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PoE 전원 공급 장치용 변압기 설계를 최적화하는 방법
PoE(Power over Ethernet) - 전원 공급 기술은 PSE(Power souring Equipment)가 네트워크 케이블을 통해 PD(Power Device)에 전원을 전송하는 방식을 말합니다. 예를 들어 일반적인 응용 프로그램은 PSE 스위치를 코어로 사용하여 액세스 포인트, IP 전화 및 IP 카메라와 같은 수많은 PD 장치를 네트워크 케이블을 통해 연결하고 PSE는 PD로의 신호 및 전력 전송을 완료합니다.
PoE 전원 공급 장치용 변압기 설계를 최적화하는 방법
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PoE(Power over Ethernet) - 전원 공급 기술은 PSE(Power souring Equipment)가 네트워크 케이블을 통해 PD(Power Device)에 전원을 전송하는 방식을 말합니다. 예를 들어 일반적인 응용 프로그램은 PSE 스위치를 코어로 사용하여 액세스 포인트, IP 전화 및 IP 카메라와 같은 수많은 PD 장치를 네트워크 케이블을 통해 연결하고 PSE는 PD로의 신호 및 전력 전송을 완료합니다.
PoE 전원 공급 장치에는 다음과 같은 장점이 있습니다.
• 간편한 설치 및 확장: 네트워크 케이블을 통해 신호 및 전원이 전송되며 PD 장치 주변에 전원 인터페이스가 필요하지 않습니다.
• 원격 관리: 하나의 PSE 장치가 원격 전원 관리를 위해 여러 PD 장치에 전원을 공급합니다.
• 저비용: 신호선과 전력선이 하나로 통합되어 전원 케이블이 생략되므로 네트워크 케이블은 신호 전송의 캐리어일 뿐만 아니라 전력 전송의 역할도 담당하므로 배선 비용이 절감됩니다.
• 우수한 호환성: 통합 PoE 프로토콜을 통해 PD 장치가 전 세계적으로 모든 PSE와 호환될 수 있음
회로 구조면에서 왼쪽의 PSE는 DC 44-57V를 PD로 전송하고 오른쪽의 PD는 강압 회로를 통해 전원 공급 장치를 필요한 전력으로 변환합니다. PSE와 PD는 RJ45 포트와 100m 트위스트 페어 케이블을 통해 연결됩니다.
다양한 전원 응용 시나리오에 따라 IEEE 802.3AF, IEEE 802.3AT 및 IEEE 802.3BT 이더넷 전원 공급 장치 표준이 IEEE에서 발표되었습니다. 특히 2019년 IEEE 802.3BT 표준이 발표되어 PoE 전원 공급 장치의 전력을 크게 향상시켰습니다. PSE는 90W의 전력을 공급하고 PD는 100미터의 네트워크 케이블 이후에 71W를 받습니다. 이 클래스 8 전력 레벨은 주로 소규모 기지국의 전원 공급 시스템에 적용됩니다. 또한 802.3BT 표준은 802.3AF 및 802.3AT 표준과 역호환됩니다. 802.3BT PD가 저전력 802.3AF 및 802.3AT PSE에 연결되면 저전력 상태, 즉 "저하"로 작동합니다.
이 과정에서 낮은 전력의 PD가 높은 전력의 PSE에 연결되어 장치에 손상이 발생하지 않습니다. 다음 핸드셰이크 프로세스는 PSE가 PD에 전원을 공급할 때 주로 경험됩니다.
전원 공급 장치 애플리케이션 아키텍처
DC/DC에는 절연 및 비절연 방식이 있습니다. 절연된 POE 전원 공급 장치의 경우 PSR(1차측 피드백) 및 SSR(2차측 피드백)을 포함하는 순방향 및 플라이백 토폴로지로 나뉩니다. 다음 토폴로지가 분석됩니다.
PD 장비의 회로 아키텍처에서 크기, 효율성 및 EMC의 세 가지 매개변수가 주로 관련됩니다. 그렇다면 PD 장비의 요구 사항과 변압기 설계 요구 사항을 연결하는 방법은 무엇입니까?
크기 최적화
• 디자인 포인트 1: 변압기 고주파 감소 소형
회로 기판에서 큰 볼륨이 변압기임을 알 수 있으므로 변압기의 크기를 줄이면 기판의 크기를 절약할 수 있습니다. 고주파는 변압기 크기 및 변압기 전력 전송을 줄일 수 있으므로 200KHZ에서 주파수 ->300KHz ->500KHz는 변압기 볼륨을 줄일 수 있습니다.
• 설계 포인트 2: CCM 작동 모드로 장치 크기 감소
• 디자인 포인트 3: 크기를 줄이기 위한 원래 측면 피드백
효율성 증대
EMC는 전도 및 방사 구성 요소를 포함하여 민감한 장치의 노이즈 소스로 인한 간섭을 측정합니다. 한편으로는 간섭원을 줄여야 하고 다른 한편으로는 결합 경로를 최적화해야 합니다.
EMI를 줄이기 위해서는 먼저 회로의 노이즈 소스를 확인해야 합니다. 노이즈 소스는 전도 노이즈 소스와 방사 노이즈 소스로 나눌 수 있습니다. 전도 노이즈 소스는 일반적으로 전기장의 변화에 의해 생성되는 30MHz 이내의 저주파 노이즈입니다. 전도성 노이즈 소스는 주로 전원 튜브의 스위칭 동작이 MOS 소스 레벨 전압의 돌연변이로 이어져 변압기가 전압 돌연변이를 2차측으로 전달하게 한다는 것입니다. MOS의 구동 저항을 개선하면 스위칭 속도를 줄일 수 있지만 구동 손실이 증가합니다. 또는 고주파 진동을 줄이기 위해 흡수 회로를 추가하십시오. 변압기의 표유 매개변수는 EMI에 큰 영향을 미칩니다. 예를 들어 변압기 Cp(1차 권선 전기장)는 전압 스파이크 및 전류 리플에 영향을 줍니다.
방사 소음원은 공간 자기장의 간섭인 30M 이상의 소음입니다. 고주파 전류 루프로 구성됩니다. 고주파 루프는 변압기의 1차측 루프와 2차측 루프를 말합니다.
