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TI提供省去外接电源的以太网路电源架构Power over

作者:时间:2011-03-27来源:网络收藏

本文以多种电路为例,说明如何由两个或两个以上的埠获取功率,文中将概括说明每种电路,以及实际运作时面对的部份设计问题。

简介

供电 ( Ethernet, PoE) 已经是一种普遍的概念,并被应用于网络电话、保全监控系统、收银机等产品。PoE借由连线来传输。在 PoE 供电网络中,由供电端设备 (power source equipment, PSE) ,在以太网路连线产生 44 - 57 V 的输出电压;在以太网路连线的另一端,受电端设备 (powered device, PD)会消耗这些功率。虽然目前正在定义较高功率的以太网路供电标准,不过现在受电端设备可用的功率,在单一以太网路连线的情况下限制在 13W 左右。遗憾的是,这样的功率往往不足以支持复杂的应用,因此某些高功率的受电端设备,需要将多个连接埠的功率转换为可用电压,并与 48V 输入电压的电流隔离。目前有多种技术,可由多重输入来源隔离的功率转换,简介如下。

下降法

DC/DC并联电源普遍使用的一项技术,就是所谓的下降法。如果并联电源的输出电压降低,负载电流升高,并联电源将会分享电流。这种方式不需要在电源之间通讯,也不会出现单一错误失效的情形,而且需要的附加零件非常少。如果使用电流模式控制,只需要限制控制回路的直流电增益,就能产生与负载电流的增减成正比的输出电压下降。如果需要更高的精确度,可以使用如图 1 的电路。这个电路使用差动放大器 (U1B) 测量输出电流,并将误差注入补偿放大器 (U1A) 的调节回路中,只需要加入几个电阻以及一个放大器,就可以达到自动电流分享。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/179311.htm

图 1:下降法需要增加的零件很少

遗憾的是,下降分享方式并非十分精确。图 2 为最糟状况下的变动程度,其中电阻公差为 1%,参照公差为 1.5%,总下降为 10%,此设计的额定设定值为 5V,变动程度为 ±5 % 的下降幅度。最小与最大曲线显示在极限状态下的元件公差。如果将这些电源以并联方式连接,在没有负载的情况下,一般会由输出最高的电源调节输出电压。如果电源使用如图 1 所示的二极管调节,最低输出的电源将不会输出任何电流。随着负载电流增加,输出电压开始下降,由具有最高输出电压的电源所有电流,直到输出值下降至 5.25V,之后输出第二高的电源开始提供电流。以上述假设的最差情况公差来看,在最低输出电压电源开始作用之前,第一个电源已提供 70 % 左右的输出功率,这种现象并不理想,因为不够可靠,不过在某些状况下可能可以接受。随着负载电流进一步增加,第一个电源可能到达极限,之后由剩余的两个电源负责增加电流,从而达到全功率操作。

具有同步整流功能的电源,可以让电源供应或吸入输出电流,这对于此种控制方法会造成很大的问题。在极端的情况下,单一电源可能会试图调节高电流端与低电流端。如果在没有负载时发生这种情况,有些电源会供应电流至输出,同时有些电源则会由输出端吸入电流,这样会从某个电源获得功率,再馈电至第二个电源,而不会将功率传送至负载;因此建议在零安培时停用同步整流。

图 2:下降法的最差电流分享相当糟糕

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