DN350 :无需微控制器的完全自主式IEEE 802.3af以太网供电中跨PSE

引言

IEEE802.3af 以太网供电(PoE)标准定义了如何通过CAT5线路传输电力。尽管传统设备与遵循新标准的设备之间存在差异，但没有必要完全替换现有系统。受电设备(PD)所需的标称48V电压可由中跨供电设备(PSE)提供，PSE这种设备与传统路由器和交换机串联连接到前端。LTC4259A是一款四通道PSE控制器，专为端点和中跨PSE而设计，集成了PD签名检测、功率水平分类、交流和直流断开检测及限流功能，无需微控制器。

PSE 的作用

PSE 负责正确检测兼容PD是否已连接到端口，选择性地对PD进行分类，正确地向PD供电，同时保护端口免受故障情况的影响。一旦PD通电，PSE就会监控PD存在与否，并在设备移除时关闭电源。PSE还必须提供过流保护，以防止PSE和PD受损。

传统的PSE解决方案使用微控制器来执行检测测量和计算，并控制附加电路以切换PD电源。相比之下，图1中的LTC4259A不需要微控制器，可以自主运行并执行签名检测。它会自动解译负载情况并为有效的PD供电。

此外，中跨PSE不得干扰端点的运行。端点PSE可向CAT5线缆的信号对或备用对供电，而中跨PSE只能向备用对供电。为了避免两者同时连接时发生冲突，图2中的电路采用了LTC1726看门狗定时器，周期性地将LTC4259A的检测方案禁用两秒钟。中跨设备需要具备在检测失败后退避的能力，以使可能存在的端点PSE能够检测端口并为其供电。

退避间隔完成后，LTC4259A检测将重新使能至少一个完整的检测周期。如果中跨或端点PSE能够检测到有效的签名25kΩ (R_SIG)并为PD供电，则兼容的PD将不再显示R_SIG，以防止第二个PSE再检测出有效签名并启动供电。由于以硬件方式实现了退避定时器，因此无需微控制器软件计时程序。

断开检测

当从受电端口拔出PD时，IEEE标准规定，对于端口电源的移除，PSE必须实现两种断电检测模式中的至少一种：直流断开和/或交流断开。

直流断开用于测量从端口汲取的最小电流，以确定PD是否存在以及是否需要供电。直流断开比交流断开更容易实现，但一般认为交流断开对PD存在性的检测更准确。交流断开测量了PD阻抗，即使PD处于低功耗空闲状态，端口也会保持供电。

LTC4259A 自动模式默认使用交流断开方法。图3中的LT1498是一款双通道轨到轨运算放大器，用于输出正弦波以驱动LTC4259A的OSCIN。当需要关闭端口电源、并且 PD 已被移除时，LTC4259A 会在线路上施加交流信号，并通过检测该交流信号是否存在来确认这一点。

从-48V供应3.3V

一个3.3V电源为LTC4259A的数字部分供电。图4中的LTC3803电路将-48V转换为3.3V，从而无需第二个电源。该升压型稳压器电路实现了出色的2%调整率，并输出400mA电流，足以满足48端口应用中多达12个LTC4259A和端口指示灯LED的需求。

LTC4259A 选项

LTC4259A 还为端点或中跨PSE的设计提供了良好的灵活性。内部寄存器可通过 I²C访问，以实现额外的控制和设置，包括直流断开选项。LTC4259A通过提供PD分类功能，助力实现符合IEEE标准的电源管理。相较于通过监测电流进行推测的方式，PD分类是更精准的方法，适用于PD接口控制器LTC4257等提供功率等级的器件。