O napájení po ethernetové síti jste se již na stránkách HW serveru mohli dočíst. Praktická aplikace standardu IEEE 802.3af je však v současné době spíše snem, přestože jsou již na trhu levné specializované součástky určené zvláště pro tyto aplikace. Jednou z nich je právě MAX5922 - jednoportový budič PD (Power Devices) s integrovaným výkonovým spínačem MOSFET pracující v rozsahu napětí 32 až 60 V. Je speciálně určen pro použití v napáječích PSE (Power-Sourcing Equipment) pro Power Over Ethernet.

Typické aplikace

• Power-Sourcing Equipment (PSE)
• Power-Over-LAN/Power-Over-MDI(Media-Dependent Interface)
• IP telefonie
• Jednoportové napájecí adaptéry
• Midspan Power Injector
• Switche a routery s napájením linky

Základní vlastnosti

• Plně vyhovuje IEEE 802.3af.
• Široký rozsah vstupních napětí +32 až 60 V.
• Detekce napájeného zařízení a třídy.
• Programovatelný proudový omezovač.
• Detekce nulového odběru.
• Vstupní logické signály slučitelné s CMOS 1,8 V až 5 V.
• Oddělená analogová a digitální zem.
• Signalizace stavu Power Good.
• Nadproudová a teplotní ochrana s indikací stavu.
• Proudový omezovač s průběžným monitorováním.
• Automatické znovuspouštění při chybovém stavu.
• MOSFET spínač s vnitřním odporem 0,45Ω.
• 28pinové pouzdro TSSOP.

MAX5922 plní všechny funkce stanovené pro zařízení PSE specifikací IEEE 802.3af včetně detekce připojeného koncového zařízení (PD), detekce napájecí třídy a nadproudových, přepěťových a podpěťových ochran. Navíc disponuje obvody detekce jiných PSE napájejících stejné PD (v případě, kdy je PSE vkládán mezi dva ethernetové prvky, z nichž jeden již PSE obsahuje) a odpojovačem vstupu na základě této detekce.

Detekce PD

V souladu se specifikací IEEE802.3af je prvním krokem při spouštění PSE detekce platného koncového zařízení (PD). Ta u MAX5922 probíhá ve dvou fázích, při kterých je na výstup Vout nejprve přiváděno zkušební napětí 4 V a po 88 ms pak 8 V, přičemž se souběžně měří proud tekoucí do zátěže. Pokud je identifikován 25kΩ odpor, představující podpis platného PD, a současně paralelní kapacita nepřekračuje 0,6 µF, je koncové zařízení považováno za platné a přistupuje se k detekci napájecí třídy. Na rozdíl od IEEE802.3af, která za platný podpisový odpor považuje rozsah 24,1-26,5 kΩ, MAX5922 pracuje s rozsahem 19,5-26,5 kΩ, čímž se snaží eliminovat vliv přechodových odporů a dlouhých vedení. V případě detekce jiného identifikačního rezistoru není povolen přechod do další fáze spouštění napájení linky a detekce PD se periodicky opakuje.

Jako referenční proud pro detekci PD je brán rezistor RRDT připojený mezi vývody RDT a AGND,který by měl nabývat hodnoty 18,2 kΩ s 1% tolerancí, případně doplněný o kondenzátor 680 nF eliminující nežádoucí šum. Jako ochrana zařízení, která nesplňují specifikaci IEEE802.3af, je maximální proud do zátěže omezen na 1,5 mA.

V případě použití MAX5922 v jiných aplikacích, než je Power Over Ethernet, je možné detekci PD deaktivovat připojením pinu DET_DIS na log. H.

Blokové schéma MAX5922

Detekce napájecí třídy

Jestliže je detekováno platné zařízení PD, přejde MAX5922 do režimu identifikace napájecí třídy PD (class), při kterém je zjišťováno, jaký maximální výkon, resp. proud PD vyžaduje, a podle toho jsou nastaveny nadproudové ochrany MAX5922. Během detekce třídy je vstupní napětí zvýšeno na 17,5 V a opět se měří proud tekoucí do zátěže. Jakmile je příslušná třída definována, jsou nastaveny nejen ochrany, ale rovněž logické výstupy CL0-CL2, které lze využít pro řízení napájecího zdroje (např. v případě, kdy je více PSE napájeno z jednoho zdroje) či třeba pro indikaci nastavené třídy. Externí rezistor RRCL 150 kΩ 1% připojený mezi vývody RCL a IN slouží jako referenční proudová hodnota.

Detekci napájecí třídy lze snadno vyřadit z činnosti připojením vývodu CLASS na log. L. V takovém případě je automaticky nastavena třída 0 (class 0) s max. povoleným výkonem 15,4 W.

Režim spouštění

Po detekování napájecí třídy a nastavení proudových ochran přechází MAX5922 do režimu postupného spouštění. V tomto režimu je postupně zvyšováno výstupní napětí až na provozní hodnoty s tím, že je souběžně monitorován nárůst napětí a proudu tak, aby nebyly překročeny hodnoty nárůstu dVOUT/dt = 100V/ms a dIOUT/dt = 35A/ms, což minimalizuje EMI.

Integrované ochrany

Jak již bylo zmíněno výše, obsahuje MAX5922 celou řadu ochran splňujících, ba dokonce rozšiřujících požadavky specifikace IEEE802.3af. Nadproudové ochrany tak sledují nejen okamžité maximální hodnoty odebíraného proudu, ale rovněž čas, po který jsou povolené hodnoty překračovány a pochopitelně také dlouhodobý proudový odběr. V případě překročených povolených hodnot je výstup uzavřen a MAX5922 znovu převeden do režimu detekce třídy, případně režimu detekce PD.

Vedle nadproudových ochran je MAX5922 vybaven rovněž teplotní ochranou. Ta se aktivuje při teplotě okolo 150° C, přičemž MAX5922 je vypnut nejméně do doby, kdy jeho teplota poklesne pod 120° C a teplotní ochrana znovu povolí opětovné spouštění napájení do PD. Současně je MAX5922 vybaven detekcí nulového odběru představujícího odpojený PD. V takovém případě je MAX5922 znovu převeden do režimu detekce PD.

Typické zapojení MAX5922

Jednotlivé teplotní a proudové ochrany lze aktivovat a deaktivovat pomocí příslušných vývodů MAX5922 a k dispozici jsou pochopitelně i logické výstupy v podobě otevřených kolektorů umožňující nejen snadné a rychlé odhalení problému, ale případně i informování o chybovém stavu nadřazeného zařízení, jako je například napájecí zdroj apod.

Závěr

MAX5922 představuje jednoduché a efektivní řešení při vývoji napáječů pro Power Over Ethernet. Díky široké podpoře specifikace IEEE802.3af a nízké pořizovací ceně umožňuje jednoduchou konstrukci vlastních PSE plně vyhovujících specifikaci pro PoE.

Více informací o MAX5922 naleznete v katalogovém listě nebo u českého distributora, firmy HT Eurep.

DOWNLOAD & Odkazy

• Katalogový list MAX5922 - max5922.pdf
   
• Domovská stránka dodavatele - www.hte.cz
• Domovská stránka výrobce - http://www.maxim-ic.com/