РазделыВ сетиНовые объявления В настоящее время нет объявлений.
|
Питание устройств через Ethernet (Power over Ethernet, PoE) — технология, позволяющая как осуществлять питание конечных устройств, так и передавать данные при помощи стандартного кабеля Ethernet. Эта технология находит свое применение для таких изделий как IP-телефоны, камеры видеонаблюдения, точки доступа беспроводных сетей и даже музыкальных инструментов. В статье рассматривается практическое применение микросхемы LM5070 — новейшего устройства, позволяющего осуществлять питание электронных приборов через Ethernet. Решения с питанием через Ethernet (РоЕ) становятся все более и более популярными благодаря тому, что устройства с РоЕ не требуют локальных источников питания, подключаемых к стандартным сетям. Это позволяет существенно снизить стоимость системы. Источники питания, подключаемые к Ethernet, как правило являются бесперебойными (UPS), что очень важно для IP-телефонов, для которых гарантируется более высокая надежность и устойчивость к нестабильностям в электрических сетях. Широкое применение коннекторов RJ-45 обеспечивает совместимость устройств РоЕ практически во всем мире. Наконец, устройства с РоЕ обладают уникальными возможностями экономии энергии— технология позволяет отключать удаленные приборы на расстоянии. Согласно исследованию фирмы Venture Development Corp. глобальный рынок устройств с РоЕ вырастет с 133 млн изделий в 2004 году до 246 млн в 2007. Технология РоЕ позволяет питаемому устройству (ПУ) получать энергию через простой кабель Ethernet. Прибор подачи питания (ППП) производит ряд точных измерений для определения соответствия ПУ стандарту РоЕ, и в случае соответствия ППП подает 48 В на питаемое устройство (см. рис. 1).
Режим работы ПУ, совместимый со стандартами IEEE Институт IEEE одобрил стандарт питания через Ethernet PoE в июне 2003. В результате выпущен стандарт IEEE802.3af, на основе которого возможно создание системы подачи энергии по стандартному кабелю без ущерба передаваемым данным. Стандарт определяет порядок передачи 48 В постоянного тока по одной из двух витых пар кабеля категории 5e. В стандарте определены 4 класса мощности, передаваемой в нагрузку (в ПУ). Диапазон значений мощности — от 4 Вт до 15,4 Вт. Рассмотрим стадии работы системы с РоЕ. В стандартном случае их 3: определение присутствия ПУ (discovery), классификация ПУ и операционная фаза (см. рис. 2).
На начальном этапе ППП определяет присутствие ПУ при помощи измерения импеданса кабеля (так называемая подпись). В случае, если сопротивление ПУ находится в пределах от 23,75 до 26,25 кОм (25 кОм ± 1 ППП также определяет входную емкость ПУ при помощи измерения нарастания напряжения на нагрузке. Измеренная емкость должна быть в пределах 0,05 и 0,12 мкФ. Для предотвращения ошибок при измерении импеданса нагрузки в рассматриваемом нами чипе LM5070 применяется специальный алгоритм— блокировка при высоком напряжении (under voltage lockout, UVLO). Данная блокировка позволяет дождаться окончательного напряжения до момента начала зарядки входного сопротивления и старта регулирования выходного напряжения. Перед включением питания опционально возможна классификация ПУ для индикации класса мощности оборудования. Данная функция полезна для лучшего распределения питания на несколько ПУ. В случае классификации ППП генерирует напряжение в пределах 15,5 и 20,5 В и измеряет ток в нагрузке. В зависимости от измеренного тока ПУ подразделяются на 4 класса (табл.). Таблица. Класс ПУ в зависимости от измеренного тока в нагрузке
После определения присутствия и класса мощности ПУ стартует фаза подачи энергии в питаемое устройство. У микросхемы LM5070 в этот момент снимается блокировка UVLO. Как только блокировка снимается, интерфейс микросхемы LM5070 заряжает входное сопротивление импульсного источника питания. Для работы в контролируемом режиме встроенный силовой МОП-транзистор ограничен по току (не более 420 мА) с программируемым порогом тока включения от 100 мА до 375 мА. Особенности микросхемы LM5070 Чип LM5070 производства National Semiconductor в полной мере реализует все режимы работы системы РоЕ. LM5070 является РоЕ контроллером с ШИМ-модуляцией тока (рис. 3).
Основные особенности микросхемы LM5070 позволяют быстрее и проще создавать новые изделия:
Типовые решения для РоЕ-конвертера Высокий уровень интеграции LM5070 позволяет создать источник питания, совместимый со стандартом IEEE802.3af, при небольшом количестве внешних компонентов. В качестве минимального решения предлагается схема неизолированного источника питания с топологией flyback (рис. 4). Для нее помимо микросхемы LM5070 дополнительно требуются только силовой МОП-транзистор (Si4848, 150V/3A), силовой трансформатор с одной первичной и вторичной обмотками, один диод для выпрямления выходного напряжения, входная и выходная емкости.
Как известно, для повышения контроля выходного тока, снижения энергетических потерь и регулирования выходного напряжения в топологии flyback применяют схему ШИМ-модуляции с контролем в токовом режиме. Данный режим осуществляется при помощи изменения рабочего цикла ключевого транзистора. Данный рабочий цикл определяется по ошибке выходного напряжения и пилообразного напряжения, генерируемого при прохождении тока первичной обмотки трансформатора через внешнее сопротивление. Циклическая граница тока определяется из сравнения измеренного тока на сопротивлении и внутреннего опорного напряжения. Возможная нестабильность из-за возбуждения на гармониках высших порядков для рабочего цикла более 50% компенсируется при помощи внутреннего алгоритма коррекции нарастающего тока.
На основе микросхемы LM5070 можно реализовать источник питания с гальванической развязкой. На рис. 5 представлено одно из возможных решений такого рода: схема изолированного источника питания на основе LM5070 с программируемым классом устройства и ограничением тока включения. В систему также встроена дополнительная токовая защита при помощи трех различных токоограничивающих схем и функции температурной защиты:
В добавление заметим, что фирма Coilcraft специально для LM5070 разработала SMD-трансформаторы, оптимизированные для максимальной эффективности системы. Литература
Комментарии принадлежат их авторам. Мы не несем ответственности за их содержание.
|
Похожие новости |