ZHCSLD9B May   2020  – November 2020 TPS23730

PRODUCTION DATA  

  1. 特性
  2. 应用
  3. 说明
  4. 修订历史记录
  5. 器件比较表
  6. 引脚配置和功能
  7. 规格
    1. 7.1 绝对最大额定值
    2. 7.2 ESD 等级
    3. 7.3 建议运行条件
    4. 7.4 热性能信息
    5. 7.5 电气特性:直流/直流控制器部分
    6. 7.6 电气特性 PoE
    7.     14
    8. 7.7 典型特性
  8. 详细说明
    1. 8.1 概述
    2. 8.2 功能模块图
    3. 8.3 特性描述
      1. 8.3.1  CLSA、CLSB 分级
      2. 8.3.2  DEN 检测和使能
      3. 8.3.3  APD 辅助电源检测
      4. 8.3.4  PPD 功率检测
      5. 8.3.5  内部导通 MOSFET
      6. 8.3.6  TPH、TPL 和 BT PSE 类型 指标
      7. 8.3.7  直流/直流控制器特性
        1. 8.3.7.1 VCC、VB、VBG 和高级 PWM 启动
        2.       28
        3. 8.3.7.2 CS、斜坡补偿电流和消隐
        4. 8.3.7.3 COMP、FB、EA_DIS、CP、PSRS 和无光耦合器反馈
        5. 8.3.7.4 FRS 频率设置和同步
        6. 8.3.7.5 DTHR 和频率抖动,用于扩频应用
        7. 8.3.7.6 转换开关的 SST 和软启动
        8. 8.3.7.7 转换开关的 SST、I_STP、LINEUV 和软停止
      8. 8.3.8  开关 FET 驱动器 - GATE、GTA2、DT
      9. 8.3.9  EMPS 和自动 MPS
      10. 8.3.10 VDD 电源电压
      11. 8.3.11 RTN、AGND、GND
      12. 8.3.12 VSS
      13. 8.3.13 外露散热焊盘 - PAD_G 和 PAD_S
    4. 8.4 器件功能模式
      1. 8.4.1  PoE 概述
      2. 8.4.2  阈值电压
      3. 8.4.3  PoE 启动序列
      4. 8.4.4  检测
      5. 8.4.5  硬件分级
      6. 8.4.6  维持功率特征 (MPS)
      7. 8.4.7  高级启动和转换器运行
      8. 8.4.8  线路欠压保护和转换器运行
      9. 8.4.9  PD 自保护
      10. 8.4.10 热关断 - 直流/直流控制器
      11. 8.4.11 适配器 ORing
  9. 应用和实施
    1. 9.1 应用信息
    2. 9.2 典型应用
      1. 9.2.1 设计要求
        1. 9.2.1.1 详细设计过程
          1. 9.2.1.1.1  输入电桥和肖特基二极管
          2. 9.2.1.1.2  输入 TVS 保护
          3. 9.2.1.1.3  输入旁路电容器
          4. 9.2.1.1.4  检测电阻,RDEN
          5. 9.2.1.1.5  分级电阻,RCLSA 和 RCLSB。
          6. 9.2.1.1.6  死区时间电阻器,RDT
          7. 9.2.1.1.7  APD 引脚分压器网络,RAPD1、RAPD2
          8. 9.2.1.1.8  PPD 引脚分压器网络,RPPD1,RPPD2
          9. 9.2.1.1.9  设定频率 (RFRS) 和同步
          10. 9.2.1.1.10 偏置电源要求和 CVCC
          11. 9.2.1.1.11 TPH、TPL 和 BT 接口
          12. 9.2.1.1.12 次级侧软启动
          13. 9.2.1.1.13 传导发射的频率抖动控制
  10. 10电源相关建议
  11. 11布局
    1. 11.1 布局指南
    2. 11.2 布局示例
    3. 11.3 EMI 遏制
    4. 11.4 散热注意事项和 OTSD
    5. 11.5 ESD
  12. 12器件和文档支持
    1. 12.1 文档支持
      1. 12.1.1 相关文档
    2. 12.2 支持资源
    3. 12.3 商标
    4. 12.4 静电放电警告
    5. 12.5 术语表
  13. 13机械、封装和可订购信息

封装选项

机械数据 (封装 | 引脚)
散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)
订购信息

PoE 概述

以下内容仅帮助理解 TPS23730 的工作原理,而不是实际 IEEE 802.3bt 或 802.3at 标准的代替品。IEEE 802.3bt 标准是 IEEE 802.3-2018 的更新版本,增加了第 145 条 (PoE),包括使用所有四个线对进行电力输送、高功率选项、用于降低待机功耗的附加特性和增强型分级。

一般来说,符合 IEEE 802.3-2012 标准的器件称为 1 类(0-3 级)或 2 类(4 级)器件,而具有更高功率和增强型分级的器件称为 3 类(5 级、6 级)或 4 类(7 级、8 级)器件。3 类器件还将包括支持 4 线对供电的 0-4 级器件。标准不断变化,在作出设计决定时必须始终参考最新标准。

IEEE 802.3at 和 IEEE 802.3bt 标准定义了一种方法,使用这种方法可以确保电源设备 (PSE) 通过电缆安全地为 PD(供电设备)供电,然后在 PD 断开连接时切断电源。此过程需要经历一种空闲状态和三种工作状态:检测、分级和运行。3 类和 4 类 PSE 还使用第四种工作状态(称为“连接检查”)来确定 PD 是具有相同(单接口)还是独立(双接口或通常在 IEEE802.3bt 标准中称为“双特征”)的分级特征。PSE 在保持电缆断电状态(空闲状态)的情况下定期查看是否有设备插入;这种行为称为检测。在检测和连接检查过程中使用的低功率水平不太可能会损坏不是为 PoE 设计的设备。如果存在有效的 PD 特征,则 PSE 可能会询问 PD 所需的功率;这就是所谓的分级。如果 PSE 拥有足够的容量,它随后会向 PD 供电。

3 类或 4 类 PSE 需要分别进行 3 类或 4 类的增强型硬件分级。2 类 PSE 需要进行 1 类硬件分级及数据层分级,或者增强型 2 类硬件分级。1 类 PSE 不需要进行硬件分级或数据链路层 (DLL) 分级。3 类或 4 类 PD 必须分别进行 3 类或 4 类硬件分级以及 DLL 分级。2 类 PD 必须进行 2 类硬件分级以及 DLL 分级。PD 可能返回默认的 13W 电流编码分级,或者四个其他选项之一(如果为 2 类)、六个其他选项之一(如果为 3 类)以及八个其他选项之一(如果为 4 类)。DLL 分级在加电完成且以太网数据链路建立之后发生

一旦开始供电,PD 必须呈现维持功率特征 (MPS) 以向 PSE 确保其仍然存在。PSE 会监控其输出是否存在有效的 MPS,如果丢失 MPS,则会关闭端口。丢失 MPS 会使 PSE 恢复到空闲状态。图 8-5 显示了作为 PD 输入电压函数的运行状态。

GUID-F26501F5-88D4-41E8-944C-9E8C63D61F71-low.gif 图 8-5 运行状态

PD 输入端通常是 RJ-45 八引线连接器,被称为电源接口 (PI)。出于电压降和运行裕度的考虑,PD 输入要求与 PSE 输出要求是不同的。为了简化实施,不管实际安装情况如何,该标准都将最大损耗分配给电缆。IEEE 802.3-2008 旨在运行于包括可能已具有 AWG 26 导体的 ISO/IEC 11801 C 类(根据 TIA/EIA-568 为 CAT3)电缆在内的基础设施之上。IEEE 802.3at 2 类和 IEEE 802.3bt 3 类布线功率损耗分配和电压降已根据 ISO/IEC11801 D 类(根据 TIA/EIA-568 为 CAT5 或更高,通常具有 AWG 24 导体)进行了调整,以适应电阻值为 12.5Ω 的电源回路。表 8-4 显示了该标准的两个修订版本分别的主要运行限制。

表 8-4 运行限制的比较
标准电源回路
电阻(最大值)
PSE 输出
功率(最小值)
PSE 静态输出
电压(最小值)
PD 输入
功率(最大值)
静态 PD 输入电压
功率 ≤ 13W功率 > 13W
IEEE802.3-2012
802.3at(1 类)
20Ω15.4W44V13W37V – 57V不适用
802.3bt(3 类)12.5Ω50V
802.3at(2 类)
802.3bt(3 类)
12.5Ω30W50V25.5W37V – 57V42.5V – 57V
802.3bt(3 类)6.25Ω(4 线对)60W50V51W不适用42.5V - 57V
802.3bt(4 类)6.25Ω(4 线对)90W52V71.3W不适用41.2V - 57V

PSE 可在 RX 和 TX 线对(对于 10baseT 或 100baseT 为引脚 1–2 和 3–6)之间施加电压,或在两个备用线对(4–5 和 7–8)之间施加电压。施加到 1000/2.5G/5G/10GbaseT 系统中相同引脚组合的电源可在 IEEE 802.3bt 中识别。1000/2.5G/5G/10GbaseT 系统可以处理所有线对上的数据,因此消除了备用线对的说法。1 类和 2 类 PSE 一次只能对一组线对施加电压,而 3 类和 4 类 PSE 可以一次对一组或两组线对加电。PD 使用输入二极管电桥或有源电桥从任何可能的 PSE 配置中受电。与输入电桥相关的电压降会导致 PI 上的标准限值与 TPS23730 规格之间产生差异。

符合标准的 2 类、3 类或 4 类 PD 具有 1 类 PD 所不具备的电源管理要求。这些要求包括以下各项:

  1. 必须分别解读 2 类、3 类或 4 类硬件分级。
  2. 必须在前两个分级事件中呈现硬件 4 级(适用于 2 类和 4 类 PD 以及 4 级或更高的 3 类 PD)。
  3. 如果是 3 类 5-6 级或 4 类单接口 PD,则必须在三级和任何其他分级事件期间呈现 0 至 3 级的硬件分级。
  4. 必须实现 DLL 协商。
  5. 如果是 2 类或 3 类单接口 PD,则在 PSE 施加工作电压(加电)之后的 50ms 至 80ms,流耗必须小于 400mA。这段时间覆盖了 PSE 浪涌周期(此周期最长为 75ms)。
  6. 如果是 4 类(7-8 级)单接口 PD,则在 PSE 施加工作电压(加电)之后的 50ms 至 80ms,总流耗必须小于 800mA,每个线对组必须小于 600mA。
  7. 输入电压降至低于 30V 和 10V 的任何时间,流耗不得分别超过 60mA 和 5mA。
  8. 如果未获得至少 2 类硬件分级或通过 DLL 获得许可,则功耗不得超过 13W。
  9. 如果未收到至少 4 个分级事件或通过 DLL 获得许可,则功耗不得超过 25.5W。
  10. 如果未收到至少 5 个分级事件或通过 DLL 获得许可,则功耗不得超过 51W。
  11. 必须符合各种工作模板和瞬态模板。
  12. 可选择监控适配器是否存在。

由于有这些要求,PD 必须能够动态控制其负载,并监控 TPL 和 TPH 是否出现变化。如果设计项目需要明确了解适配器是否已插入并正常运行,也可以使用 TPH 和 TPL