以太網供電 （PoE） 已被視頻監控行業所接受，作為解決一個古老問題的解決方案：復雜的布線。例如，基本的傳統固定視圖安全攝像機需要兩根電纜：一根用于電源（10V AC 或 15V DC 的 24W 至 12W），另一根單獨的同軸電纜用于視頻信號。借助 PoE，單根以太網電纜可同時傳輸視頻數據和電源。

差一點。為了滿足與現有系統的兼容性，攝像機制造商必須生產支持 PoE 且與傳統電源兼容的攝像機 - 它們必須接受來自 RJ-37 插孔的 PoE 57V 至 45V 直流或來自輔助電源連接器的 24V 交流、+12V 直流或 –12V 直流。

舊方式失去力量

圖 1 顯示了許多 PoE 攝像頭制造商用于解決此問題的電源架構。輔助（老式）輸入之后的全橋二極管整流器可從 24V AC、+12V DC 或 –12V DC 產生正直流電源。由此產生的直流電源和PoE輸入由二極管OR化，獲勝電源饋送到寬輸入電壓隔離開關電源，后者又為相機電子設備供電。

圖1.輔助輸入和 PoE 電源架構

這種電源架構帶來了一些挑戰。當相機由輔助輸入供電時，三個二極管（在圖1中圈出）落入電源路徑。除了這種設計的低效率以及二極管功耗可能產生的發熱問題外，三個二極管還會導致開關電源輸入端的壓降顯著。使用 10W 至 15W 的攝像頭，這些挑戰很容易克服，但最新的安全攝像頭將功耗提高了一倍。平移/傾斜/變焦 （PTZ） 和用于戶外操作的攝像機鏡頭加熱器等功能使這種電源架構不適合這種新一波的攝像機。

為了說明架構的不足，請考慮一個 26W 攝像頭。對于 12V DC 輔助輸入（由于使用了未穩壓的壁式電源適配器/AC 適配器，假設實際上是 9V DC）和三個 0.5V 壓降肖特基二極管，開關電源的輸入電壓為 7.5V （9V – 3 ? 0.5V）。該相機的輸入電流約為3.5A （26W / 7.5V）。電源路徑中三個肖特基二極管的合成功耗為5.2W （3.5A ? 3 ? 0.5V）。這種功耗會導致相機內部溫度升高，這很難緩解，耗時且成本高昂。

使用理想二極管提高性能

圖 2 顯示了解決此缺點的方法。這里，全橋整流器的兩個二極管被理想二極管取代，如圖2所示（黑色）。理想二極管只是控制其行為類似于常規二極管的MOSFET。理想二極管的優點是可以使用具有低溝道電阻（RDS（ON）），從而降低正向壓降（IDS? RDS（ON））遠小于肖特基二極管壓降。LT?4320 理想二極管橋式控制器能夠在一種全橋配置中控制 1 個 MOSFET。圖 4275 中的二極管 OR 引起的第三個二極管壓降由 LT2 LTPoE++?/PoE+/PoE PD 控制器消除。其拓撲結構允許使用幾個小信號二極管（在圖《》中圈出在一起（紅色），用于輔助輸入檢測。這些二極管不像傳統架構那樣位于電源路徑中，因此它們不會產生任何額外的壓降或發熱問題。

結果

與圖2相比，圖1所示的電源架構顯著降低了總功耗。為了量化，LT4320 與低通道電阻 MOSFET 相結合，可在每個理想二極管橋 MOSFET 上產生 20mV 的壓降。這在 8.96V （9V – 2 ? 20mV） 隔離電源下產生輸入。較高的輸入電壓使所需的輸入電流降至僅2.9A （26W/8.96V），而原來為3.5A。

改進后的架構產生的功耗現在僅為116mW （2.9A ? 2 ? 20mV），而原始架構為5.2W，降低了45×！此外，較低的輸入電流進一步降低了隔離電源功率組件（即輸入濾波電感器、電源變壓器和開關MOSFET）的功耗，因為它們的I減小了2R 功率損耗。一個簡單的計算表明，這種減少量為31%（100% – 2.9A2 / 3.5A2）。

結論

將 LT4320 和 LT4275 添加到支持 PoE 的安全攝像頭的輔助和 PoE 輸入中，與傳統的全橋 / 二極管 OR 設計相比，可恢復超過 5W （5.2W – 116mW） 的功耗。功耗的降低簡化了 PoE 安防攝像機的熱設計時間和復雜性。

圖2.改進的電源架構，電源路徑中沒有二極管壓降

審核編輯：郭婷