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什么是POE?用于供电设备(PSE)的PoE方案DH2184 Demo板分析

思睿达小妹妹 来源:思睿达 作者:思睿达 2021-08-24 10:31 次阅读

一、什么是POE?

POE(Power Over Ethernet)指的是在现有的以太网Cat.5布线基础架构不作任何改动的情况下,在为一些基于IP的终端(如IP电话机、无线局域网接入点AP、网络摄像机等)传输数据信号的同时,还能为此类设备提供直流供电的技术。

POE也被称为基于局域网的供电系统(POL, Power over LAN)或有源以太网(Active Ethernet),有时也被简称为以太网供电,这是利用现存标准以太网传输电缆的同时传送数据和电功率的最新标准规范,并保持了与现存以太网系统和用户的兼容性。

一个完整的PoE系统包括供电端设备(PSE, Power Sourcing Equipment)和受电端设备(PD, Power Device)两部分。

pYYBAGEkWe6AddTVAAA9kGlr82w069.jpg

PSE设备是为以太网客户端设备供电的设备,同时也是整个POE以太网供电过程的管理者;而PD设备是接受供电的PSE负载,即POE系统的客户端设备

二、关于DH2184 Demo板

DH2184是一款用于供电设备(PSE)的以太网供电(PoE)器件。

poYBAGEkWe6AaTA-AABtz4ME0o4910.jpg

DH2184-Demo具有八端口特点,DH2184是符合IEEE802.3 at PoE PSE控制器。Demo由一个母板和包含两个DH2184器件的子板组成。DH2184-Demo提供一个针对DH2184器件子板的多端口基础平台接口,2个I2C通信接口COM和UART接口,一个用于MCU程序烧写的SWIM接口。八个网口都通过浪涌测试

1)特性:

  • DH2184 PSE器件缺省为自动模式运行,所以无需通过I2C连接的操作员界面

  • 八个兼容 IEEE802.3 at 标准的端口,支持100BASE-T的Type -1和Type -2设备

  • 单个端口最高支持30W

  • 通过Sifos PSA IEEE 802.3 at/af标准认证

  • 板上 3.3V 稳压器和片上集成3.3V LDO

  • COM和UART两个I2C接口

  • 端口运行状态发光二极管指示

  • 支持对微控制芯片(MCU)程序烧录

  • 八网口均通过共模4KV、差摸2KV浪涌测试

2)应用范围:

  • 以太网交换机和路由器

  • 监视盘式录像机(VDR)

  • 高功率PoE

  • PoE直通系统

3)工作模式和波形图

pYYBAGEkWe-AP15hAABFZtv8CgE579.jpg

DH2184提供四种工作模式以适用不同的系统需求。默认情况下,自动模式允许芯片采用默认配置自动运行,无需任何软件操作。半自动模式将对连接到端口上的设备进行检测和分级,但不会对其进行供电,直到被软件指令要求上电。手动模式允许软件全权控制芯片,对系统诊断非常有用。关断模式将终结所有操作并安全地关闭端口电源。

4)可靠性实测

poYBAGEkWe-AbGOaAABCHC9oSIQ189.jpg

对DH2184 Demo板进行超1000小时的Burnout测试,每颗MOSFET均经过超过120000次的开闭测试,所有功能、性能及关键参数均复测正常;所有端口通过差模2KV、共模4KV的浪涌测试,测试后功能、性能及关键参数均复测正常。

5)Sifos标准化实测

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DH2184 Demo通过Sifos IEEE 802.3 af/at 标准测试,并提供配套参考设计及参考代码,方便工程人员快速设计。

6)温升实测

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DH2184 Demo在不同负载下的温升测试如表中所示。在实验室封闭环境,无主动散热装置下,环境温度28℃时,四通道总的等效输出功率为150W(单通道功率达37.5W)时,壳温在70℃,温升约42℃;四通道总的等效输出功率为96W(单通道功率为24W)时,壳温在54.3℃,温升约26.3℃。

pYYBAGEkWfGANb-NAABAfnuERcY577.jpg表1:DH2184-Demo电压轨流要求

*注:板级电流受限于走线过能力及防护器件,直接由板级+POWER接线柱端供电允许的最大电流为6000mA,单个输出端口允许的最大电流为2000mA;由适配器供电的流通路,允许最大为电流为3000mA。如果电流超过允许的最大流,设计将无法保证Demo板可以持续正常工作。

图1显示MCU烧写程序的设置,使用SWIM接口可从电脑上下载程序到MCU,SWIM 接口包含3.3V电源,下载程序时由PC 下载器提供3.3V,Demo 板不需要接其它的电源。

poYBAGEkWfKAQvfWAAAzPsbYyfQ196.jpg图1:MCU 烧写程序的设置

图2和图3显示DH2184-Demo 的基本测试设置。图2需要的是一个直流稳压源,输出电压满足44~57V,输出电流能力不小于2A。图3需要满足44~57V/3A 直流输出的适配器。此外,两者均需要以太网连接线和符合IEEE 802.3 af/at 标准的PD 负载。子板上J5、J7、J16、J18用跳线帽连接。

pYYBAGEkWfKAOBESAAA9y3e8Bgs198.jpg图2:使用DC 电源的基本测试设置poYBAGEkWfOAZT0nAAA8epnjneg838.jpg图3:使用DC适配器的基本测试设置

图4显示使用COM的基本设置。

poYBAGEkWfOADTHJAABFDSVuExk958.jpg图4:使用COM的基本测试设置

图5显示使用UART的基本设置。

poYBAGEkWfOAOBlLAAAy5Hmu_5k814.jpg图5:使用UART的基本测试设置

三、结论

目前可以提供:

  • DH2180 4口国产PSE(包MOS)DEMO板;

  • DH2184 Demo板用户指南;

  • 线路原理图;

  • DEMO板BOM;

  • PCB Layout参考;

多种方案,欢迎随时交流沟通。思睿达联系人:何工 18923426660,E-mail:manjie@threeda.com,欢迎来电咨询,申请样品。感谢!

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