ZHCSM53 October 2020 TPS23731
PRODUCTION DATA
- 1 特性
- 2 應(yīng)用
- 3 說明
- 4 修訂歷史記錄
- 5 器件比較表
- 6 引腳配置和功能
- 7 規(guī)格
-
8 詳細(xì)說明
- 8.1 概述
- 8.2 功能模塊圖
- 8.3 特性描述
- 8.4 器件功能模式
-
9 應(yīng)用和實(shí)施
- 9.1 應(yīng)用信息
- 9.2
典型應(yīng)用
- 9.2.1
設(shè)計(jì)要求
- 9.2.1.1
詳細(xì)設(shè)計(jì)過程
- 9.2.1.1.1 輸入電橋和肖特基二極管
- 9.2.1.1.2 輸入 TVS 保護(hù)
- 9.2.1.1.3 輸入旁路電容器
- 9.2.1.1.4 檢測(cè)電阻，RDEN
- 9.2.1.1.5 分級(jí)電阻，RCLS。
- 9.2.1.1.6 APD 引腳分壓器網(wǎng)絡(luò)，RAPD1、RAPD2
- 9.2.1.1.7 設(shè)定頻率 (RFRS) 和同步
- 9.2.1.1.8 偏置電源要求和 CVCC
- 9.2.1.1.9 APDO、T2P 接口
- 9.2.1.1.10 輸出電壓反饋分壓器，RAUX、R1、R2
- 9.2.1.1.11 傳導(dǎo)發(fā)射的頻率抖動(dòng)控制
- 9.2.1.1
詳細(xì)設(shè)計(jì)過程
- 9.2.1
設(shè)計(jì)要求
- 10電源相關(guān)建議
- 11布局
- 12器件和文檔支持
- 13機(jī)械、封裝和可訂購(gòu)信息
封裝選項(xiàng)
機(jī)械數(shù)據(jù) (封裝 | 引腳)
- RMT|45
散熱焊盤機(jī)械數(shù)據(jù) (封裝 | 引腳)
訂購(gòu)信息
8.4.1 PoE 概述
以下內(nèi)容僅幫助理解 TPS23731 的工作原理，而不是實(shí)際 IEEE 802.3bt 或 802.3at 標(biāo)準(zhǔn)的代替品。IEEE 802.3bt 標(biāo)準(zhǔn)是 IEEE 802.3-2018 的更新版本，增加了第 145 條 (PoE)，包括使用所有四個(gè)線對(duì)進(jìn)行電力輸送、高功率選項(xiàng)、用于降低待機(jī)功耗的附加特性和增強(qiáng)型分級(jí)。
一般來說，符合 IEEE 802.3-2012 標(biāo)準(zhǔn)的器件稱為 1 類（0-3 級(jí)）或 2 類（4 級(jí)）器件，而具有更高功率和增強(qiáng)型分級(jí)的器件稱為 3 類（5 級(jí)、6 級(jí)）或 4 類（7 級(jí)、8 級(jí)）器件。3 類器件還將包括支持 4 線對(duì)供電的 0-4 級(jí)器件。標(biāo)準(zhǔn)不斷變化，在作出設(shè)計(jì)決定時(shí)必須始終參考最新標(biāo)準(zhǔn)。
IEEE 802.3at 和 IEEE 802.3bt 標(biāo)準(zhǔn)定義了一種方法，使用這種方法可以確保電源設(shè)備 (PSE) 通過電纜安全地為 PD（供電設(shè)備）供電，然后在 PD 斷開連接時(shí)切斷電源。此過程需要經(jīng)歷一種空閑狀態(tài)和三種工作狀態(tài)：檢測(cè)、分級(jí)和運(yùn)行。3 類和 4 類 PSE 還使用第四種工作狀態(tài)（稱為“連接檢查”）來確定 PD 是具有相同（單接口）還是獨(dú)立（雙接口或通常在 IEEE802.3bt 標(biāo)準(zhǔn)中稱為“雙特征”）的分級(jí)特征。PSE 在保持電纜斷電狀態(tài)（空閑狀態(tài)）的情況下定期查看是否有設(shè)備插入；這種行為稱為檢測(cè)。在檢測(cè)和連接檢查過程中使用的低功率水平不太可能會(huì)損壞不是為 PoE 設(shè)計(jì)的設(shè)備。如果存在有效的 PD 特征，則 PSE 可能會(huì)詢問 PD 所需的功率；這就是所謂的分級(jí)。如果 PSE 擁有足夠的容量，它隨后會(huì)向 PD 供電。
3 類或 4 類 PSE 需要分別進(jìn)行 3 類或 4 類的增強(qiáng)型硬件分級(jí)。2 類 PSE 需要進(jìn)行 1 類硬件分級(jí)及數(shù)據(jù)層分級(jí)，或者增強(qiáng)型 2 類硬件分級(jí)。1 類 PSE 不需要進(jìn)行硬件分級(jí)或數(shù)據(jù)鏈路層 (DLL) 分級(jí)。3 類或 4 類 PD 必須分別進(jìn)行 3 類或 4 類硬件分級(jí)以及 DLL 分級(jí)。2 類 PD 必須進(jìn)行 2 類硬件分級(jí)以及 DLL 分級(jí)。PD 可能返回默認(rèn)的 13W 電流編碼分級(jí)，或者四個(gè)其他選項(xiàng)之一（如果為 2 類）、六個(gè)其他選項(xiàng)之一（如果為 3 類）以及八個(gè)其他選項(xiàng)之一（如果為 4 類）。DLL 分級(jí)在加電完成且以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路建立之后發(fā)生
一旦開始供電，PD 必須呈現(xiàn)維持功率特征 (MPS) 以向 PSE 確保其仍然存在。PSE 會(huì)監(jiān)控其輸出是否存在有效的 MPS，如果丟失 MPS，則會(huì)關(guān)閉端口。丟失 MPS 會(huì)使 PSE 恢復(fù)到空閑狀態(tài)。圖 8-5 顯示了作為 PD 輸入電壓函數(shù)的運(yùn)行狀態(tài)。
圖 8-5 運(yùn)行狀態(tài)PD 輸入端通常是 RJ-45 八引線連接器，被稱為電源接口 (PI)。出于電壓降和運(yùn)行裕度的考慮，PD 輸入要求與 PSE 輸出要求是不同的。為了簡(jiǎn)化實(shí)施，不管實(shí)際安裝情況如何，該標(biāo)準(zhǔn)都將最大損耗分配給電纜。IEEE 802.3-2008 旨在運(yùn)行于包括可能已具有 AWG 26 導(dǎo)體的 ISO/IEC 11801 C 類（根據(jù) TIA/EIA-568 為 CAT3）電纜在內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施之上。IEEE 802.3at 2 類和 IEEE 802.3bt 3 類布線功率損耗分配和電壓降已根據(jù) ISO/IEC11801 D 類（根據(jù) TIA/EIA-568 為 CAT5 或更高，通常具有 AWG 24 導(dǎo)體）進(jìn)行了調(diào)整，以適應(yīng)電阻值為 12.5Ω 的電源回路。表 8-3 顯示了該標(biāo)準(zhǔn)的兩個(gè)修訂版本分別的主要運(yùn)行限制。
| 標(biāo)準(zhǔn) | 電源回路 電阻（最大值） | PSE 輸出 功率（最小值） | PSE 靜態(tài)輸出 電壓（最小值） | PD 輸入 功率（最大值） | 靜態(tài) PD 輸入電壓 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 功率 ≤ 13W | 功率 > 13W | |||||
| IEEE802.3-2012 802.3at（1 類） | 20? | 15.4W | 44V | 13W | 37V – 57V | 不適用 |
| 802.3bt（3 類） | 12.5? | 50V | ||||
| 802.3at（2 類） 802.3bt（3 類） | 12.5? | 30W | 50V | 25.5W | 37V – 57V | 42.5V – 57V |
| 802.3bt（3 類） | 6.25?（4 線對(duì)） | 60W | 50V | 51W | 不適用 | 42.5V - 57V |
| 802.3bt（4 類） | 6.25?（4 線對(duì)） | 90W | 52V | 71.3W | 不適用 | 41.2V - 57V |
PSE 可在 RX 和 TX 線對(duì)（對(duì)于 10baseT 或 100baseT 為引腳 1–2 和 3–6）之間施加電壓，或在兩個(gè)備用線對(duì)（4–5 和 7–8）之間施加電壓。施加到 1000/2.5G/5G/10GbaseT 系統(tǒng)中相同引腳組合的電源可在 IEEE 802.3bt 中識(shí)別。1000/2.5G/5G/10GbaseT 系統(tǒng)可以處理所有線對(duì)上的數(shù)據(jù)，因此消除了備用線對(duì)的說法。1 類和 2 類 PSE 一次只能對(duì)一組線對(duì)施加電壓，而 3 類和 4 類 PSE 可以一次對(duì)一組或兩組線對(duì)加電。PD 使用輸入二極管電橋或有源電橋從任何可能的 PSE 配置中受電。與輸入電橋相關(guān)的電壓降會(huì)導(dǎo)致 PI 上的標(biāo)準(zhǔn)限值與 TPS23731 規(guī)格之間產(chǎn)生差異。
符合標(biāo)準(zhǔn)的 2 類、3 類或 4 類 PD 具有 1 類 PD 所不具備的電源管理要求。這些要求包括以下各項(xiàng)：
- 必須分別解讀 2 類、3 類或 4 類硬件分級(jí)。
- 必須在前兩個(gè)分級(jí)事件中呈現(xiàn)硬件 4 級(jí)（適用于 2 類和 4 類 PD 以及 4 級(jí)或更高的 3 類 PD）。
- 如果是 3 類 5-6 級(jí)或 4 類單接口 PD，則必須在三級(jí)和任何其他分級(jí)事件期間呈現(xiàn) 0 至 3 級(jí)的硬件分級(jí)。
- 必須實(shí)現(xiàn) DLL 協(xié)商。
- 如果是 2 類或 3 類單接口 PD，則在 PSE 施加工作電壓（加電）之后的 50ms 至 80ms，流耗必須小于 400mA。這段時(shí)間覆蓋了 PSE 浪涌周期（此周期最長(zhǎng)為 75ms）。
- 如果是 4 類（7-8 級(jí)）單接口 PD，則在 PSE 施加工作電壓（加電）之后的 50ms 至 80ms，總流耗必須小于 800mA，每個(gè)線對(duì)組必須小于 600mA。
- 輸入電壓降至低于 30V 和 10V 的任何時(shí)間，流耗不得分別超過 60mA 和 5mA。
- 如果未獲得至少 2 類硬件分級(jí)或通過 DLL 獲得許可，則功耗不得超過 13W。
- 如果未收到至少 4 個(gè)分級(jí)事件或通過 DLL 獲得許可，則功耗不得超過 25.5W。
- 如果未收到至少 5 個(gè)分級(jí)事件或通過 DLL 獲得許可，則功耗不得超過 51W。
- 必須符合各種工作模板和瞬態(tài)模板。
- 可選擇監(jiān)控適配器是否存在。
由于有這些要求，PD 必須能夠動(dòng)態(tài)控制其負(fù)載，并監(jiān)控 T2P 是否出現(xiàn)變化。如果設(shè)計(jì)項(xiàng)目需要明確了解適配器是否已插入并正常運(yùn)行，也可以使用 APDO。