Како оптимизовати дизајн трансформатора за PoE напајање

Како оптимизовати дизајн трансформатора за PoE напајање

·

Напајање преко етернета - Технологија напајања односи се на начин на који PSE (опрема за напајање) преноси напајање до PD (уређаја за напајање) путем мрежних каблова. Типичне примене, на пример, узимају PSE прекидач као језгро, повезују бројне PD уређаје као што су приступна тачка, IP телефон и IP камера путем мрежних каблова, а PSE завршава пренос сигнала и напајања до PD-а.

PoE напајање има следеће предности:

• Једноставна инсталација и проширење: Сигнал и напајање се преносе преко мрежних каблова и није потребан интерфејс за напајање око PD уређаја

• Даљинско управљање: ЈЕДАН PSE уређај напаја више PD уређаја за даљинско управљање напајањем

• Ниска цена: сигнална линија и електрична линија су интегрисане у једну, изостављајући кабл за напајање, тако да мрежни кабл није само носилац преноса сигнала, већ преузима и улогу преноса енергије, па су трошкови ожичења смањени

• Добра компатибилност: обједињени PoE протокол осигурава да PD уређаји могу бити компатибилни са било којим PSE-ом на глобалном нивоу

Што се тиче архитектуре кола, PSE са леве стране преноси једносмерни напон од 44-57 V до PD, док PD са десне стране претвара напајање у потребну електричну енергију помоћу кола за спуштање напона. PSE и PD су повезани преко RJ45 порта и кабла са упреденим парицама дужине 100 m.

Према различитим сценаријима примене напајања, IEEE је објавио стандарде за Ethernet напајање IEEE 802.3AF, IEEE 802.3AT и IEEE 802.3BT. Конкретно, стандард IEEE 802.3BT је објављен 2019. године, што значајно побољшава снагу PoE напајања. PSE обезбеђује снагу од 90W, а PD добија 71W након 100 метара мрежног кабла. Овај ниво снаге класе 8 се углавном примењује у системима напајања малих базних станица. Поред тога, 802.3BT стандарди су уназад компатибилни са 802.3AF и 802.3AT стандардима. Када је 802.3BT PD повезан са PSE мале снаге 802.3AF и 802.3AT, радиће у стању мале снаге, односно „деградираном“.

У овом процесу, PD са мањом снагом се повезује са PSE са већом снагом, и не долази до оштећења уређаја. Следећи процес руковања се углавном дешава када PSE напаја PD:

Архитектура апликације за напајање

DC/DC има изоловане и неизоловане шеме. За изоловано POE напајање, подељено је на директне и флибек топологије, укључујући PSR (примарна повратна спрега) и SSR (секундарна повратна спрега). Анализиране су следеће топологије:

У архитектури кола ПД опреме, три параметра су углавном важна: величина, ефикасност и ЕМС. Како онда повезати захтеве ПД опреме и захтеве дизајна трансформатора?

Оптимизујте величину

• Тачка пројектовања 1: трансформатор са смањењем високе фреквенције мале величине

На штампаној плочи можете видети да трансформатор представља велику запремину, па смањење величине трансформатора може уштедети величину плоче. Висока фреквенција може смањити величину трансформатора и пренос снаге трансформатора, тако да фреквенција од 200 kHz -> 300 kHz -> 500 kHz може смањити запремину трансформатора.

• Тачка дизајна 2: Режим рада CCM-а смањује величину уређаја

• Тачка дизајна 3: Оригинална бочна повратна спрега ради смањења величине

Повећајте ефикасност

ЕМК мери сметње изазване изворима шума на осетљивим уређајима, укључујући компоненте проводљивости и зрачења. С једне стране, извори сметњи треба да се смање, а путање спрезања треба да се оптимизују, с друге стране.

Да би се смањио електромагнетни сметњи (ЕМС), прво треба утврдити извор шума у ​​колу. Извор шума се може поделити на извор проводног шума и извор зрачења. Извор проводног шума је генерално нискофреквентни шум унутар 30 MHz, који настаје променом електричног поља. Извор проводног шума је углавном тај што прекидачко дејство енергетске цеви доводи до промене напона извора МОС транзистора, што ће узроковати да трансформатор пренесе промену напона на секундарну страну. Побољшање отпора погона МОС транзистора може смањити брзину пребацивања, али ће се повећати губици погона. Или се додају апсорпциона кола да би се смањиле високофреквентне осцилације. Параметри расејања трансформатора имају велики утицај на ЕМИ, на пример, Cp (електрично поље примарног намотаја) трансформатора утиче на скокове напона и таласање струје.

Извор зрачене буке је бука изнад 30M, што је интерференција просторног магнетног поља. Састоји се од високофреквентне струјне петље. Високофреквентна петља се односи на примарну и секундарну петљу трансформатора.