PoE就是我们经常说的以太网供电技术,即通过一根RJ-45的以太网负责传输数据的同时传输电源。PoE技术免除了为终端设备安装墙壁电源连接的需要,因而降低了与支持终端设备相关的电源插座成本。随着IEEE 802.3af标准的确立,大量的应用蜂拥而来,包括蓝牙接入点、网络打印机、IP电话机、网络摄像机、安防系统如门禁读卡机与监测系统等。根据市场研究机构VDC的统计报告称,到2008年,全球以太网供电接受端设备(PD)的市场规模将突破52亿美元,年复合增长率达38%。
鉴于对PoE应用市场潜力的看好,PoE IEEE 802.3af委员会又开发出具有充分灵活性的相关标准,为推动PoE设计解决方案的发展起到了非常重要的作用。除了在应用所需的性能要求之外,新的标准要求相应的解决方案更必须满足PoE技术发展本身所提出的各类要求,如何解决用电设备(PD)和供电设备(PSE)所提出的要求将决定产品在市场上的收效如何。
高电压:新的标准将PoE的电压提高到了48 V,这将大大改变线缆两端的设备的设计。因此考虑到间歇性的电压冲击的问题,要提供或者使用48 V电源则意味着有关技术必须承受两倍的电压,即80 V~100 V范围。在这里,业界提出了两种可行的解决方案,一种便是采用分立式高压功率FET来实现;一种则是将FET集成在PoE IC解决方案中。随着高级制造工艺技术的发展,考虑到成本因素以及设计简洁性的要求,集成功率FET的PoE IC解决方案将会是未来的必然趋势。Silicon Laboratories公司向我们展示了首款内置二极管桥式电路(Diode Bridge)、瞬时突波抑制电路和开关稳压器FET晶体管的PD控制器的高度集成的PoE控制器-Si3400,为这种“集成式”PoE PD解决方案提供了一个样例。
“Si3400是我们PoE产品线的首款器件。”Silicon Laboratories副总裁Dave Bresemann表示,“我们在高电压设计领域的丰富经验使我们能够解决电路板层级模拟设计的各种困难挑战,这有助于降低PoE技术成本和加速它在各种终端产品的应用。”
Silicon Laboratories在符合IEEE 802.3af标准架构的基础上面增加了许多的其他功能,由于芯片内置二极管桥式电路,PD设备在直接连接以太网线的时候可以正确地辨别供电线路,无需考虑电源本身,因此Si3400可直接联机到以太网络缆线,并通过直接连接的线路端电压来实作电源中断的早期指示功能,使得系统在关闭PD装置前有足够时间储存操作与状态资源。二极管桥式电路还能直接联机到RJ-45接头以便将接头与Si3400之间的电路板线路长度减至最短,这能够降低电磁辐射强度,使得PoE产品更快通过认证。另外,芯片内置的瞬时抑制电路还能在侦测到高电压时启动保护电路,这有助于改善产品的整体坚固性与可靠性。
静电放电保护:新一代PoE产品在设计的时候必须考虑的一个问题就是静电放电(ESD)对设备的冲击。由于连接线缆可能会起到天线的作用,从而会导致ESD冲击设备,这种现象尤其对PD设备影响较明显,通常情况下,PSE设备的线缆比PD线缆要短得多,此外PSE电源系统的接地保护也可以有效地解除ESD的影响,因此PD设备相对来说对于ESD冲击的保护设计就显得格外重要。
Si3400控制器包含完整的PD界面以及可程序PD装置侦测与分类电路、开关式稳压控制器、具备限流能力的双通道热抽换开关、过热关机等各种保护电路功能以及隔离与非隔离应用支持。采用这种设计之后,Si3400可以承受0.6A连续电流以及6A的静态电流。Si3400的精心设计使它能够同时支持符合802.3af标准的以太网络电源供应设备 (Power Sourcing Equipment,PSE) 以及不符合涌入电流限制要求的旧型PSE产品。
Si3400将提供无线应用协议 (WAP)、网络电话 (VoIP Phone)、无线射频辨识 (RFID) 标签读取器、销售点终端装置、安全和摄影机等应用的支持。根据Silicon Laboratories给我们的资料显示,最多比其它解决方案省下25颗外部元器件。这不仅能减少30%~50%的电路板面积和1.50美元的用料成本,还会提高产品的整体可靠性和简化客户的供应链管理。