MAX5991A/MAX5991B：IEEE 802.3af 合规的高效受电设备

在以太网供电（PoE）系统中，受电设备（PD）的性能和效率至关重要。MAX5991A/MAX5991B 作为 IEEE 802.3af 合规的 Class 1/Class 2 受电设备，集成了 DC-DC 转换器，为 PoE 系统提供了完整的电源解决方案。下面将从多个方面详细介绍这款产品。

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一、产品概述

MAX5991A/MAX5991B 集成了 PD 接口和高效的 DC-DC 转换器，外部元件数量少。同时，它还具备低压差稳压器、MPS、睡眠和超低功耗模式等功能。

1. PD 接口

通过单个外部电阻提供检测和 Class 1/Class 2 分类签名，集成隔离功率 MOSFET，具有 60mA（最大）浪涌电流限制和 321mA（典型）工作电流限制。

2. DC-DC 转换器

采用峰值电流模式控制方案，输入电压范围为 8.7V 至 60V，支持 1.3A 负载下高达 6.49W 的输入功率。固定 430kHz 开关频率，轻载时通过频率折返提高效率。

3. 保护特性

具备输入欠压锁定（UVLO）、过温关断、短路保护、输出过压保护和打嗝电流限制等功能，确保性能和可靠性。

二、产品特性与优势

1. 高集成度

节省空间和物料清单成本，集成的 DC-DC 转换器内置输出电压监控，能有效保护设备免受过载、输出短路、输出过压和过温等问题的影响。

2. 符合 IEEE 802.3af 标准

通过单个电阻设置 PoE Class 1/Class 2 分类，具备智能维持功率签名（MPS），简化了设计过程。

3. 轻载高效

睡眠和超低功耗模式以及频率折返功能，降低了轻载时的功耗。

4. 宽输入电压范围

8.7V 至 60V 的宽输入电压范围，适应不同的应用场景。

5. 易于设计

3.2V 至 14V 可编程输出电压范围，内部补偿和固定 430kHz 开关频率，方便工程师进行设计。

三、电气特性

1. 绝对最大额定值

涵盖了各个引脚的电压、电流和功率限制，如 VDD 到 GND 的电压范围为 -0.3V 至 +70V 等。

2. 电气参数

包括检测模式、分类模式、功率模式等不同模式下的各种参数，如输入偏移电流、分类电流、VDD 供电电流等。

四、工作模式

1. 检测模式（1.4V < VDD < 10.1V）

提供签名差分电阻，PSE 通过计算差分电阻来检测 24.9kΩ 签名电阻的存在。

2. 分类模式（12.6V ≤ VDD ≤ 20V）

根据 CLASS2 引脚设置，设备吸收 Class 1/Class 2 分类电流，PSE 通过测量该电流确定最大供电功率。

3. 功率模式（VDD ≥ VON）

隔离 MOSFET 导通，降压调节器和 LDO 启用，可处于唤醒、睡眠或超低功耗模式。

五、应用信息

1. 与墙式适配器配合使用

支持墙式适配器检测，当检测到墙式适配器时，内部隔离 MOSFET 关闭，设备从辅助电源获取电力。

2. 调整 LDO 输出电压

通过连接 LDO_FB 到 VDRV 可设置 3.3V 预设电压，也可使用电阻分压器调整输出电压。

3. 调整降压转换器输出电压

通过改变反馈电阻分压器的比例，可将输出电压设置在 3.0V 至 5.6V（MAX5991A）或 5.4V 至 14V（MAX5991B）之间。

4. 元件选择

• 电感选择：根据公式 (L=frac{V{OUT } timesleft(V{IN }-V{OUT }right)}{f{S} × V{IN } × L{I R} × I_{OUT(MAX) }}) 选择合适的电感。
• VCC 输入电容选择：根据公式 (C_{INMIN }=frac{D × T{S} × I{OUT }}{V{IN- RIPPLE }}) 确定最小输入电容值。
• 输出电容选择：考虑电容、ESR、ESL 和电压额定值等参数，以确保 DC-DC 转换器的稳定性和性能。

六、PCB 布局

PCB 布局对设备的性能至关重要。建议参考 MAX5991A EV 套件的布局，遵循以下原则：

• 输入和输出电容连接到功率接地平面，其他电容连接到信号接地平面。
• 电容尽量靠近 IC 及其对应引脚，保持功率接地平面和信号接地平面分离。
• 高电流路径尽量短而宽，减少开关电流路径的环路面积。
• 将 VDD、VCC 和 PGND 分别连接到大面积铜区，以帮助散热。
• 确保反馈连接短而直接，反馈电阻和补偿元件靠近 IC。
• 高速开关节点（如 LX）远离敏感模拟区域（如 FB）。
• 在设备的 EP 焊盘上放置足够的过孔，以有效散热。

七、总结

MAX5991A/MAX5991B 凭借其高集成度、高效性和丰富的保护特性，为 PoE 系统中的受电设备提供了优秀的解决方案。工程师在设计时，需要根据具体的应用需求，合理选择元件和进行 PCB 布局，以充分发挥该产品的性能优势。你在使用这款产品的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。