【应用】Central Semiconductor的CBRDFSH系列肖特基桥式整流器可增强PoE设备

时间： 2021-02-04 来源：Central Semiconductor

技术问答

以太网供电（PoE）已经成为现代网络中最方便、最高效的技术发展之一，在2003年通过IEEE802.3af进行标准化，允许通过PoE以太网交换机的一条以太网电缆传输电源和数据。这样，在无需电源和以太网交换机的情况下可以允许设备进行操作和数据通信。PoE系统由两种主要设备类型组成：电源供电设备(PSE)，如PoE交换机或PoE注射器；电源受电设备(PD)，如摄像机或智能照明集线器，最初的IEEE标准规定了从PSE到PD的功率额定值为15.4W，并已经过多次修订。PoE IEEE标准的最新修订是在2018年9月通过IEEE802.3bt type 4进行的，该标准规定了100W的电源额定值。

每个PoE PD都需要一个有效的桥式整流器输入级来校正电压极性，因为在典型以太网线上的最大电压差可以是±48V，差值相当于96V（最大值情况下）。专门针对这项应用，Central Semiconductor开发并发布了CBRDFSH 肖特基桥式整流器系列产品，非常适合用于PD输入电压极性校正。

CBRDFSH系列的最大压降低于标准的全波桥式整流器，这意味着正向导通损耗也相应降低。这是PoE系统的一个重要参数，因为可行的PDs的总数与PDs的总输入效率成正例。在任何一个网络上，更高的输入效率意味着PDs的可用性更强。该系列肖特基桥整流器具有100V的反向电压能力，非常适合于用在网络CAT传输线上的电压差。此外，这些设备还采用了Central Semiconductor公司新型、小轮廓的BR DFN封装技术，非常适合空间受限的PDs。

图1 CBRDFSH系列肖特基桥式整流器的外观

图2 带有PoE交换机和PoE注射器的工作原理框图

由于全波桥式整流器的输出电压极性与输入电压极性无关，所以该整流器常用于PD的输入级。这样可以确保在使用交叉电缆时，PD能够正确偏置。Central提供两种不同的正向整流电流额定值：1A和2A，反向电压额定值为100V。在这个额定电压下，这些肖特基桥式整流器与所有的48V PSE电源兼容，因为它们提供了全电压摆幅的校正范围。此外，这些设备适用于通过IEEE 802.3at、IEEE 802.3bt type 3和IEEE 802.3bt type 4对IEEE 802.3进行的电源修正。

根据PoE系统中使用的PSE的类型，电源从RJ45连接器的主引脚或备用引脚处引出。对于端跨系统，电源和数据都从以下主要引脚处引出：1、2、3和6。在构建新的PoE系统时，通常使用这个配置。对于中跨系统，数据来自主引脚，而电源从备用引脚：4、5、7和8引出。当PoE系统已经就位并且端口扩展是主要目标时，通常使用此配置。但是，由于这个原因，两个PD引脚的输入端都需要极性校正。从修订IEEE 802.3at开始，此要求成为PD的强制性要求，该修订指出，PD的输入级必须使用两个桥式整流器，每个输入引脚搭配一个桥式整流器。

在所有PoE系统中，PD处的可用功率始终低于PSE可以提供的功率。此外，在PoE系统运行时，更多的能量会以热量的形式散失。这使得在PoE应用中使用节能技术变得至关重要。使用Central的CBRDFSH设备的最大优势是正向压降低，这有助于降低PoE系统的功耗。对于PoE系统的功率分级阶段，低正向压降也是非常理想的。PSE提供两个电压脉冲给PD，并通过PD控制器内部的阻抗传递。然后，PSE记录流经PD控制器的电流，利用它来计算阻抗，然后将其用于确定功率等级。通过肖特基桥式整流器的大电流会造成功率分级时的精度问题。

表1 CBRDFSH系列与标准100V肖特基桥式整流器正向电压的对比

将瞬态电压抑制器（TVS）二极管用于电路保护也是一个重要的需要考虑的因素。应根据系统的额定电压进行电压的选择。室内应用至少需要400W的额定功率，室外系统需要更高的额定功率。Central的P4SMA，P6SMB和1.5SMC系列TVS二极管非常适合此要求。例如，一个48V室内PoE摄像机系统至少需要一个400W 58V TVS二极管。SMA封装中的Central Semiconductor的400W/58V P4SMA58A是理想的选择。

BR DFN封装优势

CBRDFSH系列的另一个重要优势是拥有薄型的封装设计。类似的桥式整流器设计仅在HD DIP中可用，典型的轮廓尺寸为2.7mm，而BR DFN封装的典型轮廓为1.2mm，比HD DIP薄54％。这是节省z轴方向空间的主要优势，可以以此优势来构建薄型的PD，特别有利于传感器和摄像机。此外，扁平的无铅封装可以增加PD中的功率和散热性能。 BR DFN与印刷电路板（PCB）之间有较大的接触面积，这使得CBRDFSH系列的散热效率得到了提升。

图4 两种封装对比图

结论

Central Semiconductor的CBRDFSH系列器件非常适合在任何功率等级，任何PoE供电设备中进行极性校正。CBRDFSH系列提供了十分出色的多合一解决方案，以降低功耗和封装高度，并可以提高电气和机械效率。无论是用于新应用还是要提高当前设计的效率，l CBRDFSH肖特基桥式整流器系列产品涵盖了团队现有设计工程师的智慧。

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