对于工业IoT中的许多应用,包括联接的照明设备,以太网供电(PoE)是一种首选技术,可在供电设备(PSE)和受电设备(PD)之间提供安全可靠的功率传输。
IEEE以太网供电标准定义了可从PSE传输到PD的最大功率,包括最新的802.3bt标准,支持高达90W的功率。传输到PD的大部分功率通常会到DC-DC转换器,为摄像机或IP电话等负载供电。但由于许多原因,并非PSE输出端提供的所有功率都可用于负载。
首先,由于以太网电缆的电阻而导致电力损耗。此外,PD的桥式整流器和DC-DC转换器的组合能效通常约为90%。重要的是要记住,
PoE系统中的功率是受限的
。
在设计受电设备时,减少整流和转换级的电力损耗意味着有更多的功率可用。
随着各种应用的功率需求不断增长,这越来越重要。
NCP1096
是安森美半导体PoE-PD方案系列器件,能够提供高达100瓦的功率,并支持与其连接的任何设备都符合IEEE802.3af/at和IEEE802.3bt标准。NCP1096提供了PoE-PD系统的所有特性,包括检测和新的自动分类特性,使PSE可以更准确地确定和提供受电设备所需的准确功率。
符合IEEE 802.3bt的NCP1096和NCP1095控制器
此外,安森美半导体提供三种不同的PD整流器拓扑结构以减少电力损耗:
二极管桥,二极管+MOSFET桥以及使用MOSFET晶体管的有源桥。
肖特基二极管,例如
NRVTSA4100ET3G沟槽肖特基整流器
可比传统二极管提供更高的系统能效,因其正向电压更低因而功耗更低。
这拓扑结构结合了二极管和MOSFET晶体管如
FDS89161
,有助于在整流器成本和能效之间取得平衡。为了根据输入电压和检测限定来驱动MOSFET,可使用含齐纳二极管的电路在检测和分类期间禁用MOSFET。
此拓扑使用MOSFET代替二极管。
在其线性区域工作的MOSFET晶体管所消耗的功率可以由公式
(P=rdson*I^2)
表示,其中rdson是漏源导通电阻,I是电流。当栅源电压足够高时,MOSFET两端的电压
(rdson*I)
远远小于二极管的正向压降。这导致更低的功率损耗。使用的有源桥是
FDMQ8205A
,通常称为GreenBridge 2,这是安森美半导体的高能效整流桥,具有市场上最低的rdson。
NCP1096提供符合新的IEEE 802.3bt标准以及许多好的PD整流器拓扑结构,将支持更高功率的应用。
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评估基于NCP1096评估板的三种整流器拓扑的电力损耗。