电源管理芯片在以太网供电中的应用

电源管理器件在以太网交换机中的应用

　　最新的以太网交换机可以通过 24 或 48 个独立端口向用电设备提供 PoE 连接性，并与非 PoE 系统保持历史兼容。每台用电设备均由其自己的48V电源供电，每台用电设备的最大允许功耗为15.4W，以太网交换机可以对每台设备的用电单独进行管理。

　　IEEE802.3af PoE 规范最多允许在每台用电设备处消耗大约 13W 的功率，而以太网交换机提供的最大 15.4W 的功率是为了弥补长电缆带来的一定程度的损耗。48V 电源实际上允许在用电设备端使用36～ 57V 之间的任意电压。电压要求大约为最大开关电压的 2 倍(应对开关尖脉冲等的经验法则)，要求电源开关必须采用额定VDS为 100V的分立 MOSFET。

图2 显示了一个PoE控制器，通过分立 MOSFET控制四个端口。在该例中，使用的是飞利浦半导体公司的四个 PHT4NQ10T 器件。这种配置相当于每个以太网交换机或中继采用 12 个 IC 和 48 个 MOSFET。到2007 年，用于“中继”电源管理的 MOSFET的总有效市场容量 (TAM) 将达到 5700 万美元（3 亿 8 千 4 百万只），而IC将达到 4800 万美元（9600 万片）。

　　PoE 控制器通常指的是“热插拔”(Hot Swap) 控制器。这些 IC 的功能包括：

　　分别控制四个独立的 PoE 端口；

　　检测有效用电设备的连接； (使用低阻值的检测电阻)监测MOSFET 的稳态电流；

　　当一个用电设备第一次连接到个端口时，控制浪涌电流和MOSFET功耗；

　　具备欠流断开检测功能以确定用电设备是否已断开连接。

　　在正常工作情况下，当一个端口已经供电并且用电设备的旁路电容已经充电到端口电压时，外部 MOSFET 的功耗非常低。这意味着较小的 MOSFET 就能完成这个功能。然而，IEEE802.3af 的其他要求，例如加电时的浪涌电流以及不兼容的用电设备连接到端口的风险，要求 MOSFET 能承受很大的瞬态功耗。正是基于这些原因，才采用了分立 MOSFET 而不是集成方案。

　　对以太网交换机中的 MOSFET 的进一步要求是其在关断状态下的漏电流要非常低。IEEE802.3af 要求每端口绝对最大漏电流不得高于 12 A，而且这个要求还包括了除 MOSFET 之外其他可能存在的保护电路的泄漏途径。飞利浦半导体公司的 MOSFET 就是为满足此项要求而设计的，其最大漏电流仅为 1 A。