Paano i-optimize ang disenyo ng transformer para sa PoE Power Supply

Paano i-optimize ang disenyo ng transformer para sa PoE Power Supply

·

Power over Ethernet - Ang teknolohiya ng power supply ay tumutukoy sa isang paraan para sa PSE (Power souring Equipment) upang magpadala ng kuryente sa PD (Power Device) sa pamamagitan ng mga network cable. Halimbawa, ang mga karaniwang aplikasyon ay gumagamit ng PSE switch bilang core, nagkokonekta ng maraming PD device tulad ng Access Point, IP Phone at IP Camera sa pamamagitan ng mga network cable, at kinukumpleto ng PSE ang pagpapadala ng signal at kuryente sa PD.

Ang PoE power supply ay may mga sumusunod na bentahe:

• Madaling pag-install at pagpapalawak: Ang signal at kuryente ay ipinapadala sa pamamagitan ng mga network cable, at hindi kinakailangan ang power interface sa paligid ng PD device

• Pamamahala sa malayo: Isang PSE device ang nagsusuplay ng kuryente sa maraming PD device para sa malayuang pamamahala ng kuryente

• Mababang gastos: ang linya ng signal at ang linya ng kuryente ay pinagsama sa isa, na iniiwan ang isang kable ng kuryente, kaya ang kable ng network ay hindi lamang tagapagdala ng pagpapadala ng signal, kundi gumaganap din ng papel ng pagpapadala ng kuryente, kaya nababawasan ang gastos sa mga kable.

• Magandang compatibility: tinitiyak ng pinag-isang PoE protocol na ang mga PD device ay maaaring maging compatible sa anumang PSE sa pandaigdigang saklaw

Sa arkitektura ng circuit, ang PSE sa kaliwa ay nagpapadala ng DC 44-57V papuntang PD, habang ang PD sa kanan ay nagko-convert ng power supply sa kinakailangang kuryente gamit ang isang step-down circuit. Ang PSE at PD ay konektado sa pamamagitan ng isang RJ45 port at isang 100m twisted pair cable.

Ayon sa iba't ibang senaryo ng aplikasyon ng kuryente, ang mga pamantayan ng IEEE 802.3AF, IEEE 802.3AT at IEEE 802.3BT Ethernet power supply ay inilathala ng IEEE. Sa partikular, ang pamantayan ng IEEE 802.3BT ay inilabas noong 2019, na lubos na nagpapabuti sa lakas ng PoE power supply. Ang PSE ay nagbibigay ng 90W na kuryente, at ang PD ay tumatanggap ng 71W pagkatapos ng 100 metro ng network cable. Ang class 8 power level na ito ay pangunahing inilalapat sa sistema ng power supply ng maliliit na base station. Bukod pa rito, ang mga pamantayan ng 802.3BT ay backward compatible sa mga pamantayan ng 802.3AF at 802.3AT. Kapag ang 802.3BT PD ay nakakonekta sa low-power na 802.3AF at 802.3AT PSE, gagana ito sa low-power state, ibig sabihin, "degraded".

Sa prosesong ito, ang PD na may mas mababang lakas ay ikinokonekta sa PSE na may mas mataas na lakas, at walang pinsalang nangyayari sa aparato. Ang sumusunod na proseso ng pakikipagkamay ay pangunahing nararanasan kapag ang PSE ay nagsusuplay ng lakas sa PD:

Arkitektura ng Aplikasyon ng Suplay ng Kuryente

Ang DC/DC ay may mga nakahiwalay at hindi nakahiwalay na mga iskema. Para sa nakahiwalay na supply ng kuryente ng POE, ito ay nahahati sa mga topolohiya ng forward at flyback, kabilang ang PSR (primary side feedback) at SSR (secondary side feedback). Ang mga sumusunod na topolohiya ay sinusuri:

Sa arkitektura ng sirkito ng kagamitang PD, tatlong parametro ang pangunahing pinag-uusapan: laki, kahusayan, at EMC. Paano nga ba ikokonekta ang mga kinakailangan ng kagamitang PD at mga kinakailangan sa disenyo ng transformer?

I-optimize ang laki

• Disenyo punto 1: maliit na sukat ng transpormer na may mataas na dalas ng pagbabawas

Sa isang circuit board, makikita mo na ang malaking volume ay ang transformer, kaya ang pagbabawas ng laki ng transformer ay makakatipid sa laki ng board. Ang mataas na frequency ay maaaring makabawas sa laki ng transformer at sa transmisyon ng kuryente ng transformer, kaya ang frequency mula 200 KHZ ->300 KHZ ->500KHZ ay maaaring makabawas sa volume ng transformer.

• Disenyo punto 2: Binabawasan ng operating mode ng CCM ang laki ng device

• Disenyo punto 3: Orihinal na feedback sa gilid upang mabawasan ang laki

Dagdagan ang Kahusayan

Sinusukat ng EMC ang interference na dulot ng mga pinagmumulan ng ingay sa mga sensitibong aparato, kabilang ang mga bahagi ng conduction at radiation. Sa isang banda, dapat bawasan ang mga pinagmumulan ng interference at dapat i-optimize ang mga coupling path sa kabilang banda.

Upang mabawasan ang EMI, dapat munang kumpirmahin ang pinagmumulan ng ingay sa circuit. Ang pinagmumulan ng ingay ay maaaring hatiin sa pinagmumulan ng ingay ng conduction at pinagmumulan ng ingay ng radiation. Ang pinagmumulan ng ingay na conducted ay karaniwang ang low frequency noise sa loob ng 30MHZ, na nalilikha ng pagbabago ng electric field. Ang pinagmumulan ng ingay na conducted ay pangunahing ang switching action ng power tube na hahantong sa mutation ng boltahe sa antas ng pinagmulan ng MOS, na magiging sanhi ng paglipat ng transformer ng mutation ng boltahe sa pangalawang bahagi. Ang pagpapabuti ng driving resistance ng MOS ay maaaring makabawas sa bilis ng switching, ngunit ang driving loss ay tataas. O kaya naman ay magdagdag ng mga absorption circuit upang mabawasan ang mga high frequency oscillations. Ang mga stray parameter ng transformer ay may malaking impluwensya sa EMI, halimbawa, ang transformer Cp (primary winding electric field) ay nakakaapekto sa mga voltage spike at current ripple.

Ang pinagmumulan ng ingay na nira-radiate ay ang ingay na higit sa 30M, na siyang interference ng magnetic field sa kalawakan. Ito ay binubuo ng high-frequency current loop. Ang high-frequency loop ay tumutukoy sa primary side loop at secondary side loop ng transformer.