高效的以太网供电解决方案降低了总体成本

IEEE 802.3at 规范定义的以太网供电 (PoE) 是通过一条 CAT-5 以太网电缆安全地传输应用数据和电源的方法。由于它支持灵活地在任何地方安装设备，没有在附近提供交流电源的限制，也不需要电工进行安装，因此，它得到了广泛应用。最初的 IEEE 802.3af PoE 规范限制了供电至受电设备 (PD) 的功率只有 13W，这也就限制了设备的应用范围，例如 IP 电话和基本安防摄像机等。在 2009 年，IEEE 802.3at 规范将支持的功率增大到 25.5W。但是，这还是无法满足功率要求越来越高的 PoE 应用需求，例如，微微蜂窝基站、无线接入点、LED 标牌和加热云台变焦 (PTZ) 室外摄像机等。在 2011 年，凌力尔特公司发布了新的专有标准 LTPoE++™，将 PoE 和 PoE+ 规范扩展到 90W 供电，同时还维持与 IEEE PoE 标准 100% 的兼容。它支持四种不同的功率等级 (38.7W、52.7W、70W、90W)，可以根据应用要求来调整电源供电。

LTPoE++ 供电设备 (PSE) 采用了更智能的PSE隔离体系结构，以减少元器件数量，尽量少使用昂贵的外部元器件。全面的电缆放电保护和 80V 绝对最大值的引脚保证了现场工作的高可靠性。采用外部 FET 使散热性能可满足应用需求，提高了系统效率，增强了长期可靠性。LTPoE++ 体系结构只需要一个 PSE 和 PD 控制器，就能够通过 4 对 100m CAT-5e 电缆提供 90W 的功率。

系统隔离要求

要实现以太网供电，需要仔细的选择体系结构和元器件，以降低系统成本，同时提高性能和可靠性。一个成功的设计必须满足IEEE隔离要求，在短路和过流事件时保护 Hot Swap™ FET，或者符合 IEEE 规范。PoE 规范清楚地阐述了隔离要求，在 PD 应用电路中，确保断开接地环路，维持以太网数据完整性并降低噪声。

传统的 PSE 隔离体系结构在主机至 PSE 控制器接口处隔离数字接口和电源。光耦合器等数字隔离单元本质上非常昂贵而且不可靠。能够实现隔离功能的IC成本非常高，不支持 I2C 高速传送。而且，对 PSE 逻辑供电的隔离 DC/DC 转换器增大了电路板面积和系统成本。

轻松实现隔离

凌力尔特公司的 12 端口 (LTC4270 / LTC4271) 和 8 端口 PSE (LTC4290 / LTC4271) 芯片组采用了不同的 PSE 隔离方法，将所有的数字功能迁移到隔离边界的主机侧 (图1)。这极大的降低了所需元器件的成本和复杂性。不再需要单独的隔离 DC/DC 电源;LTC4271数字控制器可以使用主机的逻辑电源。LTC4271 使用变压器隔离通信方法控制 LTC4290 或 LTC4270。低成本和广泛应用的以太网变压器对可替代 6 个光耦合器。在协议中编程实现含有端口管理、复位和快速端口关断功能的I2C通信机制，从而降低了辐射能量，提供 1500V 的隔离。

图1: LTC4290 / LTC4271芯片组实现了隔离功能，不需要任何光隔离器以及专用隔离DC/DC 转换器

可靠的电缆放电保护功能

考虑 PoE 设计的可靠性非常重要，特别是处理大量的电缆、高电压、大电流或者高温的情况。凌力尔特公司在这方面经验丰富，设计了低成本、大吞吐量的电路保护方案，能够灵活的调整满足 IEC61000电缆放电电压要求。只需要一个 TVS 来保护高电压模拟电源，而在每一个输出端口上采用一对低成本箝位二极管 (图 2)。端口上的二极管引导有害的浪涌进入电源轨中，它们被浪涌抑制器以及VEE旁路电容吸收掉。浪涌抑制器还有保护 PSE 控制器不受 VEE 供电瞬变影响的优点。凌力尔特的 PSE 控制器在所有模拟引脚上还有 80V 绝对最大额定限制，实现了对瞬变的保护。

图 2: 可靠的电缆放电保护

降低功耗

凌力尔特的第四代 PSE 和 PD 控制器与 IEEE 802.3at 规范完全兼容，而且 LTPoE++ 功率达到了 90W，同时通过使用低 RDS(ON) 外部 MOSFET 和 0.25 检测电阻减小了热耗散。这对于大功率系统非常重要，在这些系统中散热设计和功率损耗的成本非常高，对于功率受限的应用也非常重要，这些应用要求在功率预算内尽可能提高工作功率。集成了 MOSFET 的 PSE 和 PD 控制器具有较高的 RDS(ON) 参数，由于在器件内部散热，因此，很难进行散热设计。对一个端口的损害会导致整个芯片受损。

LT4275 (图 3) 是市场上唯一能够控制外部 MOSFET 的 PD 控制器，极大的降低了 PD 总热耗，提高了功效，这对于较大功率应用非常重要。这一创新的方法支持用户调整 MOSFET 以满足应用的散热和效率要求，支持使用 30m 量级的低 RDS(ON) MOSFET。LT4275 能够支持高达 90W 的功率。