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Cómo optimizar el diseño del transformador para la fuente de alimentación PoE

Cómo optimizar el diseño del transformador para la fuente de alimentación PoE

Alimentación a través de Ethernet: la tecnología de fuente de alimentación se refiere a una forma en que PSE (Equipo de generación de energía) transmite energía a PD (Dispositivo de alimentación) a través de cables de red. Las aplicaciones típicas, por ejemplo, toman el conmutador PSE como núcleo, conectan numerosos dispositivos PD, como puntos de acceso, teléfonos IP y cámaras IP a través de cables de red, y PSE completa la transmisión de señal y energía a PD.


2021/12/28
Cómo optimizar el diseño del transformador para la fuente de alimentación PoE

Cómo optimizar el diseño del transformador para la fuente de alimentación PoE

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Alimentación a través de Ethernet: la tecnología de fuente de alimentación se refiere a una forma en que PSE (Equipo de generación de energía) transmite energía a PD (Dispositivo de alimentación) a través de cables de red. Las aplicaciones típicas, por ejemplo, toman el conmutador PSE como núcleo, conectan numerosos dispositivos PD, como puntos de acceso, teléfonos IP y cámaras IP a través de cables de red, y PSE completa la transmisión de señal y energía a PD.

 

La fuente de alimentación PoE tiene las siguientes ventajas:

 

• Fácil instalación y expansión: la señal y la energía se transmiten a través de cables de red y no se requiere una interfaz de alimentación alrededor del dispositivo PD

 

• Gestión remota: UN dispositivo PSE suministra energía a varios dispositivos PD para la gestión remota de energía

 

• Bajo costo: la línea de señal y la línea de alimentación están integradas en una sola, dejando de lado un cable de alimentación, por lo que el cable de red no solo es el portador de la transmisión de la señal, sino que también cumple la función de transmisión de energía, por lo que se reduce el costo del cableado.

 

• Buena compatibilidad: el protocolo PoE unificado garantiza que los dispositivos PD puedan ser compatibles con cualquier PSE a escala global

 

En cuanto a la arquitectura del circuito, el PSE de la izquierda transmite 44-57 V CC a PD, mientras que el PD de la derecha convierte la fuente de alimentación en la electricidad requerida con un circuito reductor.  PSE y PD se conectan a través de un puerto RJ45 y un cable de par trenzado de 100 m. 

 

 

De acuerdo con los diferentes escenarios de aplicación de energía, IEEE publica los estándares de fuente de alimentación Ethernet IEEE 802.3AF, IEEE 802.3AT e IEEE 802.3BT. En particular, el estándar IEEE 802.3BT se lanzó en 2019, lo que mejora en gran medida la potencia de la fuente de alimentación PoE. PSE proporciona 90 W de potencia y PD recibe 71 W después de 100 metros de cable de red. Este nivel de potencia de clase 8 se aplica principalmente en el sistema de alimentación de pequeñas estaciones base. Además, los estándares 802.3BT son compatibles con versiones anteriores de los estándares 802.3AF y 802.3AT. Cuando el PD 802.3BT está conectado al PSE 802.3AF y 802.3AT de baja potencia, funcionará en el estado de baja potencia, es decir, "degradado".

 

En este proceso, el PD con menor potencia se conecta al PSE con mayor potencia y no se producen daños en el dispositivo. El siguiente proceso de negociación se experimenta principalmente cuando PSE suministra energía a PD:

 

 

Arquitectura de aplicación de fuente de alimentación

DC/DC tiene esquemas aislados y no aislados. Para la fuente de alimentación POE aislada, se divide en topologías directas y de retorno, que incluyen PSR (retroalimentación del lado primario) y SSR (retroalimentación del lado secundario). Se analizan las siguientes topologías: 

 

En la arquitectura de circuito de los equipos de DP, se tratan principalmente tres parámetros: tamaño, eficiencia y EMC. Entonces, ¿cómo conectar los requisitos del equipo de PD y los requisitos de diseño del transformador?

 

 

Optimizar el tamaño

• Punto de diseño 1: transformador de reducción de alta frecuencia de pequeño tamaño

 

En una placa de circuito, puede ver que el gran volumen es el transformador, por lo que reducir el tamaño del transformador puede ahorrar el tamaño de la placa. La alta frecuencia puede reducir el tamaño del transformador y la transmisión de potencia del transformador, por lo que la frecuencia de 200 KHZ ->300 kilociclos->500 KHZ puede reducir el volumen del transformador.

 

• Punto de diseño 2: el modo de funcionamiento CCM reduce el tamaño del dispositivo

 

• Punto de diseño 3: retroalimentación lateral original para reducir el tamaño

 

 

Aumente la eficiencia

 

EMC mide la interferencia causada por fuentes de ruido en dispositivos sensibles, incluidos los componentes de conducción y radiación. Por un lado, deben reducirse las fuentes de interferencia y, por otro lado, deben optimizarse las rutas de acoplamiento.

 

Para reducir la EMI, primero se debe confirmar la fuente de ruido en el circuito. La fuente de ruido se puede dividir en fuente de ruido de conducción y fuente de ruido de radiación. La fuente de ruido conducido es generalmente el ruido de baja frecuencia dentro de los 30 MHz, que se produce por el cambio de campo eléctrico. La fuente de ruido conductor es principalmente que la acción de conmutación del tubo de potencia conducirá a la mutación del voltaje de nivel de fuente MOS, lo que hará que el transformador transfiera la mutación de voltaje al lado secundario. Mejorar la resistencia de conducción de MOS puede reducir la velocidad de conmutación, pero aumentará la pérdida de conducción. O agregue circuitos de absorción para reducir las oscilaciones de alta frecuencia. Los parámetros perdidos del transformador tienen una gran influencia en la EMI, por ejemplo, el Cp del transformador (campo eléctrico del devanado primario) afecta los picos de voltaje y la ondulación de la corriente.

 

La fuente de ruido radiado es el ruido por encima de 30M, que es la interferencia del campo magnético espacial. Se compone del bucle de corriente de alta frecuencia. El bucle de alta frecuencia se refiere al bucle del lado primario y al bucle del lado secundario del transformador.

 

 

 


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