
AN3468
Cuncepimentu di un Type 1/2 802.3 o HDBaseT Type 3 Powered
Dispositivu Front-End Utilizendu IC PD702x0 è PD701x0
Introduzione
Questa nota di applicazione furnisce linee guida per cuncepisce un sistema Power over Ethernet (PoE) Powered Device (PD) per IEEE® 802.3af, IEEE 802.3at, HDBaseT (PoH) è applicazioni Universal Power Over Ethernet (UPoE) utilizendu a famiglia di fronte di Microchip. -end circuiti integrati PD. A tavula seguente elenca l'offerta di i prudutti Microchip PD.
Table 1. Microchip Powered Device Products Offerte
| Part | Tipu | Pacchettu | IEEE® 802.3af |
IEEE 802.3at |
HDBaseT (PoH) |
UPoE |
| PD70100 | Front end | 3 mm × 4 mm 12L DFN | x | — | — | — |
| PD70101 | Front end + PWM | 5 mm × 5 mm 32L QFN | x | — | — | — |
| PD70200 | Front end | 3 mm × 4 mm 12L DFN | x | x | — | — |
| PD70201 | Front end + PWM | 5 mm × 5 mm 32L QFN | x | x | — | — |
| PD70210 | Front end | 4 mm × 5 mm 16L DFN | x | x | x | x |
| PD70210A | Front end | 4 mm × 5 mm 16L DFN | x | x | x | x |
| PD70210AL | Front end | 5 mm × 7 mm 38L QFN | x | x | x | x |
| PD70211 | Front end + PWM | 6 mm × 6 mm 36L QFN | x | x | x | x |
| PD70224 | Ponte di diodi ideale | 6 mm × 8 mm 40L QFN | x | x | x | x |
Microchip offre dispositivi PD di front-end standalone chì necessitanu un IC PWM esternu per cunvertisce l'altu Vol PoE.tage finu à l'offerta regulata voltagè utilizatu da l'applicazione. Inoltre, Microchip offre i dispositi PD chì integranu u PD front-end è u PWM in u pacchettu di produttu. U scopu di sta nota di l'applicazione hè di descriverà u disignu di u frontale PoE PD cù i prudutti Microchip front-end-only (PD701x0 è PD702x0). Stu documentu include ancu una descrizzione di e caratteristiche chjave è e funzioni di i prudutti PD di Microchip, una breve piùview di funzionalità PoE, standard e considerazioni tecniche chiave per un design PoE PD.
I prudutti PD di front-end furniscenu a rilevazione necessaria, a classificazione, e funzioni di accensione, è i livelli di corrente operativi in cunfurmità cù i standard elencati.
Microchip offre un pruduttu cumplementariu per l'applicazioni PoE PD, u PD70224 Ideal Diode Bridge, chì hè una alternativa à bassa perdita à i ponti di diodi duali per a prutezzione di polarità di input.
Microchip offre pacchetti cumpleti di cuncepimentu di riferimentu è Boards di Valutazione (EVB). Per l'accessu à questi pacchetti di cuncepimentu, schede di dati di u dispositivu, o note di l'applicazione, cunsultate u vostru Microchip Client Engagement Manager locale o visitate u nostru websitu à www.microchip.com/poe.
Per supportu tecnicu, cunsultate i vostri Ingegneri di Soluzioni Embedded lucali o andate à microchipsupport.force.com/s/.
Microchip PoE Front-End PD Controller Caratteristiche chjave
I seguenti sò caratteristiche cumuni di tutti i Microchip PoE
- Controllers PD.
- Firma di rilevazione PD
- Firma di classificazione PD programmabile
- Interruttore d'isolazione integratu
- Disconnection di resistenza di firma di rilevazione di 24.9 k quandu u putere hè attivu, per u risparmiu di energia
- Limite di corrente di spunto (avviamento dolce)
- Output di alimentazione di partenza integrata 10.5V per i convertitori DC-DC
- Prutezzione di overload
- Circuitu di scarica interna per u condensatore DC-DC
- Large plage de températures de fonctionnement de 40 °C à 85 °C
- Prutezzione termale On-Chip
U tavulu seguente elenca e caratteristiche chì varienu trà i controller PoE PD.
Table 2. Microchip PoE Front-End PD Controller Funzioni chjave
| Part Number | Tipu IC | Norme | Max. putenza (W) |
Max. corrente (A) |
Max. Resistenza (Ω) |
BANDIERE 1 | WA Priurità pin 2 |
VAUX |
| PD70100 | Front End | IEEE 802.3af | 15.4 | 0.45 | 0.6 | bè | Innò | Iè |
| PD70200 | Front End | IEEE 802.3af IEEE 802.3at |
47 | 1.123 | 0.6 | À PGOOD 2-avvenimentu |
Innò | Iè |
| PD70210A/AL | Front End | IEEE 802.3af IEEE 802.3at PoH UPoE |
95 | 2 | 0.3 | AT 4P_AT HD 4P_HD 2/3 avvenimentu |
Iè | Iè |
| PD70210 | Front End | IEEE 802.3af IEEE 802.3at PoH UPoE |
95 | 2 | 0.3 | AT 4P_AT HD 4P_HD bè 2/3 avvenimentu |
Innò | Iè |
| PD70224 | Diode ideale Ponte |
IEEE 802.3af IEEE 802.3at PoH UPoE |
95 | 2 | 0.76 | N/A | N/A | N/A |
- Per e descrizzioni dettagliate, vede 4. Teoria generale di l'operazione.
a. Bandiera AT - AT
b. 4P_AT - bandiera AT di 4 coppie
c. HD - Bandiera HDBaseT
d. 4P_HD - 4 coppie HDBaseT
e. PGOOD - Bandiera di putenza bona - U pin di priorità WA cuntrolla u supportu di a funziunalità di l'adattatore di muru è impone a priorità di l'alimentazione ausiliaria per furnisce l'energia à a carica da una fonte DC esterna.
PoE Overview
PoE hè custituitu da una fonte di energia, chjamata Power Source Equipment (PSE), un cable Ethernet o di rete (tipicamente cuntenutu in una infrastruttura) cù una lunghezza massima di 100 metri, è un Dispositivu Powered (PD) chì accetta sia dati è energia da l'interfaccia d'alimentazione (PI) di u cable Ethernet. U PI hè tipicamente un connettore di tipu RJ45 à ottu pin. U PSE risiede tipicamente in un Switch Ethernet o Midspan. U PD reside in ciò chì hè qualchì volta riferitu cum'è Data Terminal Equipment (DTE). I seguenti figuri mostranu i diagrammi di stu arrangiamentu.
Figura 1-1. Dui coppie Power over Data-Alternativa A

Figura 1-2. Dui coppie Power over Spare-Alternativa B

Figura 1-3. Schema di bloccu PD di basa

U PD furnisce e seguenti funzioni.
- Prutezzione di polarità-voltagA polarità à u PI ùn hè micca garantita da i standard. Dunque, un ponte di diodi hè utilizatu per assicurà a polarità curretta à l'input PD. Per a perdita di energia ottimizzata è l'area di PCB, utilizate u Microchip PD70224 Ideal Diode Bridge. I ponti diodi standard ponu ancu esse usatu.
- Rilevazione - furnisce una firma per a rilevazione.
- Classificazione - furnisce e firme per e firme di classificazione.
- Start-Up - dopu a rilevazione è a classificazione, furnisce una applicazione di putenza cuntrullata.
- Isolamentu - u duminiu PoE deve avè un isolamentu di 1500 VAC da a terra è da e parti accessibili da l'utilizatori. Hè cunsigliatu di furnisce stu isolamentu via un cunvertitore DC / DC isolatu. Cù disinni micca isolati, l'applicazione finale deve furnisce questu isolamentu. Ci hè una percepzione chì u disignu micca isolatu risparmia u costu, ma in a realtà questu ùn hè micca necessariamente veru perchè avete sempre bisognu di furnisce u preghjudiziu di u controller dopu l'iniziu iniziale, chì significa un induttore persunalizatu cù avvolgimentu di bootstrap ausiliari.
- VAUX-bias per l'avvio DC/DC. Tutti i Microchip PoE PD ICs anu un vulume regulatu dispunibuletagL'output, VAUX, deve esse utilizatu principalmente cum'è alimentazione di start-up per un controller DC/DC esternu. VAUX hè una pruduzzione di bassa corrente, ciculu di duty bassu, chì furnisce a currente momentaneamente finu à chì un suministru di bootstrap esternu pò piglià u sopra.
- Controller PWM è DC / DC - cunvertisce un altu Volu PoEtage finu à l'offerta regulata voltagè utilizatu da l'applicazione. U PWM pò esse un dispositivu Microchip esternu o integratu in u pacchettu Microchip PD.
I seguenti tabelle paragunanu i standard PoE per u PSE è u PD. U standard HDBaseT (PoH) segue i tipi di cavi IEEE 802.3at 2. In ogni casu, per via di a so corrente più alta supportata, limita u numeru di cavi in un unicu fasciu di cable.
Table 1-1. IEEE 802.3af, 802.3at, è HDBaseT Standards per PSE
| Requisiti PSE | IEEE® 802.3af o IEEE 802.3at Type 1 | IEEE 802.3at Type 2 | 2-Pair HDBaseT Type 3 | 4-Pair HDBaseT Type 3 |
| Putere garantitu à output PSE |
15.4 W | 30 W | 47.5 W | 95 W |
| PSE output voltage | 44V à 57V | 50V à 57V | 50V à 57V | 50V à 57V |
| Corrente garantita à | 350 mA DC cù up | 600 mA DC cù up | 950 mA DC cù up | 2x 950 mA DC cun |
| output PSE | à i picchi di 400 mA | à i picchi di 686 mA | à i picchi di 1000 mA | sin'à picchi di 2000 mA |
| Massima resistenza di loop cable | 200 | 12.50 | 12.50 | 12.50 |
| Classificazione di strati fisichi | Opcional | Ubligatoriu | Ubligatoriu | Ubligatoriu |
| Classi di classificazione di strati fisichi supportati | Classe 0 à 4 | Classe 4 obligatoria | Classe 4 obligatoria | Classe 4 obligatoria |
| Classificazione di ligami di dati | Opcional | Opcional | Opcional | Opcional |
| 2-Classificazione di l'avvenimenti | Ùn hè micca necessariu | Ubligatoriu | Ùn hè micca necessariu | Ùn hè micca necessariu |
| 3-Classificazione di l'avvenimenti | Ùn hè micca necessariu | Ùn hè micca necessariu | Ubligatoriu | Ubligatoriu |
| Alimentazione di 4 coppie di putenza | Ùn permessu | Permessi | NA | Permessi |
| A cumunicazione | 10/100 BaseT | 10/100/1000 BaseT | 10/100/1000/ | 10/100/1000/ |
| A cumunicazione sustinutu |
10/100 BaseT (Midspan) 10/100/1000 BaseT (cambià) |
10/100/1000 BaseT cumpresi Midspans (Tippu 1 è tipu 2) |
10/100/1000/ 10000 BaseT |
10/100/1000/ 10000 BaseT |
Table 1-2. IEEE 802.3af, 802.3at, è HDBaseT Standards per PD
| Requisiti PD | IEEE 802.3af o IEEE 802.3at Tipu 1 |
IEEE 802.3at Type 2 | HDBaseT Type 3 |
| Putenza garantita à l'ingressu PD dopu à 100 m di cable | 12.95 W | 25.50 W | 72.40 W |
| PD input voltage | 37V à 57V | 42.5V à 57V | 38.125V à 57V |
| Corrente DC massima à l'ingressu PD | 350 mA | 600 mA | 1.7A |
| Classificazione di strati fisichi | Ubligatoriu (Senza classe = Classe 0) |
Ubligatoriu | Ubligatoriu |
| Classi di classificazione di strati fisichi supportati | Classe 0 à 4 | Classe 4 obligatoria | Classe 4 obligatoria |
| Classificazione di ligami di dati | Opcional | Opcional | Opcional |
| 2-Classificazione di l'avvenimenti | Ùn hè micca necessariu | Ubligatoriu | Opcional |
| Ricevendu di 4 coppie di putere | Permessi | Permessi | Supporti |
| A cumunicazione supportata | 10/100 BaseT (Midspan) 10/100/1000 BaseT (switch) |
10/100/1000 BaseT cumpresi Midspans (sia u tipu 1 è u tipu 2) | 10/100/1000/10000 BaseT |
DC voltage coppie di fili passanti ponu esse di ogni polarità. Per accodà tutte e pussibuli combinazioni di putenza PoE dispunibuli à u PI, l'usu di u Ponte di Diode Ideale PD70224 o di ponti di diodi duali da u latu PD hè necessariu.
In a fase di rilevazione, i normi definiscenu i metudi di determinà se un cable hè cunnessu à un PD conforme à u standard, vale à dì un dispositivu capace di riceve energia, cunnessu à un dispositivu di capacità di ricezione senza putenza o disconnected.
Questi standard definiscenu ancu i metudi di determinà i requisiti di putenza o quanta putenza chì u PD cunnessu PoE hè capaci di riceve è i metudi per quale u PD puderia determinà u livellu di putenza chì hè supportatu da u PSE. Questu hè chjamatu a fase di classificazione.
Un PSE conforme ùn applica micca a putenza operativa à u PI finu à ch'ellu hà rilevatu cù successu un PD conforme PoE. Durante a fase di rilevazione, un PSE applica una serie di bassa voltage impulsi di prova trà 2.80V è 10.0V. In risposta à questi impulsi, un PD conforme à PoE deve furnisce una firma valida, chì richiede una resistenza differenziale trà 23.7 k è 26.3 k è una capacità di input trà 50 nF è 120 nF. Per furnisce una resistenza di rilevazione valida, tutti i controller Microchip PoE PD necessitanu una resistenza esterna 24.9 k. Questa resistenza hè cunnessa trà i pin VPP è RDET di u dispositivu PD. Quandu un controller Microchip PD osserva l'input voltage in a gamma di rilevazione 2.7V à 10.1V, cunnetta internamente sta resistenza à u PI. Dopu chì a fase di rilevazione hè finita, u controller Microchip disconnette automaticamente a resistenza di rilevazione per evità perdite di energia extra. Un condensatore ceramicu 100V deve esse cunnessu trà u VPP è VPN in pins di u dispusitivu PD per furnisce una capacità di rilevazione valida (valori cunsigliati 82 nF à 100 nF).
Dopu chì una firma valida hè rilevata, u PSE pò inizià a fase di classificazione. A classificazione hè facultativa per 802.3af è 802.3at tipu 1 PSE è PD; è hè obligatoriu per 802.3at type 2 è PoH. U PSE aumenta u voltage in un voltage gamma di 15.5V à 20.5V per una durata di tempu specificata. Questu hè chjamatu un dito di classificazione. Se più di un dito hè necessariu, i diti di classificazione sò separati da ciò chì hè chjamatu a marca voltage, induve u PSE cala u voltage à a gamma trà 6.3V à 10.1V, dinò per un periudu di tempu.
Mentre a classificazione voltage o class finger hè appiicata, u PD tandu deve disegnà un currente custanti per signalà a so classa. In i controller Microchip, a firma di classificazione hè programata da una resistenza RCLS cunnessa trà i dispositi PD RCLS è VPN in pins. Quandu input voltage hè in u range di classificazione, u PD tira currente programatu da RCLS.
Un PD conforme à IEEE 802.3at 2 hè necessariu per ricunnosce a classificazione 2-eventi è furnisce à i circuiti interni u signale di bandiera AT chì indica chì PD hè cunnessu à un PSE compatibile AT tip 2.
Un PD conforme à PoH 3 hè necessariu per ricunnosce a classificazione 3-eventi è furnisce à i circuiti interni u signale di bandiera HDBaseT chì indica PD hè cunnessu à un PSE compatibile HDBaseT 3.
Sè u portu voltagE prisente à a goccia PI hè sottu à 2.8V, l'infurmazioni di a classe PSE resettanu è u PD deve resettà a bandiera dipendente di a classe.
I microchip PoE PD cuntenenu un interruttore isolante chì disconnette u latu di ritornu di u PD da u PI durante e fasi di rilevazione è classificazione, o durante a perdita di putenza è a sovraccarica. Le PD allume l'interrupteur d'isolement à PI voltage livelli 42V o più e spegnere l'interruttore di isolamento a PI voltage livelli sottu 30.5V. Limitanu ancu attivamente u currente durante l'iniziu à 350 mA o menu.
I seguenti figuri mostranu e sequenze basi di rilevazione PoE, classificazione è accensione per u tipu 1 IEEE 802.3af è u tipu 2 IEEE 802.3at, rispettivamente. I livelli di classi, i so currenti currispundenti è i resistori RCLS cunsigliati sò elencati in a Tabella 1-3.
Figura 1-4. Rilevazione, classificazione è sequenze di accensione PoE di basa per u standard IEEE 802.3af

Figura 1-5. Rilevazione PoE, Classificazione è Sequenze di Alimentazione di Base per 802.3at Standard

Table 1-3. Definizioni attuali di classificazione è resistori di impostazione di classi richiesti
| Classe | PD Current Draw Durante a Classificazione | RCLASS Valori di resistenza, Ω | ||
| Min | Nominale | Max. | ||
| 0 | 0 mA | NA | 4 mA | Ùn hè micca stallatu |
| 1 | 9 mA | 10.5 mA | 12 mA | 133 |
| 2 | 17 mA | 18.5 mA | 20 mA | 69.8 |
| 3 | 26 mA | 28 mA | 30 mA | 45.3 |
| 4 | 36 mA | 40 mA | 44 mA | 30.9 |
Nota: PD input voltage durante a fase di classificazione hè 14.5V à 20.5V.
Utilizendu IC PD702x0 è PD701x0
L'IC PD702x0 è PD701x0 ponu esse aduprati per i sistemi 2-pair è 4-pair, cum'è mostra in a figura seguente. L'output da i dui ponti di diodi sò cunnessi à VPP (bus pusitivu) è VPNIN (bus negativu). I cunnessione di output à u cunvertitore / applicazione DC / DC sò fatti trà VPP è VPNOUT. Figura 2-1. Configurazione tipica di 2 o 4 coppie cù un IC PD70210/A/AL unicu

In più di e cunnessione basi di input / output, i seguenti cumpunenti esterni sò richiesti per una applicazione tipica:
- Resistenza di rilevazione: Cunnette una resistenza 24.9 k ± 1% trà VPP è RDET pin. Questa resistenza hè aduprata per furnisce a firma di rilevazione. Un bassu wattagU tipu pò esse usatu postu chì ci hè menu di un stress di 7 mW nantu à sta resistenza mentre a fase di rilevazione hè attiva, è a resistenza hè disconnected after power is on.
- Resistenza di riferimentu: Un currente di polarizazione di impostazione di resistenza per i circuiti interni deve esse cunnessu trà u pin RREF è VPNIN. Cunnette un resistore 60.4 k ± 1% per PD70210/A/AL IC è 240 k ± 1% per PD70100/PD70200. Stu resistore deve esse situatu vicinu à l'IC. Un bassu wattagU tipu pò esse usatu (a dissipazione di putenza hè menu di 1 mW).
- Classificazione di resistenza di corrente: U valore di u resistore cunnessu trà u pin RCLASS è VPNIN determina l'attrazione di corrente PD durante a fase di classificazione. I valori chì currispondenu à i livelli di classificazione IEEE sò furniti in a tabella precedente.
- Condensatore di input: IEEE richiede una capacità trà 50 nF è 120 nF esse presente trà VPP è VPNIN per una firma di rilevazione valida. Per u megliu rendimentu è per prutege u chip da u voltagE transitori, Microchip consiglia l'uso di un condensatore ceramico da 82 nF a 100 nF per 100V. Deve esse situatu u più vicinu quantu praticu à u chip.
- Input TVS: Sè i ponti diode sò usati, per a prutezzione di basi contru à livellu basi voltagE transitori (<1 kV), tramindui 10×700 µS o 1.2×50 µS, un TVS 58V (cume SMBJ58A o equivalente) deve esse cunnessu trà u pin VPP è VPNIN. Se u ponte attivu PD70224 hè adupratu o per risponde à i requisiti di surge di IEC/EN 61000-4-5 (2014 Ed.3), ITU-T K21, è GR-1089, allora vede u Nota d'applicazione di microchip AN3410.
- SUPP_S1 e ingressi SUPP_S2 (Solu PD70210/A/AL): 10 k resistori deve esse cunnessi in serie à ognunu di i pin di input SUPP_S1 è SUPP_S2. I signali per questi pins venenu da i pins currispondenti di u ponte attivu PD70224, o da un rettificatore ausiliariu se i ponti diodi regulari sò usati cum'è mostra in a figura precedente. Questi inputs in PD70210/A/AL permettenu di stabilisce bandiere AT è 4-pair AT cù alcuni midspans legacy 4-pair chì furniscenu solu un impulsu di classificazione per ogni coppia. Se i pin SUPP_S1 è SUPP_S2 lascianu aperti, u statutu di i bandieri in PD70210/A/AL sò per a tabella seguente.
Table 2-1. Status di PD70210/A/AL Flags quandu SUPP_S1 è SUPP_S2 Pins ùn sò micca cunnessi
| Numero di dita (N-Event classificazione) |
Bandiera AT | Bandiera HDBaseT | 4-Pair AT Flag | 4-Pair HDBaseT Flag |
| 1 | ciao Z | ciao Z | ciao Z | ciao Z |
| 2 | 0 V | ciao Z | ciao Z | ciao Z |
| 3 | 0 V | 0 V | ciao Z | ciao Z |
| 4 | 0 V | 0 V | 0 V | ciao Z |
| 5 | 0 V | 0 V | 0 V | ciao Z |
| 6 | 0 V | 0 V | 0 V | 0 V |
- Power good (PD70100, PD70200, è PD70210 solu): Un signalu di putenza di drenu apertu hè dispunibule à u pin PGOOD. Dopu à l'iniziu, una bandiera PGOOD genera un bassu voltage riguardu à VPNOUT à informà a dumanda chì i rails putenza sò pronti. Pull-up voltage nantu à questu pin hè limitatu à 20V per PD70210 è à VPP voltage per PD7010x/PD7020x. A putenza bona pò ancu esse tirata da l'output di avvolgimentu di bootstrap di u DC-DC, in quale casu, deve esse isolatu via un diodu Schottky da VAUX per prevene l'aspirazione di corrente supplementare da VAUX durante l'iniziu.
Nota: Se PGOOD hè utilizatu per inizià una applicazione esterna, l'applicazione deve furnisce 80 ms inrush à u ritardu di u statu di operazione richiesto da IEEE 802.3. - Bandiere chì raportanu u tipu PSE: Queste bandiere ponu esse sampguidatu da l'applicazione per decide nantu à a putenza massima di cunsumà. Tutte queste bandiere sò pins di drenu aperti. Pull-up voltage su tutti questi pin hè limitatu à 20V per PD70210/A/AL, è à VPP voltage per PD70200/PD70100. I bandieri ponu esse tirati da l'output bootstrap di u DC-DC, in quale casu, deve esse isolatu attraversu un diode Schottky da VAUX. U statu di i bandieri hè stabilitu una sola volta à l'iniziu di u portu è sò affirmati cù un ritardu di almenu 80 ms per indicà l'applicazione chì u ritardu di l'inrush à u statu di operazione hè finitu. Se i pin SUPP_S1 è SUPP_S2 cambianu dopu à l'accensione di u portu, i bandieri ùn cambianu micca in cunseguenza.
- AT_FLAG (dispunibule nantu à PD70210/A/AL è PD70200): Questa bandiera hè attiva bassa quandu un PSE di Tipu 2 è PD si identificanu mutualmente per via di classificazione.
- HD_FLAG (dispunibule nantu à PD70210/A/AL): Questa bandiera hè attiva bassa quandu un HDBaseT PSE è PD si identificanu mutualmente per via di classificazione.
- 4P_AT_FLAG (dispunibule nantu à PD70210/A/AL): Questa bandiera hè attiva bassa quandu una versione 4-pair di un PSE è PD si identificanu mutualmente per via di classificazione.
- 4P_HD_FLAG (dispunibule nantu à PD70210/A/AL): Questa bandiera hè attiva bassa quandu un HDBaseT PSE 4-pair (Twin)
è PD si identificanu mutualmente per via di classificazione.
- Output VAUX: VAUX hè un output regulatu di bassa putenza dispunibule per l'usu cum'è un fornimentu di start-up per un controller di convertitore DC-DC esternu. Dopu l'iniziu, VAUX deve esse supportatu da un bobinamentu ausiliariu (bootstrapped) di u cunvertitore DC-DC. L'uscita VAUX richiede un condensatore ceramico di minima 4.7 µF per esse cunnessu direttamente trà u pin VAUX è u pin VPNOUT è pusatu fisicamente vicinu à u dispusitivu.
Operazione cù una fonte DC esterna
L'applicazioni PD chì utilizanu u PD70210A / AL IC furnisce una funzione prioritaria di una fonte d'alimentazione ausiliaria esterna (adattatore di parete DC). In generale, ci sò trè metudi di furnisce u putere cù una fonte esterna:
- A fonte esterna hè cunnessa direttamente à l'input PD (VPP à VPNIN). Questu hè bisognu di l'output di fonte esterna voltage per esse 42V minimu senza carica è più di 36V à carica massima. L'adattatore deve esse isolatu da VPP o VPNIN attraversu un diodu OR-ing. Questa cunfigurazione ùn furnisce micca a priorità di l'adattatore è pò esse usata cù PD70210, PD70100 è PD70200.
- A fonte esterna hè cunnessa direttamente à l'output PD (trà VPP è VPNOUT). A fonte esterna deve esse isolata da VPP o VPNOUT attraversu un diodu OR-ing. Per a priorità di l'adattatore, solu u PD70210A/AL deve esse usatu.
- A fonte esterna hè cunnessu direttamente à u bassu vol di l'applicazionetage rails di alimentazione (output di cunvertitore DC-DC). A fonte esterna deve esse isolata da l'output di l'alimentazione di l'applicazioni sia per mezu di una cunnessione commutata, un diodu, o un regulatore separatu chì fonti solu corrente (ùn affunda micca a corrente).
I seguenti trè figuri mostranu exampi di PD70210A/AL cunfigurati cù un adattatore di muru esternu. Per più dettagli è valori consigliati di voltage divisori, vede AN3472: Implementazione di l'Auxiliary Power in PoE. Figura 3-1. Alimentazione Ausiliaria Cunnessu à l'Input PD70210
Figura 3-1. Alimentazione Ausiliaria Cunnessu à l'Input PD70210

Figura 3-2. Alimentazione Ausiliaria Cunnessu à l'output PD70210A

Figura 3-3. Alimentazione Ausiliaria Cunnessa à l'Applicazione Supply

Teoria di u funziunamentu generale
Soglie di l'avvenimenti
I PD IC cambianu trà diversi stati sicondu u voltage trà i pin VPP è VPNIN.
- VPPVPNIN= 1.3 V à 10.1 V (voltage): A resistenza di rilevazione RDET hè cunnessa trà VPP è VPNIN.
- VPPVPNIN= 10.1 V à 12.8 V (voltage): a resistenza di rilevazione RDET hè scollegata da VPNIN.
- VPPVPNIN= 11.4 V à 13.7 V (voltage): A fonte attuale di classificazione hè cunnessa trà VPP è VPNIN. Questa soglia stabilisce u tiratu di corrente programatu stabilitu da RCLASS. A magnitudine attuale stabilisce u livellu di classi per i standard IEEE 802.3at è HDBaseT. Questa funzione hè opzionale per i PD conformi à IEEE 802.3af è obbligatoria per i PD conformi à IEEE 802.3at è HDBaseT. A surgente currente di classificazione resta cunnessa durante u VPP crescente voltagè finu à 20.9V.
- VPPVPNIN= 20.9 V à 23.9 V (voltage): A fonte attuale di classificazione hè disconnected. Ci hè una certa isteresi trà l'attivazione è a disattivazione di i soglia di a fonte attuale di classificazione.
- VPPVPNIN = 4.9 V à 10.1 V (voltage): Questu hè u marcatu voltage gamma. IC ricunnosce VPPVPNIN voltage caduta da a fonte currente di classificazione cunnetta u sogliu per marcà u sogliu cum'è un avvenimentu di a firma di classificazione di 2 eventi. U numeru di classi per marcà l'avvenimenti di livellu pruvucarà IC per stabilisce e bandiere pertinenti à u so statu attivu bassu.
- VPPVPNIN= 36 V à 42 V (voltage) : l'interrupteur d'isolement passe de l'état Off au mode Limite de courant d'appel (démarrage progressif). In questu modu, l'interruttore di isolamentu limita a corrente DC à 240 mA (tipica). U circuitu di limitu di corrente durante u modu di partenza dolce monitorizza u voltagA diffarenza à traversu l'interruttore di isolamentu (VPNOUTVPNIN) è mantene u currente di spunta. Durante u limite di corrente di entrata MOSFET internu opera in modu lineare.
Quandu VPNOUTVPNIN scende à 0.7V o sottu, u limitu di corrente d'irrupzione di l'interruttore d'isolazione hè disattivatu, VAUX hè attivatu, l'interruttore d'isolazione hè attivatu cumplettamente cù 2.2A (massimu) a prutezzione di corrente è e bandiere pertinenti sò affirmate dopu u ritardu di flog, chì hè minimu 80. ms. - VPPVPNIN = 30.5 V à 34.5 V (voltage) : l'interrupteur d'isolation est désactivé, établissant une haute impédance entre VPNIN et VPNOUT. A funzione di scaricamentu di u condensatore di massa hè attivata è resta attivata finu à a diffarenza trà u voltages VPP è VPNOUT resta trà 30V è 7V. Sè a fonte di putenza ausiliari veni usatu, u so voltage sia deve esse sopra à 34.5V, o un diode isolamentu deve esse aghjuntu trà VPNOUT è u ritornu di surgente putenza ausiliari à impedisce flussu di scaricamentu currenti.
- VPPVPNIN = 2.8 V à 4.85 V (voltage): A resistenza di rilevazione RDET hè ricollegata à questu sogliu. RDET hè disconnected quandu VPPVPNIN voltage scende sottu à 1.1V.
Limite di corrente di spunta
U limitu di corrente di spunta hè necessariu per limità a corrente durante a carica iniziale di condensatori di massa à l'iniziu di u sistema è hè necessariu da i standard PoE. Grandi currenti inrush pò creà grande voltage sags at PI, chì à u turnu pò causà funzioni di u sistema ligati à i soglii di l'avvenimenti (cum'è AT_FLAG) per resettate à i so stati iniziali. U limitu di corrente Soft Start riducerà significativamente u voltage sag à l'iniziu.
L'iniziu in un condensatore di massa cumplettamente scaricatu si traduce in una grande dissipazione di putenza in l'interruttore di isolamentu per un periudu di tempu dipende da a dimensione di a capacità di massa. Volum iniziale massimutagA caduta à traversu l'interruttore di isolamentu pò esse circa 42V. A putenza massima dissipata da l'interruttore di isolamentu diminuisce mentre u condensatore di massa si carica, eventualmente diminuendu à una dissipazione di putenza operativa normale quandu l'interruttore hè cumplettamente ON. U periodu di tempu necessariu per passà da u modu Soft Start à u modu di operazione normale pò esse calculatu cù a seguente formula:
T = ((V 0.7) × C) / I
Induve:
I = corrente di IC durante l'avvio progressivo (in genere 240 mA)
C = Capacità di massa di input totale
V= VPNOUTVPNIN iniziale voltage à l'iniziu di l'iniziu dolce (VMAX = VPP)
U valore massimu di u condensatore di massa hè 240 μF.
Scaricamentu di u Condensatore Bulk
I circuiti integrati PD70210/A/AL furniscenu scaricamentu di u condensatore di massa di l'applicazione quandu VPPVPNIN caduta vol.tage scende sottu à l'interruttore d'isolazione turn-off. Questa funzione assicura chì a capacità di massa di l'applicazione ùn si scarica micca attraversu a resistenza di rilevazione, chì pò causà a firma di rilevazione per fallu è impedisce à PSE di inizià a PD. Mentre hè attivata, a funzione di scarica furnisce una corrente di scarica minima cuntrullata di 22.8 mA, chì scorri à traversu u pin VPP, internamente attraversu u diodu di u corpu MOSFET d'isolamentu, è fora attraversu u pin VPNOUT. Monitori di circuiti di scarica voltage diffarenza trà VPPVPNOUT, è ferma attivu mentri diffarenza voltage hè 7V (VPPVPNOUT) 30V. Aduprate l'equazione seguente per calculà u tempu massimu per scaricamentu:
T = ((V 7V) × C)/0.0228
Induve:
C = Capacità di massa di input totale
V = VPPVPNOUT voltage à l'interrupteur d'isolation à l'arrêt
Example: Per un condensatore iniziale voltage di 32 V, ci vole 240 ms per un condensatore da 220 µF per scaricarsi a un livello di 7 V.
L'operazione di scaricamentu hà un timer è hè attivu per almenu 430 ms.
Ausiliari Voltage-VAUX
Tutti i Microchip PD ICs anu un vulume regulatu dispunibuletagL'output, VAUX, deve esse utilizatu principalmente cum'è alimentazione di start-up per un controller DC/DC esternu. VAUX hè una pruduzzione di bassa corrente, ciculu di duty bassu, chì furnisce a currente momentaneamente finu à chì un suministru di bootstrap esternu pò piglià u sopra. Per un funziunamentu stabile, cunnette 4.7 F o un condensatore più grande trà VAUX è pins di terra di putenza.
L'uscita VAUX hè regulata à 10.5 V nominali, è furnisce una corrente di punta di 10 mA per 10 ms. (5 ms. per PD70200/ PD70100). A currente cuntinuu hè 4 mA per PD7021x è 2 mA per PD7020x/PD7010x. Di genere, l'output VAUX hè cunnessu à un supply bootstrapped di più altu voltage (cum'è una uscita ausiliaria rettificata da un trasformatore cunvertitore DC / DC isolatu). L'uscita VAUX ùn scende micca a corrente. Una volta bootstrapped voltage supera il volume di uscita VAUXtagU livellu, a pruduzzioni VAUX ùn furnisce micca più corrente è serà trasparente à u funziunamentu di u cunvertitore DC-DC. Hè ricumandemu di disignà l'output bootstrapped rettificatu in tutte e cundizioni di uperazione per un volume di output minimutage di 12.5 V.
Durante u modu Soft Start o quandu l'interruttore d'isolazione hè disattivatu, l'output VAUX hè disattivatu da a caduta di VPP.
PGOOD Output
I circuiti integrati PD70210, PD70100 è PD70200 furniscenu una uscita di drenu aperta chì indica un bonu statu di putenza. Stu output affirmeghja attivu bassu quandu u voltage trà VPP è VPNOUT righjunghji circa 40V. Dopu à l'affirmazione, l'output PGOOD cambia à terra cù una capacità di sink currente di 5 mA. Quandu VPPVPNIN voltage scende sottu a soglia di spegnimentu di l'interruttore d'isolazione, l'output PGOOD torna à u statu d'impedenza alta.
Stu output pò esse usatu per detect quandu PI voltage hè in u range operativu.
PD70210A/AL ùn cuntene micca output PGOOD. Se una tale funziunalità hè necessaria, l'output VAUX pò esse usatu cum'è una opzione. Sè vo ligà VAUX à a porta di un picculu signali esterni N-channel FET, è a so surghjente à VPNOUT, u drain di stu FET pò ièssiri usatu comu sustituzione PGOOD.
Entrée WA_EN (uniquement PD70210A/AL)
Stu pin di input hè utilizatu per a cunnessione di input di putenza esterna trà VPP è VPNOUT. Vede a Figura 3-1. Un divisore di resistenza R1 è R2 hè cunnessu trà VPP è VPNOUT. Queste resistenze stabiliscenu u sogliu di attivazione FET di u canali P. Una porta P-ch FET di 100V à pocu signale è a fonte deve esse cunnessa à R1. U drain P-ch hè cunnessu à l'ingressu WA_EN attraversu a resistenza R3. A resistenza R4 hè cunnessa trà WA_EN è VPNIN. R3 è R4 stabiliscenu u livellu in quale un input WA validu hè rilevatu. L'input WA_EN richiede un livellu logicu standard. Quandu l'input WA_EN hè altu, l'interruttore di isolamentu PD70210A / AL hè disattivatu è tutte e bandiere sò affirmate - cambiate à livellu bassu. A guida di selezzione di resistenza hè specificata in a nota di l'applicazione AN3472: Auxiliary Power for PDs.
Ingressi SUPP_S1 è SUPP_S2 (solu PD70210A/AL)
L'input SUPP_S1 è SUPP_S2 permettenu à u PD di ricunnosce a fonte di u putere, sia dati, coppie di ricambio, o i dui. Chacune de ces entrées nécessite un diode dual à cathode commun pour être connecté à la paire pertinente, si le dispositif PD samples un altu livellu di 35V è sopra in stu input conta stu paru comu un paru attivu. Questi inputs sò usati quandu travaglianu cù PSE speciale chì anu deteczione è classificazione solu in duie coppie, ma avè u putere in tutti i quattru coppie. L'input SUPP_S1 è SUPP_S2 deve avè una resistenza di 10 k cunnessa in seriale à ognunu di elli. Quandu queste funzioni ùn sò micca aduprate, i pin SUPP_S1 è SUPP_S2 ponu esse disconnected from circuits esterni è cunnessi à l'input VPNIN o lasciatu flottante.
Uscite di bandiera di tipu PSE
L'IC PD702x0 è PD701x0 furniscenu un drenu apertu chì indica u tipu PSE da u so mudellu di Classificazione rilevatu. L'output hè in un statu d'impedenza alta finu à chì l'interruttore di isolamentu si move da u modu di Limite di Corrente di Start Soft à u modu di operazione normale. Tandu serà affirmatu bassu, secondu u mudellu di classificazione chì hè statu ricunnisciutu. À l'affirmazione, l'output di bandiere cambia à terra cù una capacità di sink currente di 5 mA. I signali di output di i bandieri tornanu à u statu di alta impedenza quandu VPPVPNIN voltage scende sottu u sogliu di spegnimentu di l'interruttore di isolamentu. I bandieri permettenu à u designer PD di travaglià cù a bandiera chì hè pertinente per l'applicazione. Per ogni putenza chì hè rilevata, tutte e bandiere di putenza più bassa sò ancu affirmate (IE AT_FLAG hè affirmatu à livellu AT è per tutti i livelli di putenza sopra AT). U nivellu di putenza dispunibile hè specificatu in a Table 2. As specificatu in a tavula, u PD conta l'avvenimentu di classificazione di dita è da u so contu ricunnosce u tipu PSE. SUPP_S1 è SUPP_S2 permettenu à u PD di ricunnosce un PSE di livellu AT speciale chì avè a classificazione nantu à duie coppie solu ma avè u putere in tutti i quattru coppie. Per quessa, si dui dita sò ricunnisciuti, allura u dispusitivu PD samples SUPP_S1 è SUPP_S2 inputs è s'è tramindui sò altu, tandu u putere hè furnitu à i quattru parigli è 4P_AT flag hè affirmatu.
Table 5-1. Livellu di putenza PD dispunibule è Indicazione di bandiera
| Numero di dita di classi | SUPP_S1 | SUPP_S2 | PGOOD_ BANDIERA |
AT_ BANDIERA |
HD_ BANDIERA |
4P_AT_ BANDIERA |
4P_HD_ BANDIERA |
Livellu di putenza dispunibule |
| 1 | X | X | 0 V | ciao Z | ciao Z | ciao Z | ciao Z | Livellu AF 802.3/ 802.3 AT Type 1 livellu |
| 2 | H | L | 0 V | 0 V | ciao Z | ciao Z | ciao Z | 802.3 AT Type 2 livellu |
| 2 | L | H | 0 V | 0 V | ciao Z | ciao Z | ciao Z | 802.3 AT Type 2 livellu |
| 2 | H | H | 0 V | 0 V | ciao Z | 0 V | ciao Z | Dual 802.3 AT Type 2 livellu |
| 3 | L | H | 0 V | 0 V | 0 V | ciao Z | ciao Z | Livellu HDBaseT Type 3 |
| 3 | H | L | 0 V | 0 V | 0 V | ciao Z | ciao Z | Livellu HDBaseT Type 3 |
| 3 | H | H | 0 V | 0 V | 0 V | 0 V | ciao Z | Livellu HDBaseT Type 3 |
| 4 | X | X | 0 V | 0 V | 0 V | 0 V | ciao Z | Dual 802.3 AT Type 2 livellu |
| 5 | X | X | RISERVATE PER L'AVVENU | NA | ||||
| 6 | X | X | 0 V | 0 V | 0 V | 0 V | 0 V | Twin HDBaseT Type 3 livellu |
Prutezzione termale
L'IC PD702x0 è PD701x0 furnisce una prutezzione termale. I sensori termali integrati monitoranu a temperatura interna di l'interruttore di isolamentu è a fonte di corrente di classificazione. Se a soglia di sopratemperatura di u sensoru hè superatu, u circuitu rispettivu di u sensoru serà disattivatu.
Per assicurà un funziunamentu senza prublemi, hè impurtante per assicurà chì u pad espostu di PD IC hè muntatu à una zona di cobre nantu à a PCB chì furnisce un dissipatore di calore adattatu.
Linee guida di layout di PCB
I standard IEEE 802.3at è HDBaseT specificanu certi requisiti di isolamentu chì deve esse cumpletu da tutti l'equipaggiu PoE. L'isolamentu hè specificatu à u minimu 1500 VRMS trà e dati in entrata è e linee elettriche, è qualsiasi signale, putenza o cunnessione di u chassis chì pò entra in cuntattu da l'utilizatore finale fora di l'applicazione. Nant'à un PCB FR4 tipicu, stu requisitu hè generalmente soddisfatu creendu una barriera d'isolazione di un minimu 0.080 inch (2 mm) trà tracce adiacenti chì necessitanu un isolamentu 1500 VRMS.
Dà un'attenzione speciale à u disignu di PCB per furnisce un affondamentu di calore adattatu di u pad espostu (VPNOUT). Tutti i pacchetti Microchip PD IC utilizanu u pad espostu per furnisce un raffreddamentu termicu di u pacchettu, è cum'è tali richiede u disignu di PCB per include una zona di rame sufficiente attaccata à u pad espostu. Per i pannelli multistrati, ponu esse utilizati vias conductive à una strata di pianu adiacente. Tenite in mente chì u pad espostu hè cunnessu elettricamente à VPNIN è deve esse isolatu elettricamente da VPNOUT.
Quandu s'utilice vias per furnisce a conducibilità termale trà una strata di pianu è un pad espostu, i barili devenu esse 12 mils di diametru è (duve pussibule) posti in un mudellu di griglia. I buchi di u barile devenu esse tappati o tendati per una liberazione curretta di pasta di saldatura. Quandu i buchi di tenda sò usati, l'area di inclusione di a maschera di saldatura deve esse 4 mils (0.1 mm) più grande di via baril.
Per i pannelli di una sola o doppia strata, aduprate grandi riempimenti di cobre in cuntattu direttu cù u pad espostu. U spessore di rame di 2 oz mellora u rendiment termicu. Sè aduprate tracce di rame di menu di 2 oz, hè cunsigliatu di aumentà u grossu di traccia generale aghjunghjendu un eccessu di saldatura à e zone di traccia induve hè necessariu.
U disignu di PCB deve furnisce tracce di rame larghe è pesanti per e linee elettriche di alta corrente. Un PD 4-pair, di putenza allargata pò avè una traccia massima di 2A per i terminali VPP è VPN. Tracce chì portanu corrente per VPP, VPNIN, è VPNOUT deve esse dimensionate per furnisce l'aumentu di temperatura più bassu praticu à a corrente massima. Per esample, un minimu di 15 mils di larghezza 2 oz di rame accoglie sin'à 1.6A currente cù un massimu di temperatura di 10 °C. Se tracce di rame di menu di 2 oz sò aduprate, aumentate a larghezza minima per accodà a corrente massima cù a temperatura più bassa.
I signali PoE cuntenenu voltaghè finu à 57 VDC. U travagliu di cumpunenti voltage deve esse cunsideratu, è cumpunenti dimensionatu in cunfurmità. I resistori di superficia sò un bon example: 0402 resistors hannu tipica massima di travagliu voltage specificazioni di 50V, mentri i resistori 0805 sò tipicamente specificati à 150V.
Quandu s'utilice cù l'IC PD702x0 è PD701x0, a resistenza di rilevazione RDET hè cunnessa solu à u Vol PoE.tages sin'à 12.8V, è hè disconnected altrimenti, cusì pò esse un bassu voltage tipu (0402).
Nota: Per una guida dettagliata di layout, vede Microchip Application Note AN3533.
Considerazioni EMI
Per minimizzà l'emissioni cundutte è radiate, è per "rumpere" i loops di terra pussibuli, hè cunsigliatu di mette (o di lascià disposizioni per) un filtru EMI. Stu filtru hè tipicamente piazzatu trà u ponte di rettificatore d'ingressu è u controller PoE PD è include un choke di modu cumuni è condensatori di modu cumuni 2 kV, cum'è mostra in a figura seguente. Un exampL'implementazione pratica di un tali filtru hè furnita in u PD7211EVB72FW-12 Guida d'Usuariu di Evaluation Board. In quellu example, i seguenti cumpunenti sò usati in u filtru:
- Choke en mode commun Pan à impulsi P0351
- Condensatori di modu cumuni Novice pan 1812B682J202NXT
Figura 8-1. Flussu di putenza in un sistema tipicu basatu in PD70211

Documenti di riferimentu
Tutta a documentazione Microchip hè dispunibule in linea à www.microchip.com/poe.
- Standard IEEE 802.3at-2015, Sezione 33 (DTE Power via MDI)
- Specifiche HDBaseT
- Scheda dati PD70210/PD70210A/PD70210AL
- Scheda dati PD70211
- Scheda di dati PD70100/PD70200
- Scheda di dati PD70101/PD70201
- Scheda dati PD70224
- Disegnu AN3410 per l'immunità di surge di u sistema PD PD701xx_PD702xx
- AN3472 Implementazione di l'alimentazione ausiliaria in PoE
- AN3471 Progettazione di un Front End PD Type 1/2 802.3 o HDBaseT Type 3 Utilizendu IC PD702x1 è PD701x1
- AN3533 PD70210(A), PD70211 Linee di Disposizione di Sistema
Storia di rivisione
| Revisione | Data | Descrizzione |
| B | 04/2022 | Eccu u riassuntu di i cambiamenti fatti in sta rivisione: • Updated Table 1. • Updated 7. PCB Layout Guidelines: Eliminate menzioni di resistori 0603. Aghjunghjia a nota. • Added 8. Considerazioni EMI. • Updated 9. Documenti di riferimentu. |
| A | 06/2020 | Questu hè u prublema iniziale di stu documentu. Cuncepimentu di un Front End di Dispositivi Alimentati di Type1/2 802.3 o HDBaseT Type 3 Utilizendu PD702x0 è PD701x0 ICs hè statu descrittu prima in i seguenti documenti: • AN209: Cuncepimentu di un PD Type 1/2 802.3 o HDBT Type 3 Utilizendu IC PD70210/ PD70210A • AN193: Cuncepimentu di un Dispositivu Powered Front End Type 1/2 IEEE 802.3at/af Utilizendu PD70100/PD70200 |
U Microchip Websitu
Microchip furnisce supportu in linea via u nostru websitu à www.microchip.com/. Questu website hè usatu per fà files è l'infurmazioni facilmente dispunibili à i clienti. Alcune di u cuntenutu dispunibule include:
- Support Product - Schede dati è errata, note appiicazioni è sampi prugrammi, risorse di cuncepimentu, guide d'utilizatori è documenti di supportu hardware, l'ultime versioni di u software è u software archiviatu
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- Affari di Microchip - Selettore di prudutti è guide d'ordine, ultimi comunicati di stampa Microchip, lista di seminarii è avvenimenti, liste di uffizii di vendita di Microchip, distributori è rapprisentanti di fabbrica
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