MP8017簡介：超小尺寸 IEEE 802.3AF POE PD 解決方案

概述

以太網供電 (PoE) 設備的發展使設備功能更多、尺寸更小、設計也更簡單。本文將介紹一種PD解決方案， MP8017 。該方案兼容 IEEE 802.3af標準、尺寸超小，同時具有較少數量的外部元器件。

什么是POE？

PoE 是指可以通過網線由供電設備 (PSE) 向 PD 供電。相較于傳統的適配器供電方式，PoE具備以下優勢：

成本低

安裝簡便

遠程控制非常方便

兼容性高

PoE 設備應用架構簡單，現已成為人們日常使用的產品中不可或缺的一部分（見圖 1）。

圖1: PoE應用架構

MP8017 簡介

隨著PoE電源的廣泛應用，對高品質電源和復雜設備需求也不斷攀升。MPS 一直致力于 PoE 的應用研發，我們提供的 MP8017可以明顯改進傳統的解決方案。圖 2 顯示了采用 MP8017實現的簡化反激電路。

圖2: MP8017 PoE反激電路

圖 3展示了MP8017 如何 優化 PoE 反激電路的六個模塊。

圖 3：PoE 反激電路功能框圖

全集成解決方案

為實現緊湊型電源解決方案，該芯片中集成了一個 PD、一個DC/DC 變換器和一個熱插拔功率 MOSFET。由于外部元件較少，該方案減少了 PCB 空間并縮短了設計周期。MP8017 采用超小尺寸 QFN-19 (3mmx4mm) 封裝。

先進的反饋網絡

傳統反激電路通常需要 TL431、光耦合器反饋網絡、環路補償和軟啟動電路。隨著新型反激式解決方案的開發，又出現了原邊反饋法，但這種方法通常包括輔助繞組。

MP8017 采用的先進反饋法則無需輔助繞組； 相反，它可以直接對輸出電壓 (VOUT)進行采樣。這種方法有諸多優點，包括：

簡化的設計電路，變壓器無需輔助繞組

變壓器成本降低

附加的電源繞組可纏繞在同一磁芯上，以降低阻抗并實現更高效率

圖 5 顯示了 MP8017 的采樣反饋模式。

圖 5：MP8017 的采樣反饋模式

超小尺寸變壓器

變壓器通常是整個系統中昂貴且體積最大的設備。目前市場上的 12W 應用通常采用 EP13 變壓器。

但MP8017 只需一個 EP7 變壓器，這大大降低了變壓器體積以及價格。因為MP8017 具有兩個關鍵設計優勢，可以實現更小、更便宜的變壓器：

無需輔助繞組，因此可減少變壓器繞組

高達 650kHz 的開關頻率 (fSW) 也可減少變壓器繞組數量

圖 6 顯示了 EP13 和 EP7 變壓器的尺寸差異。MP8017 實現的12W 應用只需采用 EP7 變壓器。

圖 6：MP8017 7采用 EP7 變壓器實現12W 應用

最小輸入和輸出電容

PoE設備的頻率一般在250kHz左右，它需要電解電容來降低紋波。MP8017 的頻率最高可達650kHz，可大大降低對輸入輸出電容的要求。對于 12W 應用，兩個陶瓷電容 (0805) 就足夠了。 MP8017 的高效布線降低了電流峰值和ESR 或布線電阻引起的紋波。

出色的EMI設計

優化 EMI 以通過 EMI 標準對 PoE 設備來說是一項重大挑戰。因為反激式解決方案通常會需要一個共模 (CM) 電感來提高 EMI 性能，而CM 電感是一種昂貴的大型器件。

MP8017 提供頻率抖動功能以及更平滑的 SW 波形來應對EMI 性能挑戰。頻率抖動功能可降低 EMI 峰值（見圖 7）。

圖 7：MP8017 的頻率抖動功能可降低 EMI 峰值

圖 8 顯示出 MP8017 平滑的 SW 波形如何衰減EMI干擾源。

圖 8：MP8017平滑的 SW 波形對 EMI 源的衰減

優化的緩沖鉗位電路

在反激式應用中，RCD 通常用作鉗位電路，以降低 SW 峰值電壓并吸收漏感能量。但該電路存在兩個問題：

SW會產生諧振，這對EMI有不利影響。

漏感能量消耗之后，會對系統效率產生負面影響。

為緩解這些問題，MP8017采用了有源鉗位控制（見圖 9）。

圖 9：MP8017 的有源鉗位電路

結論

MP8017 的開發基于對PoE 電源不斷增長的需求。采用MP8017 ，設計人員可以有效地優化 PoE 反激電路中的六大模塊。憑借著高集成度、更少的外部元件、更小尺寸和有源鉗位控制等特性，這款反激式變換器正在引領整個行業的 PoE 發展趨勢。

審核編輯：湯梓紅