世平onsemi IEEE802.3 bt POE-PD DC/DC EVM介紹
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此處介紹一個乙太網路供電 (POE)的解決方案。一般來說,POE 由兩個電源實體組成:供電設備的接收端 (PSE) 和供電裝置 (PD)。PSE 通常為 LAN 電纜提供 48 Vdc 額定電壓,而 PD 是電纜負載端的小型 DC-DC 轉換器,可將 48 V 轉換為設備所需的電壓,例如 12 Vdc 或 5 Vdc用來提供終端設備之電源。PD能夠以所需的最大平均輸入功率運行,並且能夠承受 36 到 57 Vdc 的輸入電壓範圍。
乙太網路供電 (POE)的解決方案雖然在市場上目前較常見的是Forward架構,但是近幾年開始有小型化及低成本之要求,市場上開始有Flyback架構的應用。並且相對於Forward架構,Flyback的架構具有明顯的成本及空間的優勢,可以在使用最少的零件數量下, 仍然可維持高效率的需求.
開發板料號 : PMO-POE-PD-51EVB
晶片 |
應用 |
輸入電壓 |
輸出電壓/輸出電流 |
輸出功率 |
輸出漣波 |
NCP12700 |
POE 電源 |
36 – 57 Vac |
12 Vdc / 4.2 A |
51 W |
< 120 mV (滿載) |
架構 |
操作頻率 |
效率 |
Turn on time
|
操作溫度 |
冷卻方式 |
Flyback |
200KHZ |
90%
|
< 20mS |
0 – 40°C |
開放式對流 |
POE-PD 51W EVM:
1.前級從RJ45端子輸入後,使用Green Bridger:FDMQ8205A + PD Controller :NCP1096。
NCP12700 Flyback控制器:
NCP12700 是一顆固定切換頻率並且是峰值電流模式操作的Flyback控制IC。這顆IC包含了架構上所有需要的功能,具有超寬操作範圍,有9-100V和9-200V兩個不同電壓及不同包裝的IC版本可選用。此種支援高電壓應用的特性,是一顆很適合DC電壓輸入應用的控制IC。
並且此控制器可以支援高速操作設計,IC能夠支援的工作頻率從100KHz至1MHz。IC內部也內建斜率補償用功能,可以防止次諧波振盪,也具有外部可調整的軟啟動功能。當然也包含1 安培的驅動能力和2.5安培關斷能力,最大程度精簡外部所需要的線路,也使設計或使用更方便且容易。另外IC也具備過電流保護/過電壓保護/過功率保護及輸入電壓端 UVLO 等等,各種完善的保護機制。
效率曲線:
曲線圖是目前51W POE EVM在二次側使用Schottky Diode的條件下,所量測的效率曲線。
黃色部分是56V輸入的效率曲線,綠色是36V輸入的效率曲線,可以看到不論36V輸入或是56V輸入條件下,大部分負載狀況下,效率都可以達到約90%的高效率需求。
開關元件耐壓:
目前POE 51W EVM在最佳化調整下,讓一次側開關元件的耐壓有最好的表現,進而可以選用業界較普遍的150V MOS,而二次側則可選用100V甚至80V Diode,不需要使用更高壓或不容易取得的元件,會有較佳的零件成本及採買的優勢。
輸出漣波:
Ripple在全頻寬條件量測,不論56V或是36V輸入下,滿載條件下, Ripple都有有不錯的表現。
在12Vout輸出應用下,量測Ripple + Noise 的Peak to Peak電壓,約只在118mV。
滿載啟動:
滿載啟動狀況:黃色部分是輸出電壓,從波形上可以看到不論是36V還是56V的輸入狀態,在EVM啟動後,輸出電壓都能穩定且平順的上升。
過載保護:
過載保護測試,可以看到NCP12700可以快速的反應,使一次MOS_Vds不會因過載的能量造成MOS毀損,在IC的控制下,都能限制在MOS可承受的範圍內。
如果過載的現象沒有移除,IC在異常現象持續30ms後會關斷PWM,避免EVM產生過熱的問題。
NCP12700 Datasheet : https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/ncp12700-d.pdf
評論
Paul
2022年5月16日