利用离散保护电路对 PoE 系统进行保护
eeskill 2022-11-29

了解电气瞬态的不同原因和特征,可以使设计人员利用离散保护电路对 PoE 系统进行很好地保护,以避免电气瞬态事件造成的损害。

电气过应力可以造成电子设备或系统的失效、永久性性能下降,或暂时性的不稳定行为。通信系统和应用电路的集成度越高,对电气瞬态的敏感性也就越高。抑制这些瞬态对设计人员来说是一个巨大的挑战,因为过压的来源和严重程度可能是未知的。

设计一款电子电路或定义一个完整系统时,确定这些应力源,并正确理解它们的机制以正确定义操作系统的环境是非常重要的。这样做可以使您定义简单的设计规则,并利用低成本的解决方案对敏感的电子系统进行充分有效的保护。

以太网供电 (PoE) 设备是一种必须对敏感电源电路进行保护的系统。尽管 PoE 规范提供了过电流保护功能,但对那些会损害其他类型电源设备的电气瞬态来说,这些系统也很易遭受同样的损害。[1-2]

在 PoE 设备中,供电设备 (PSE) 将电源通过以太网线缆供应到用电设备 (PD) 中。如图 1 所示,通过以太网线缆数据通道所用的两条双绞线对的共模电压差进行供电。通过使用额外的备用双绞线对,可以提供更多的电力。PoE 的应用范围很广,其中包括办公和工业网络等环境。以太网线缆或设备通常为室内使用,但是也可以用于室外应用。

图1、在本单端口 PoE 应用例子中,通过以太网线缆的信号对实现了电源供电;而通过备用双绞线对实现了更多电力供应。

PoE 应用中的瞬态

当前已开发了许多标准,对不同应用中的瞬态过压环境进行模拟或仿真。例如,根据 IEC 瞬态抗扰度标准,瞬态可以分为以下三大类:

IEC 61000-4-2:静电放电 (ESD);

IEC 61000-4-4:电气快速瞬态/脉冲群 (EFT);

IEC 61000-4-5:浪涌。

这些 IEC 标准也定义了应用于每一瞬态类别的抗扰度测试方法,并且它们还向瞬态抑制组件的厂家提供了一些符合特定组件特征的标准化波形和过电压电平。[3]

静电放电 (ESD)

ESD 是由两种绝缘材料接触、分开而引起的电荷累加造成的;当带电体接近另一个电位较低的物体时,就会引起相应的能量释放。例如,当人走过地毯时,就可以产生超过 1.5kV 的电荷。

ESD 是一种共模电气事件,并且是通过电气路径,从一个元件到另一个元件的放电现象,最后以外壳接地结束。清楚地确定电流路径,并确保其对敏感电路不会造成损害是一项很重要的设计指南。一个更好的选项就是为放电电流提供一个替代放电路径,以绕过该敏感电路。

IEC 61000-4-2 标准模拟了来自持有金属物体的人的 ESD 事件,称为人体金属模型 (HMM),可以分为直接接触放电(接触放电)或接近放电(空气放电)。表 1 列出了接触模式下的 ESD 发生器的波形参数,且在该模式下上升时间小于 1ns。总的电流脉冲持续时间大约为 150ns。

表 1、IEC 61000-4-2 波形参数。

另一个威胁因素是线缆放电事件。当以太网线缆充电,并放电到与该线缆相连的一个电路中时,就会发生线缆放电事件。线缆也能通过摩擦带电(例如,将线缆在地毯上拖曳)或通过感应(例如,来自持有线缆的带电人体)的方式进行充电。目前还未确定用特定的测试方法来定义线缆放电的标准。绝大多数的厂商都使用内部线缆放电事件 (CDE) 对设备 (setup) 进行测试以对他们的设计进行评估。极少数人认为只要通过 IEC 等级 4 测试,就已足够对此类放电进行保护了。

不过,那种认为只要设备通过 IEC 61000-4-2 等级 4 放电测试,就可以通过 CDE 测试的看法,之所以不是不变的真理,是因为两个测试中所用的带电电容有很大区别,即 IEC ESD 为 150 pF,而 CDE 的电容则要大的多,这取决于所用线缆长度以及线缆相对地面的高度。在集中式电容 (lumped capacitance) 之外,也有来自传输线路的分布式电容。CDE 中的放电通常会比 IEC 等级 4 中的放电释放更多的能量到所测设备中。

声明: 本文转载自其它媒体或授权刊载,目的在于信息传递,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责,如有新闻稿件和图片作品的内容、版权以及其它问题的,请联系我们及时删除。(联系我们,邮箱:evan.li@aspencore.com )
0
评论
  • 相关技术文库
  • 硬件
  • 原理图
  • 信号完整性
  • EMI
  • TVS管在通信电路的防护应用

    TVS管(Transient Voltage \x0aSuppressor),直译过来就是瞬态电压抑制器,在电磁兼

    昨天
  • EEROM和EPROM的性能/应用区别

    EEPROM&EPROMEEPROM是指带电可擦可编程只读存储器,是一种掉电后数据不丢失的存储芯片,EEPROM可以在电脑上或专用设备上擦除已有信息,重

    昨天
  • EMC相关基础知识

    从本文开始将围绕“开关噪声-EMC”这一主题,对开关电源相关的EMC及其对策等进行解说。计划先介绍EMC相关的基础知识,然后再探讨噪声对策相关的内容。第一篇将以

    昨天
  • 6Gbps双通道单信道SATA转接驱动器

    日前,德州仪器(TI)宣布推出一款在目前可用6Gbps转接驱动器/均衡器中具有最低工作功耗与最低自动低功耗(ALP)模式的双通道单信道SATA转接驱动器及信号调

    昨天
  • 继电器驱动电路的保护设计

    在开始选择继电器驱动的时候,习惯性选择现有的集成芯片,比如NUD3126和NUD3124,没有仔细想过为什么要选用它们,是否可以选择分立的三极管或者达林顿管。这

    昨天
  • 白光LED模组驱动电路设计方案

    由于当前温室效应和能源危机的影响,使得人们对节能技术越来越关注。LED照明具有节能、寿命长等优点,LED照明技术作为新型绿色照明技术,目前的应用日趋广泛。LED

    昨天
  • 基于AP3605设计的典型白光LED驱动电路解析

    小尺寸的LCD显示模块早已成为手持式数码产品的重要组成部分,随着消费者对视觉方面要求的提高,LCD显示模块的设计变得越来越重要。如何在1.8寸至2.8寸的LCD

    昨天
  • 新型LED驱动器集成电路HV9925的主要参数及功能

    HV9925是Supertex公司2006年推出的一款新型LED驱动器集成电路。其实质上是一个高输入电压的DC/DC转换器,市电(85~264Vac)经全波整流

    昨天
  • 信号完整性效应的经验法则

    随着现代数字电子系统突破1GHz的壁垒,PCB板级设计和IC封装设计必须都要考虑到信号完整性和电气性能问题。凡是介入物理设计的人都可能会影响产品的性能。所有的设

    前天
  • 可降低变压器的漏感和尖峰电压的RC电路

    开关电源设计中,我们常常使用到一个电阻串联一个电容构成的RC电路,RC电路性能会直接影响到产品性能和稳定性。本文将为大家介绍一种既能降低开关管损耗,且可降低变压

    前天
  • 基于DSP+IPM硬件结构的变频调速系统设计方案

    引言变频调速技术广泛应用于工业领域。随着电力电子控制技术及元器件的不断发展,变频调速系统的集成度、智能化程度越来越高,硬件构成也越来越紧凑、简单。DSP(数字信

    02-06
  • 数码相机闪光灯的驱动控制电路设计

    在光线较弱的条件下,胶卷或数码摄影的高端设备需要氙气闪光灯管来进行拍摄。氙气闪光灯管可提供瞬间的高强度光源,在对较远处、高速移动或弱光条件下的物体进行拍摄时,这

    02-06
下载排行榜
更多
广告