PoE接口如何抵御差分模式瞬态电压

例如，当在供电设备和受电设备之间进行RJ-45连接时，引脚接合可能不是同步发生的。在引脚接触到RJ-45时，可能会发生引脚1早于或晚于引脚2的情况。这样就会在该线对上产生一个48V的差分瞬态过程，进而破坏或损坏PoE电路的PHY。当用户在相同的电源端口把连接从一个已供电设备切换到一个未供电设备时也会出现类似的情况。当电源设备检测到已连上一个未供电设备时，供电设备在终止对前者供电时会存在延迟。在这种情况，功率可存在足够长的持续时间，引脚的非同时连接形成一个48V的差分电压。这种情形导致的差分模式瞬态可能会破坏或损害PHY。

瞬态电压抑制(TVS)二极管

显然，由于PoE结构暴露在恶劣的环境威胁中，所以需要使用片外电路来进行保护。低压TVS二极管是成熟的以太网收发器保护技术。这种二极管响应速度快(亚纳秒级)、电容低且钳位电压低，非常适于用来抵御各种瞬态电涌。

为了对PoE电路提供差分保护，有效的TVS二极管保护方案必须能够钳住瞬态/电涌，且同时在接口上呈现为最小的负载电容。TVS应提供低钳位电压，而且，作为一个一般性规则，线到线电容应不超过几个皮法。此外，作为PoE电路的一个独特要求，TVS配置必须考虑在线对之间存在+/-48V的直流电压。由于在不同线对之间存在高直流电压，不能使用任何在线对之间形成电气路径的集成二极管阵列或桥式TVS器件。差分对之间必须是电气隔离的。

图2：针对PoE电路的瞬态电压保护。（RJ-45连接器、Rclamp0524S、以太网PHY）

图2给出了一个使用Semtech公司RClamp0524S实现的用于抵御差分模式瞬态的PoE TVS方案实例。在实现PoE保护电路时，把保护电路放在供电侧有一些好处：不仅可以保护下游的功率开关电路，而且可避免瞬态电流流过变压器。由于任何附加的电感都会提高TVS二极管的ESD钳位电压，因此应该尽可能的让TVS靠近连接器。本例中的TVS阵列具有线间电容较小的特性，由于这些二极管对在封装中是分开的所以还能提供必要的线隔离，以便隔离差分对之间的48V电压。另外，图3所示的直通型(flow-through)布局降低了瞬态路径中的总电感并可给PCB布局带来便利。

图3：Rclamp0524S直通布线。