高频小型化POE解决方案

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POE | 简介

Silan

以太网供电技术，简称POE（Power over Ethernet），是供电设备（PSE）通过网线向受电设备（PD）供电的一种方式，去除了传统供电方式的适配器，简化了布线，降低了安装成本。

下图是POE应用结构简图，士兰PD及PSE产品已广泛应用于日常生活中的POE场景。

为满足PD设备小型化的需求，士兰为客户提供了一款更紧凑的高频PD解决方案SD4951。如下图是SD4951方案和上一代方案的1:1对比图，可以看到整个方案尺寸减小地非常明显。

SD4951方案

上一代方案

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高集成度

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如何实现小型化，首先要想到的是否可以将外围元器件全部集成到芯片内部？是否可以集成PD和DCDC呢?是否可以集成Hot-Swap MOS和DCDC的功率MOS呢？是否可以集成环路补偿网络呢？

没错，SD4951就是一款这样的高集成度芯片，而且实现了超简外围，只用了8个引脚的ESOP8封装就实现了所有功能。

SD4951 ESOP-8封装

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集成补偿网络

Silan

传统的SSR反激拓扑需要TL431和光耦构成反馈网络，同时还要考虑环路补偿和软启动电路，线路复杂，调试较难。随着技术的发展，出现了PSR反激拓扑，如下图省去了TL431和光耦但仍然需要外置补偿网络，工程师还需要通过调试补偿网络来调试环路稳定性，费时费力。

而SD4951不仅去掉TL431和光耦，同时也省去了环路相关的补偿网络，也能实现环路的稳定。外围设计简单，工程师能够节约大量的设计以及调试时间。

传统SSR反激反馈线路

传统PSR反激反馈线路

新PSR反激反馈线路

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超小体积变压器

Silan

在POE电源模块中，体积最大、价格最贵的就是变压器。目前，市面上12W POE模块大部分采用了EP13变压器。那如何才能减小变压器的尺寸呢？且看SD4951是如何实现的。

SD4951采用最高500KHZ的QR控制方式，大大地减小了变压器的尺寸，只需要采用EP7变压器就可以实现输出12W功率。

尺寸可以从17.7*13.5*12.3mm^3减小到9.5*8.9*11mm^3。

SD4951 12W采用EP7变压器

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输入输出全陶瓷电容

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传统POE隔离方案开关频率不高，除了磁性器件变压器尺寸较大外，输入输出电解容也占据了主要的空间。

SD4951的控制频率高达500KHZ，可以大大减小对输入输出电容值的要求，实现去电解容，采用全陶瓷电容。对于12W POE应用，输入电容只需采用2颗1206陶瓷电容，输出只需采用两颗0805陶瓷电容，就可以满足输出纹波要求。

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结论

Silan

综上所述四点优化，最终实现了拥有极其简单外围线路的IEEE802.3af隔离型POE方案SD4951，下方就是SD4951方案的结构简图，从而很好地实现了小型化。

SD4951 POE反激电路结构简图

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