MAX5972A：IEEE 802.3af/at 兼容的受電設(shè)備接口控制器

一、引言

在以太網(wǎng)供電（PoE）系統(tǒng)中，受電設(shè)備（PD）需要一個(gè)可靠的接口控制器來滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。MAX5972A 就是這樣一款出色的產(chǎn)品，它為 PD 提供了完整的接口，使其符合 IEEE 802.3af/at 標(biāo)準(zhǔn)。今天，我們就來詳細(xì)了解一下這款控制器。

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二、產(chǎn)品概述

2.1 主要功能

MAX5972A 為 PoE 系統(tǒng)中的受電設(shè)備提供了檢測(cè)簽名、分類簽名以及集成隔離功率開關(guān)和浪涌電流控制功能。在浪涌期間，它能將電流限制在 180mA 以內(nèi)，待隔離功率 MOSFET 完全增強(qiáng)后，切換到更高的電流限制（720mA 至 880mA）。此外，該設(shè)備還具有寬滯后和長消抖時(shí)間的輸入欠壓鎖定（UVLO）功能，可補(bǔ)償雙絞線電纜的電阻壓降，并確保在電源開關(guān)條件下實(shí)現(xiàn)無干擾過渡。

2.2 耐壓能力

MAX5972A 的輸入能夠承受高達(dá) 100V 的電壓，這使得它在一些復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景中具有更好的適應(yīng)性。

2.3 分類方法

支持 IEEE 802.3at 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的 2 事件分類方法，并在被 Type 2 電源設(shè)備（PSE）探測(cè)時(shí)提供信號(hào)指示。同時(shí)，它還能檢測(cè)壁式適配器電源的連接，并實(shí)現(xiàn)從 PoE 電源到壁式電源適配器的平滑切換。

2.4 保護(hù)功能

提供電源良好（PG）信號(hào)、兩步電流限制和折返、過溫保護(hù)以及 di/dt 限制等功能，保障設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.5 封裝與溫度范圍

采用 16 引腳、5mm x 5mm 的 TQFN 功率封裝，額定工作溫度范圍為 -40°C 至 +85°C，能適應(yīng)較寬的環(huán)境溫度。

三、產(chǎn)品特性

3.1 標(biāo)準(zhǔn)兼容性

完全符合 IEEE 802.3af/at 標(biāo)準(zhǔn)，確保與各種 PoE 系統(tǒng)的兼容性。

3.2 分類與指示

支持 2 事件分類或外部壁式適配器指示輸出，簡化了壁式適配器接口。PoE 分類范圍從 0 到 5，能滿足不同功率需求的設(shè)備。

3.3 電氣特性

• 輸入耐壓：具有 100V 的輸入絕對(duì)最大額定值。
• 浪涌電流限制：最大浪涌電流限制為 180mA。
• 正常工作電流限制：正常工作期間的電流限制在 720mA 至 880mA 之間。
• 電流限制與折返：具備電流限制和折返功能，保護(hù)設(shè)備免受過載影響。
• 欠壓鎖定：傳統(tǒng) UVLO 在 36V 時(shí)啟動(dòng)。
• 過溫保護(hù)：內(nèi)置過溫保護(hù)功能，確保設(shè)備在高溫環(huán)境下的可靠性。

3.4 封裝優(yōu)勢(shì)

采用熱增強(qiáng)型 5mm x 5mm、16 引腳 TQFN 封裝，有利于散熱，提高設(shè)備的穩(wěn)定性。

四、引腳配置與功能

4.1 引腳說明

4.2 引腳功能解讀

這些引腳的設(shè)計(jì)使得 MAX5972A 能夠與外部電路進(jìn)行有效的連接和交互，實(shí)現(xiàn)各種功能。例如，DET 引腳用于檢測(cè)簽名電阻，CLS 引腳用于設(shè)置分類電流，WAD 引腳用于檢測(cè)壁式電源適配器等。

五、工作模式

5.1 檢測(cè)模式（1.4V ≤ VIN ≤ 10.1V）

在檢測(cè)模式下，電源設(shè)備（PSE）在 VIN 上施加 1.4V 至 10.1V 范圍內(nèi)的兩個(gè)電壓（最小 1V 步長），并記錄兩點(diǎn)的電流測(cè)量值。PSE 通過計(jì)算 ΔV / ΔI 來確保 24.9kΩ 簽名電阻的存在。在檢測(cè)模式下，MAX5972A 的大部分內(nèi)部電路關(guān)閉，偏移電流小于 10μA。

5.2 分類模式（12.6V ≤ VIN ≤ 20V）

PSE 根據(jù) PD 的功耗對(duì)其進(jìn)行分類，以實(shí)現(xiàn)高效的功率分配。通過從 CLS 到 VSS 連接的外部電阻（RCLS）設(shè)置分類電流。PSE 施加 12.6V 至 20V 的電壓，MAX5972A 呈現(xiàn)出特定的電流特性，PSE 根據(jù)這些信息對(duì) PD 的功率需求進(jìn)行分類。

5.3 2 事件分類與檢測(cè)

Type 2 PSE 會(huì)對(duì) PD 進(jìn)行兩次分類探測(cè)。在第一次分類事件中，PSE 施加 12.6V 至 20.5V 的輸入電壓，MAX5972A 呈現(xiàn)編程負(fù)載 ICLASS。然后 PSE 將探測(cè)電壓降至標(biāo)記事件閾值 10.1V 以下，MAX5972A 呈現(xiàn)標(biāo)記電流（IMARK），此序列重復(fù)一次。

5.4 功率模式（喚醒模式）

當(dāng) VIN 超過欠壓鎖定閾值（VON）時(shí)，MAX5972A 進(jìn)入功率模式。此時(shí)，內(nèi)部 n 溝道隔離 MOSFET 開啟，浪涌電流限制內(nèi)部設(shè)置為 135mA（典型值）。當(dāng) RTN 處的電壓接近 VSS 且浪涌電流降至浪涌限制以下時(shí)，隔離 MOSFET 完全開啟，電流限制變?yōu)?800mA。開漏電源良好輸出（PG）在最小 tDELAY 時(shí)間內(nèi)保持低電平，以在浪涌期間禁用下游 DC - DC 轉(zhuǎn)換器。

5.5 欠壓鎖定

MAX5972A 在高達(dá) 60V 的電源電壓下工作，開啟 UVLO 閾值（VON）為 35.4V，關(guān)閉 UVLO 閾值（VOFF）為 31V。當(dāng)輸入電壓高于 VON 時(shí)，進(jìn)入功率模式，內(nèi)部 MOSFET 開啟；當(dāng)輸入電壓低于 VOFF 超過 tOFF_DLY 時(shí)，MOSFET 關(guān)閉。

5.6 電源良好輸出

開漏輸出（PG）用于在 n 溝道隔離 MOSFET 完全開啟之前禁用下游 DC - DC 轉(zhuǎn)換器。PG 在 tDELAY 期間和內(nèi)部隔離 MOSFET 完全開啟之前拉低至 VSS，在睡眠模式和熱關(guān)斷恢復(fù)期間也會(huì)拉低。

5.7 熱關(guān)斷保護(hù)

當(dāng)結(jié)溫超過 +140°C 的熱關(guān)斷閾值時(shí)，MAX5972A 關(guān)閉內(nèi)部功率 MOSFET 和 2EC 電流吸收。當(dāng)結(jié)溫降至 +112°C 以下時(shí)，設(shè)備進(jìn)入浪涌模式，然后返回功率模式。

5.8 壁式電源適配器檢測(cè)與操作

對(duì)于使用壁式電源適配器等輔助電源的應(yīng)用，MAX5972A 具有壁式電源適配器檢測(cè)功能。當(dāng)輸入電壓（VDD - VSS）超過標(biāo)記事件閾值時(shí)，啟用壁式適配器檢測(cè)。當(dāng) WAD 到 RTN 的電壓大于 9V 時(shí)，檢測(cè)到壁式電源適配器，內(nèi)部 n 溝道隔離 MOSFET 關(guān)閉，2EC 電流吸收開啟，若 VIN 在分類范圍內(nèi)，分類電流禁用。

六、應(yīng)用信息

6.1 與 12V 適配器的操作布局

在使用 12V 適配器時(shí)，PCB 布局至關(guān)重要。為了實(shí)現(xiàn)高效率和低 EMI，應(yīng)遵循以下布局指南：

1. 將輸入電容、分類電阻和瞬態(tài)電壓抑制器盡可能靠近 MAX5972A 放置。
2. 為功率耗散設(shè)備（如 MAX5972A 和外部二極管）使用大的 SMT 組件焊盤。
3. 為高功率路徑使用短而寬的走線。
4. 參考 MAX5972A 評(píng)估套件的布局。
5. 在 MAX5972A 的 EP 焊盤上放置足夠的過孔，以有效散熱，過孔間距推薦為 1mm 至 1.2mm 間距，熱過孔應(yīng)鍍銅（1oz 銅），并具有小的桶直徑（0.3mm 至 0.33mm）。

6.2 典型應(yīng)用電路

文檔中給出了典型應(yīng)用電路，展示了 MAX5972A 與其他組件的連接方式，為工程師在實(shí)際設(shè)計(jì)中提供了參考。

七、總結(jié)

MAX5972A 是一款功能強(qiáng)大、性能可靠的 IEEE 802.3af/at 兼容受電設(shè)備接口控制器。它具有豐富的功能和良好的電氣特性，適用于各種 PoE 應(yīng)用場(chǎng)景。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師們可以根據(jù)其引腳配置、工作模式和應(yīng)用信息，合理設(shè)計(jì)電路，充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。你在使用類似的 PoE 控制器時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享。