解决方案都带有高侧开关。众多应用并不关心使用高侧还是低侧开关，但有些pd 却更希望使用低侧开关。为了配置低侧开关 pd，需要一个低侧 mosfet 驱动器。图 3 显示了采用 tps2399 的解决方案。tps2399 是一个额定为 100v 的电流斜波热插拔控制器，其正好适用于超出标准以外的低侧开关 pd 控制器。

    图 3. 带有低侧开关的高功率 pd

    这种设计与图 1 所示几乎相同，但可采用不同的控制器来处理低侧开关。由于 tps2399 控制器有着不同的限流感应阈值，因此感应电阻必须不同，这才能达到与图 1 所示相同的限流。遵循前面的例子，限流应设为 0.6a。就图 3 所示的应用而言，感应电阻 rs 应大约为 67mw，而非　83mw。 假定图 1 和图 3 所示 rdet、ruv1 以及 ruv2 的等效输入电阻约 25kw，则以上所有三个解决方案都应将 pd 设置为 0 类，这就可