LT4293：LTPoE++/IEEE 802.3bt PD接口控制器的卓越之選

在當(dāng)今的電子設(shè)備中，以太網(wǎng)供電（PoE）技術(shù)因其能通過(guò)單一RJ45連接器同時(shí)提供直流電源和高速數(shù)據(jù)而日益流行。然而，隨著設(shè)備對(duì)功率需求的不斷增加，傳統(tǒng)的IEEE 802.3at標(biāo)準(zhǔn)25.5W功率限制已難以滿足需求。LT4293作為一款LTPoE++/IEEE 802.3bt兼容的受電設(shè)備（PD）接口控制器，為解決這一問(wèn)題提供了出色的解決方案。

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一、產(chǎn)品概述

LT4293支持高達(dá)90W的PD設(shè)備，能夠區(qū)分LTPoE++和IEEE 802.3bt的供電設(shè)備（PSE），具備5事件分類感應(yīng)功能，擁有卓越的浪涌保護(hù)能力（絕對(duì)最大電壓100V），工作結(jié)溫范圍寬（–40°C至125°C），還具備過(guò)溫保護(hù)功能。它集成了簽名電阻，采用外部熱插拔N溝道MOSFET，可實(shí)現(xiàn)最低的功率損耗和最高的系統(tǒng)效率。此外，它還支持低至9V的可配置輔助電源，并且與LT4275A/B/C和LT4294引腳兼容，有10引腳MSOP和3mm × 3mm DFN兩種封裝可供選擇。

二、關(guān)鍵特性解析

（一）檢測(cè)與分類

1. 檢測(cè)簽名：在檢測(cè)過(guò)程中，PSE會(huì)尋找一個(gè)25k的簽名電阻來(lái)識(shí)別設(shè)備為PD。LT4293在VPORT和GND引腳之間呈現(xiàn)其精確的、溫度補(bǔ)償?shù)?4.4k電阻，以補(bǔ)償IEEE所需橋或基于LT4321的理想橋引入的額外串聯(lián)電阻，使PSE能夠識(shí)別PD并為其供電。
2. 分類簽名和標(biāo)記：分類/標(biāo)記過(guò)程因PSE類型而異。PSE在成功檢測(cè)后，可能會(huì)施加14.5V至20.5V的分類探測(cè)電壓，并測(cè)量PD的分類簽名電流。IEEE 802.3bt PSE在為PD供電之前可能會(huì)施加多達(dá)5個(gè)事件。LT4293的RCLS和RCLS++電阻用于設(shè)置與PD功率分類相對(duì)應(yīng)的分類電流，通過(guò)選擇合適的電阻值并連接到RCLASS和RCLASS++引腳與GND之間，可配置PD的類別。

（二）功率管理

1. 浪涌和上電：PSE檢測(cè)并分類PD后為其上電。當(dāng)端口電壓超過(guò)VHSON閾值時(shí)，LT4293的HSGATE引腳會(huì)輸出IGPU電流，該電流流入外部電容CGATE，使外部MOSFET的柵極電壓上升，從而控制輸出大容量電容CPORT上的電壓上升，確定浪涌電流IINRUSH。設(shè)計(jì)時(shí)可將IINRUSH設(shè)置為約100mA，計(jì)算公式為IINRUSH = IGPU * (CPORT / CGATE)。
2. 電源良好指示：PWRGD引腳的開(kāi)漏輸出在HSGATE充電至比HSSRC高約7V之前保持低電平，用于在浪涌結(jié)束且外部MOSFET完全增強(qiáng)之前阻止下游電路工作。直到端口電壓低于HSOFF，HSGATE引腳保持高電平，PWRGD引腳保持開(kāi)漏狀態(tài)。
3. 延遲啟動(dòng)：為符合IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)PSE為端口上電時(shí)，PD應(yīng)用在80ms內(nèi)的電流不應(yīng)超過(guò)350mA。
4. 輔助電源覆蓋：如果AUX引腳電壓高于VAUXT，LT4293進(jìn)入輔助電源覆蓋模式。在此模式下，簽名電阻斷開(kāi)，分類功能禁用，HSGATE引腳拉低，PWRGD引腳為開(kāi)漏狀態(tài)，T2P引腳指示最大可用功率。AUX引腳可用于設(shè)置輔助電源的開(kāi)啟和關(guān)閉電壓閾值。

（三）T2P輸出

LT4293通過(guò)T2P引腳將PSE分配的功率信息傳達(dá)給PD應(yīng)用。T2P引腳的狀態(tài)由AUX引腳、RCLASS++引腳和分類事件的數(shù)量決定，采用5狀態(tài)編碼。在輔助電源操作和PoE操作中，T2P引腳的響應(yīng)不同，具體取決于PD請(qǐng)求的類別和PSE的類型及分類事件數(shù)量。

三、外部接口與組件選擇

（一）PoE輸入橋

PD需要對(duì)輸入電壓進(jìn)行極性校正，可選擇硅二極管、肖特基二極管或理想二極管作為橋整流器。硅二極管橋會(huì)消耗高達(dá)4%的可用功率，且存在對(duì)組間不平衡性能差的問(wèn)題；肖特基二極管雖然能降低功率損耗，但可能不適用于高溫PD應(yīng)用，因?yàn)槠浯嬖跍囟纫鸬男孤╇娏?。?duì)于高效應(yīng)用，LT4293支持基于LT4321的PoE理想二極管橋，可將每個(gè)二極管的正向電壓降從0.7V降低到20mV，同時(shí)保持IEEE 802.3合規(guī)性。

（二）輔助輸入橋

一些PD需要從輔助電源接收交流或直流電源，通常需要二極管橋進(jìn)行電壓整流和極性校正。在高效應(yīng)用或低輔助輸入電壓應(yīng)用中，可使用基于LT4320的理想二極管橋來(lái)恢復(fù)二極管電壓降并簡(jiǎn)化熱設(shè)計(jì)。對(duì)于輔助輸入電壓低于10V的應(yīng)用，必須使用基于LT4320的理想二極管橋，以確保VPORT的最小電壓在電氣特性表中規(guī)定的VPORT AUX模式范圍內(nèi)。

（三）輸入電容

為滿足IEEE 802.3的輸入阻抗要求并正確旁路LT4293，需要在VPORT和GND之間連接一個(gè)0.1μF的電容。與LT4321一起使用時(shí)，每個(gè)器件都應(yīng)使用0.047μF的電容進(jìn)行本地旁路，以確?？偠丝陔娙莘弦?guī)格。

（四）瞬態(tài)電壓抑制器

LT4293的絕對(duì)最大電壓為100V，為保護(hù)其免受以太網(wǎng)電纜浪涌引起的過(guò)電壓事件影響，應(yīng)在VPORT和GND引腳之間安裝單向瞬態(tài)電壓抑制器（TVS），如SMAJ58A。對(duì)于需要輔助電源輸入的PD應(yīng)用，應(yīng)在VIN和GND之間安裝TVS。

（五）暴露焊盤

LT4293的DFN封裝有一個(gè)內(nèi)部連接到GND的暴露焊盤，該焊盤只能連接到印刷電路板上的GND。

四、布局考慮

在布局時(shí)，應(yīng)避免RCLASS和RCLASS++引腳出現(xiàn)過(guò)多寄生電容，并將電阻RCLS和RCLS++靠近LT4293放置。為實(shí)現(xiàn)最大保護(hù)，應(yīng)將0.1μF輸入電容CPD和瞬態(tài)電壓抑制器盡可能靠近LT4293放置。與LT4321一起使用時(shí)，應(yīng)將0.047μF電容CPD1盡可能靠近LT4293的VPORT和GND引腳（分別為引腳10和引腳5），將0.047μF電容CPD2盡可能靠近LT4321的OUTP和OUTN引腳。

五、典型應(yīng)用

LT4293可用于構(gòu)建高效的LTPoE++/IEEE 802.3bt受電設(shè)備，如大于99%效率的51W和71.3W受電設(shè)備。通過(guò)合理選擇外部組件，可實(shí)現(xiàn)不同功率等級(jí)的應(yīng)用。

六、相關(guān)產(chǎn)品

Analog Devices還提供了一系列相關(guān)的PSE、PD和理想橋解決方案，如LT4295、LT4294、LT4321等，可根據(jù)具體應(yīng)用需求進(jìn)行選擇。

總之，LT4293以其出色的性能和豐富的功能，為PoE應(yīng)用提供了可靠的解決方案，能夠滿足不同功率需求的設(shè)備，是電子工程師在設(shè)計(jì)PoE受電設(shè)備時(shí)的理想選擇。你在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過(guò)類似的PoE設(shè)計(jì)問(wèn)題呢？你又是如何解決的呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。