MP8017簡介：超小尺寸 IEEE 802.3AF POE PD 解決方案

概述

以太網(wǎng)供電 (PoE) 設(shè)備的發(fā)展使設(shè)備功能更多、尺寸更小、設(shè)計也更簡單。本文將介紹一種PD解決方案， MP8017 。該方案兼容 IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)、尺寸超小，同時具有較少數(shù)量的外部元器件。

什么是POE？

PoE 是指可以通過網(wǎng)線由供電設(shè)備 (PSE) 向 PD 供電。相較于傳統(tǒng)的適配器供電方式，PoE具備以下優(yōu)勢：

成本低

安裝簡便

遠(yuǎn)程控制非常方便

兼容性高

PoE 設(shè)備應(yīng)用架構(gòu)簡單，現(xiàn)已成為人們?nèi)粘Ｊ褂玫?a target="_blank">產(chǎn)品中不可或缺的一部分（見圖 1）。

圖1: PoE應(yīng)用架構(gòu)

MP8017 簡介

隨著PoE電源的廣泛應(yīng)用，對高品質(zhì)電源和復(fù)雜設(shè)備需求也不斷攀升。MPS 一直致力于 PoE 的應(yīng)用研發(fā)，我們提供的 MP8017可以明顯改進(jìn)傳統(tǒng)的解決方案。圖 2 顯示了采用 MP8017實(shí)現(xiàn)的簡化反激電路。

圖2: MP8017 PoE反激電路

圖 3展示了MP8017 如何 優(yōu)化 PoE 反激電路的六個模塊。

圖 3：PoE 反激電路功能框圖

全集成解決方案

為實(shí)現(xiàn)緊湊型電源解決方案，該芯片中集成了一個 PD、一個DC/DC 變換器和一個熱插拔功率 MOSFET。由于外部元件較少，該方案減少了 PCB 空間并縮短了設(shè)計周期。MP8017 采用超小尺寸 QFN-19 (3mmx4mm) 封裝。

先進(jìn)的反饋網(wǎng)絡(luò)

傳統(tǒng)反激電路通常需要 TL431、光耦合器反饋網(wǎng)絡(luò)、環(huán)路補(bǔ)償和軟啟動電路。隨著新型反激式解決方案的開發(fā)，又出現(xiàn)了原邊反饋法，但這種方法通常包括輔助繞組。

MP8017 采用的先進(jìn)反饋法則無需輔助繞組； 相反，它可以直接對輸出電壓 (VOUT)進(jìn)行采樣。這種方法有諸多優(yōu)點(diǎn)，包括：

簡化的設(shè)計電路，變壓器無需輔助繞組

變壓器成本降低

附加的電源繞組可纏繞在同一磁芯上，以降低阻抗并實(shí)現(xiàn)更高效率

圖 5 顯示了 MP8017 的采樣反饋模式。

圖 5：MP8017 的采樣反饋模式

超小尺寸變壓器

變壓器通常是整個系統(tǒng)中昂貴且體積最大的設(shè)備。目前市場上的 12W 應(yīng)用通常采用 EP13 變壓器。

但MP8017 只需一個 EP7 變壓器，這大大降低了變壓器體積以及價格。因?yàn)镸P8017 具有兩個關(guān)鍵設(shè)計優(yōu)勢，可以實(shí)現(xiàn)更小、更便宜的變壓器：

無需輔助繞組，因此可減少變壓器繞組

高達(dá) 650kHz 的開關(guān)頻率 (fSW) 也可減少變壓器繞組數(shù)量

圖 6 顯示了 EP13 和 EP7 變壓器的尺寸差異。MP8017 實(shí)現(xiàn)的12W 應(yīng)用只需采用 EP7 變壓器。

圖 6：MP8017 7采用 EP7 變壓器實(shí)現(xiàn)12W 應(yīng)用

最小輸入和輸出電容

PoE設(shè)備的頻率一般在250kHz左右，它需要電解電容來降低紋波。MP8017 的頻率最高可達(dá)650kHz，可大大降低對輸入輸出電容的要求。對于 12W 應(yīng)用，兩個陶瓷電容 (0805) 就足夠了。 MP8017 的高效布線降低了電流峰值和ESR 或布線電阻引起的紋波。

出色的EMI設(shè)計

優(yōu)化 EMI 以通過 EMI 標(biāo)準(zhǔn)對 PoE 設(shè)備來說是一項重大挑戰(zhàn)。因?yàn)榉醇な浇鉀Q方案通常會需要一個共模 (CM) 電感來提高 EMI 性能，而CM 電感是一種昂貴的大型器件。

MP8017 提供頻率抖動功能以及更平滑的 SW 波形來應(yīng)對EMI 性能挑戰(zhàn)。頻率抖動功能可降低 EMI 峰值（見圖 7）。

圖 7：MP8017 的頻率抖動功能可降低 EMI 峰值

圖 8 顯示出 MP8017 平滑的 SW 波形如何衰減EMI干擾源。

圖 8：MP8017平滑的 SW 波形對 EMI 源的衰減

優(yōu)化的緩沖鉗位電路

在反激式應(yīng)用中，RCD 通常用作鉗位電路，以降低 SW 峰值電壓并吸收漏感能量。但該電路存在兩個問題：

SW會產(chǎn)生諧振，這對EMI有不利影響。

漏感能量消耗之后，會對系統(tǒng)效率產(chǎn)生負(fù)面影響。

為緩解這些問題，MP8017采用了有源鉗位控制（見圖 9）。

圖 9：MP8017 的有源鉗位電路

結(jié)論

MP8017 的開發(fā)基于對PoE 電源不斷增長的需求。采用MP8017 ，設(shè)計人員可以有效地優(yōu)化 PoE 反激電路中的六大模塊。憑借著高集成度、更少的外部元件、更小尺寸和有源鉗位控制等特性，這款反激式變換器正在引領(lǐng)整個行業(yè)的 PoE 發(fā)展趨勢。

審核編輯：湯梓紅