以太网供电 (POE) 受电设备 MP8030

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概述

现代社会电子产品越来越丰富，人们的桌面也很容易因布满各种桌面电源和信号接口电缆而变得杂乱无章。而以太网供电 (PoE) 技术的发展则解决了人们需要管理多条线路的烦恼。

以太网供电（PoE）能够在为IP 终端设备传输数据信号的同时提供直流电源，无需更改现有的以太网 5 类布线基础设施（参见图 1）。

图1: 传统解决方案与PoE

常见的 IP 终端包括电话、路由器和安全摄像头，现在的5G小基站和很多物联网终端也都需要PoE供电。还有一些应用通过 PoE 传输音频信号，例如 PoE 音频。

图 2 展示了PoE从 2003 年到 2018 年的演变过程。

图2: PoE的演变过程

PoE 于 2003 年建立了第一代 IEEE 802.3af 标准，定义了电力传输的规则。随着时间的推移，PoE 功率从 15W 增加到了90W，支持的终端设备也从电话扩展到更高功率的电视、物联网设备，甚至 5G 基站。

MP8030 是兼容IEEE 802.3af/at/bt 标准的新一代 PoE 受电设备 (PD) 反激/正激控制器。

图 3 所示为 MP8030 的典型应用。

图3: MP8030典型应用电路

MP8030 具备如下的特性：

MP8030 在设计、性能与安全要求方面具有很多优势，下面将进一步详细探讨。

MP8030在小尺寸的 QFN-32 (5mmx6mm) 封装中集成了 bt 功率水平的PD 和 DC/DC 变换器，缩小了 PCB 布局且无需选择 PoE PD。该器件还提供端子隔离降压电路。这些特性均缓解了复杂的后处理注意事项。

MPS 还可以根据系统需求为外围电路和电源提供定制化的参考设计。

图 4 所示为 MP8030 的效率曲线。测试条件为：V_IN = 54V, V_OUT = 12V, and I_OUT = 6A。

图4: MP8030效率曲线

目前市场上常用的解决方案是二极管，但二极管的压降会降低系统效率。MP8030 最高效率可达 93.8% ，其内置 N 沟道 MOSFET 驱动器 (GATE2) 驱动低导通电阻 (R_DS(ON)) N沟道 MOSFET (Q4) 以替代二极管，能够有效提高系统效率。

MP8030 可同时支持三种拓扑：PSR 反激、SSR 反激和 SSR 有源钳位正激。这些拓扑可分为两种电压控制模式：PSR 模式和 SSR 模式。

与传统带光耦反馈的反激拓扑相比，PSR 模式下的 MP8030 能够在副边输出二极管导通期间检测来自 FB 引脚的辅助绕组电压。该模式支持反激拓扑。

在 SSR 模式下，通过COMP 引脚可以检测 VOUT 反馈信号。MP8030 可以在 COMP 电压调节峰值电流期间保持固定频率，直到触发省电模式 (PSM)。此模式同时支持反激与正激拓扑。

图 5 展示了 MP8030 的散热性能。

图5: MP8030的散热性能

在 72W 的输出功率下，变压器产生的热量最高。变压器的最终温升为 41°C，从 25.8°C 升至 67.4°C。

从图 6 可以看出，MP8030可成功通过 EMI 的传导发射 (CE) 与辐射发射 (RE) 测试。

图6: MP8030的 CE 与RE测试结果

在现有可用的 bt 解决方案中，MP8030 可支持高达 71W 的功率，并提供极具竞争力的功能。表 1 展示了 MP8030 与市场上其他 bt 解决方案之间的比较。

表1: MP8030与市场其他bt解决方案的比较