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PoE供電中的變壓器設計如何去優化

Exbr_gh_9b955db ? 來源:順絡電子 ? 作者:順絡電子 ? 2021-08-09 17:33 ? 次閱讀

Power over Ethernet以太網供電技術,是指供電設備PSE(Power souring Equipment)通過網線向受電設備PD(Power Device)傳輸功率的一種方式。典型應用例如以PSE交換機作為核心,通過網線連接眾多PD設備如Access Point、IP Phone和 IP Camera等,PSE完成對PD的信號及功率傳輸。

PoE供電具有如下優點:? 安裝擴展便捷:網線傳輸信號和功率,PD設備周圍無需配電源接口? 遠程管理:一個PSE設備為多個PD設備提供電力,便于遠程電源管理? 低成本:信號線和功率線合二為一,省去一根電源線,所以網線不僅是信號傳輸的載體,也承擔的功率傳輸的作用,因此布線成本降低? 兼容性好:不受各國的電網標準的限制,統一的PoE協議保障PD設備可以在全球范圍內與任一PSE相兼容

一、PoE供電說明

從電路架構看,左邊的PSE將直流44-57V傳輸到PD,右邊的PD搭配降壓電路將電源轉換為需要的電。PSE和PD之間通過RJ45接口和長達100m的雙絞線進行連接。

電氣電子工程協會根據不同的功率應用場景,發布了IEEE 802.3af、IEEE 802.3at和

IEEE802.3bt 3個以太網供電標準。特別是2019年IEEE 802.3bt標準發布,將PoE供電的功率大大提高,PSE提供90W的功率,經過100米網線后,PD的接收功率達到71W,該class 8功率等級主要應用在小基站供電系統中。并且,802.3bt標準向下兼容802.3af和802.3at標準;802.3bt的PD連接至低功率的802.3af和802.3at的PSE時,會工作在低功率狀態,即“降級”。

在這一過程中,較低功率的PD連接至較高功率的PSE,設備沒有發生損壞,主要是在PSE給PD供電經歷如下握手過程:

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圖片來源于網絡

二、PoE供電應用架構

DC/DC有隔離式方案和非隔離式方案,下面針對隔離式POE供電有分為正激拓撲和反激拓撲,其中又分為PSR(原邊反饋)和SSR(副邊反饋),下面對各類拓撲結構進行分析:

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圖片來源于網絡,圖表來源于順絡內部

三、PoE供電功率變壓器

在PD設備的電路架構中,主要關注3個參數:尺寸、效率以及EMC。那么PD設備的要求和變壓器的設計要求如何連接起來。

//3.1 優化尺寸

? 設計要點1:變壓器高頻化減小尺寸在一個電路板子,可以看到體積做大的就是變壓器,那么減小變壓器尺寸就能節約板子大小。高頻化能減小變壓器尺寸,變壓器功率傳輸,所以頻率從200 KHZ -》300 KHZ -》500KHZ,能減小變壓器體積。? 設計要點2:CCM工作模式減小器件尺寸? 設計要點3:原邊反饋減小尺寸

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圖片來源于網絡

3.2提高效率

EMC衡量的是噪聲源對敏感設備產生的干擾,包括傳導和輻射組成,一方面要減小干擾源,另一方面就是要優化耦合路徑。

為了減小EMI,首先要確認電路中的噪聲來源,噪聲源分為傳導噪聲源和輻射噪聲源。傳導噪聲源一般是30MHZ以內的低頻噪聲,由電場的變化產生;傳導噪聲源主要是功率管的開關動作會導致MOS源級電壓產生突變,會導致變壓器將電壓的突變傳遞到副邊,提高MOS的驅動電阻能夠降低開關速度,但是驅動損耗會上升;或者增加吸收電路,減小高頻振蕩。變壓器的雜散參數對EMI影響較大,比如變壓器Cp(原邊繞組電場)就影響電壓尖峰和電流紋波。

輻射噪聲源則是30M以上的噪聲,是空間磁場的干擾,由高頻的電流環路組成,高頻環路是指變壓器原邊環路和副邊環路,PCB layout時候要減小環路路徑,減小噪聲,或者加并聯小的電容

3.3 順絡電子變壓器

順絡電子擁有強大的變壓器設計團隊,在PoE供電的變壓器設計中,從尺寸,效率以及EMC角度全面優化變壓器的設計,滿足客戶的定制化需求。順絡電子擁有變壓器全自動化產線,保證產品的可靠性和一致性,交貨周期短,歡迎下單。

編輯:jq

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原文標題:滿滿干貨!如何優化PoE供電中的變壓器設計

文章出處:【微信號:gh_9b955db16093,微信公眾號:北方華創供應鏈體系】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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