世平與安森美 IEEE 802.3bt POE-PD 高效率返馳式電源轉換器 EVM介紹

世平onsemi IEEE802.3 bt POE-PD DC/DC EVM介紹

目錄

一、功能介紹

二、方塊圖

三、POE-PD 51W EVM說明

四、參考線路

五、參考文獻

 

一、功能介紹


       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



二、方塊圖



POE-PD 51W EVM:

1.前級從RJ45端子輸入後,使用Green Bridger:FDMQ8205A + PD Controller :NCP1096。

2.後級DC/DC部分使用Flyback架構控制IC:NCP12700。

 

 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。

 

三、POE-PD 51W EVM介紹:

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。



五、參考文獻: 

NCP12700 Datasheet : https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/ncp12700-d.pdf

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評論

Paul

Paul

2022年5月16日
你好 請問方便 release 線路圖嗎 ? 謝謝