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應用LMR38020優(yōu)化PoE設(shè)備供電方案

發(fā)布時間:2023-11-09 來源:TI 責任編輯:wenwei

【導讀】在Wi-Fi無線接入點(Access Point),網(wǎng)絡(luò)攝像頭等設(shè)備中,標配有PoE供電方式早已成為主流。如何實現(xiàn)低成本、高可靠性的供電解決方案一直是該類產(chǎn)品的重點方向之一。


如下圖1是非隔離的無線接入點電源系統(tǒng)示意圖。其中,TPS2378是PoE接口協(xié)議芯片,極限耐壓為100V。緊接著的是用來做降壓轉(zhuǎn)換的兩級Buck芯片,如業(yè)界廣泛使用的LMR16020和TPS562208。為了符合雷電浪涌沖擊要求,實際產(chǎn)品一般在協(xié)議芯片前放置TVS管。


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圖1  非隔離型無線接入點電源系統(tǒng)


PoE協(xié)議規(guī)定的供電電壓最大值為57V,應用中多選取工作電壓58V的TVS,如SMAJ58A。從圖2可以看到,雪崩擊穿電壓最大可達71.2V,超出LMR16020的極限耐壓65V。因此第一級Buck芯片偶有概率性失效的事件發(fā)生。


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圖2  典型TVS參數(shù)


LMR38020是一顆輸入最高工作電壓80V,極限耐壓85V,輸出電流2A且內(nèi)部集成上下管的高壓同步Buck芯片。并且該芯片具有優(yōu)化的啟動特性和抖頻選項(Spread spectrum),非常適合于PoE供電方式的受電端,即PD (Powered Device) 端應用。如下是LMR38020和LMR16020的對比。LMR38020的輸入耐壓大于前級TVS的雪崩擊穿電壓范圍,增強了系統(tǒng)的可靠性。此外,內(nèi)部集成同步整流管在省去外部肖特基二極管的同時,帶來電源變換效率的顯著提升。


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原有電源架構(gòu)下,將PoE輸入電壓變換到12V,再由12V降壓至3.3V和1.8V等負載點電壓。在第一級降壓變換采用LMR38020的情況下,考慮將第一級變換的輸出電壓由12V改為5V,能夠降低整個系統(tǒng)方案的成本,如下圖3。但是需要考慮最大輸出功率和效率問題。


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圖3  新的中間電壓方案


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從上表可以看到,借助于LMR38020以及高效率5V擋位降壓芯片TPS62A02,新的電源架構(gòu)可以實現(xiàn)和原有方案接近的整體效率。值得注意的是,隨著Wi-Fi設(shè)備無線通訊速率帶寬的不斷提升,10W將無法滿足未來的峰值功率需求。后續(xù)TI將會推出更大電流的高壓Buck解決方案。


作者:Zach Xia



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