LTPoE++轻松实现隔离

IEEE 802.3at规范定义的以太网供电(PoE)是通过一条CAT-5网线安全地传输数据和电源的方法。由于它支持灵活地在任何地方安装设备，没有在附近寻找交流电源的限制，也不需要电工进行安装，因此得到了广泛应用。

根据最初的IEEE 802.3af PoE规范，受电设备(PD)获得的功率只有13W，这就限制了设备的应用范围，例如IP电话和高清安防摄像机等。在2009年，IEEE 802.3at规范将支持的功率增大到25.5W。但这还是无法满足功率要求越来越高的PoE应用需求，例如，微微蜂窝基站、802.11ac无线接入点、LED标牌和加热云台变焦(PTZ)室外摄像机等。

在2011年，凌力尔特公司发布了新的专有标准LTPoE++，将PoE和PoE+规范扩展到90W供电，同时还维持与IEEE PoE标准100%的兼容。它支持四种不同的功率等级(38.7W、52.7W、70W、90W)，可以根据应用要求来调整电源供电。

LTPoE++供电设备(PSE)采用了更智能的PSE隔离体系结构，以减少元器件数量，尽量少使用昂贵的外部元器件。全面的电缆放电保护和80V绝对最大值的引脚保证了现场工作的高可靠性。采用外部FET使散热性能可满足应用需求，提高了系统效率，增强了长期可靠性。LTPoE++体系结构只需要一个PSE和PD控制器，就能够通过100m CAT-5e电缆提供90W的功率(使用4对线供电)。

系统隔离要求

要实现以太网供电，需要仔细的选择体系结构和元器件，以降低系统成本，同时提高性能和可靠性。一个成功的设计必须满足IEEE隔离要求，在短路和过流事件时保护Hot Swap FET，或者符合IEEE规范。PoE规范清楚地阐述了隔离要求，在PD应用电路中，确保断开接地环路，维持以太网数据完整性并降低噪声。

传统的PSE隔离体系结构在主机至PSE控制器接口处隔离数字接口和电源。光耦合器等数字隔离单元本质上非常昂贵而且不可靠。能够实现隔离功能的IC成本非常高，不支持I2C高速传送。而且，对PSE逻辑供电的隔离DC/DC转换器增大了PCB面积和系统成本。

LTPoE++轻松实现隔离

凌力尔特公司的12端口(LTC4270 / LTC4271)和8端口PSE(LTC4290 / LTC4271)芯片组采用了不同的PSE隔离方法，将所有的数字功能迁移到隔离边界的主机侧(图1)。这极大的降低了所需元器件的成本和复杂性。不再需要单独的隔离DC/DC电源；LTC4271数字控制器可以使用主机的逻辑电源。LTC4271使用变压器隔离通信方法控制LTC4290或LTC4270。低成本和广泛应用的以太网变压器对可替代6个光耦合器。在协议中编程实现含有端口管理、复位和快速端口关断功能的I2C通信机制，从而降低了辐射能量，提供1500V的隔离。

图1：LTC4290 / LTC4271芯片组实现了隔离功能，不需要任何光隔离器以及专用隔离DC/DC转换器

可靠的电缆放电保护功能

考虑PoE设计的可靠性非常重要，特别是处理大量的电缆、高电压、大电流或者高温的情况。凌力尔特公司设计了低成本、大吞吐量的电路保护方案，能够灵活的调整满足IEC61000电缆放电电压要求。只需要一个TVS来保护高电压模拟电源，而在每一个输出端口上采用一对低成本箝位二极管(图2)。端口上的二极管引导有害的浪涌进入电源轨中，它们被浪涌抑制器以及VEE旁路电容吸收掉。浪涌抑制器还有保护PSE控制器不受VEE供电瞬变影响的优点。凌力尔特的PSE控制器在所有模拟引脚上还有80V绝对最大额定限制，实现了对瞬变的保护。

图2：可靠的电缆放电保护

降低功耗

凌力尔特的第四代PSE和PD控制器与IEEE 802.3at规范完全兼容，而且LTPoE++功率达到了90W，同时通过使用低RDS(ON)外部MOSFET和0.25Ω检测电阻减小了热耗散。这对于大功率系统非常重要，在这些系统中散热设计和功率损耗的成本非常高，对于功率受限的应用也非常重要，这些应用要求在功率预算内尽可能提高工作功率。集成了MOSFET的PSE和PD控制器具有较高的RDS(ON)参数，由于在器件内部散热，因此，很难进行散热设计。对一个端口的损害会导致整个芯片受损。

LT4275(图3)是市场上唯一能够控制外部MOSFET的PD控制器，极大的降低了PD总热耗，提高了功效，这对于较大功率应用非常重要。这一创新的方法支持用户调整MOSFET以满足应用的散热和效率要求，支持使用30mΩ量级的低RDS(ON) MOSFET。LT4275能够支持高达90W的功率。