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跟着以太网在联网范畴激增，在10/100和Gb端口上选用PoE(以太网供电)的体系也在敏捷添加。经过以太网电缆给长途设备供电的优点和本钱优势使许多运用(包含IP电话、数字视频监控、WLAN接入点及其他低压网络衔接的体系)得以完成。

典型的PoE体系运用供电设备(PSE)经过以太网双绞线把直流电压发送到长途受电设备(PD)。因为PoE体系常常遭到瞬态电压的要挟，在规划时需求考虑的重要问题之一，便是维护以太网物理层收发器(PHY)能够抵挡过压冲击。

在PoE运用增加的一起，以太网PHY的尺度也在敏捷缩小。现在，以太网PHY大多运用90nm技能制作，但芯片制作商行将推出选用65nm工艺技能制作的尺度更小的产品。现实标明，选用这些先进的制作工艺时，在CMOS上完成有用的芯片级ESD维护是不切实际的，因为芯片面积太小无法供给体系级鲁棒性，别的要完成有用的芯片级维护本钱也过高。为满意全球规范的要求、并确保体系的可靠性，时下依据以太网的体系规划越来越激烈地要求运用更好的片外电路维护。

瞬态电压要挟

以太网接口易于遭到各种瞬态过压事情的进犯，其间最常见的是静电放电(ESD)、电缆放电和闪电电涌。别的，在PoE体系中，经过双绞线传送直流功率会引进一些特有的由差分方法衔接引起的瞬态毛病。

ESD是一种速度十分快的瞬态脉冲。依据IEC61000-4-2规范给出的模型，ESD波形的上升时间为700皮秒到1纳秒，从脉冲峰值电流衰减到50%的脉冲持续时间为60纳秒。大的电流尖峰和瞬态进程中包含的能量或许会损坏硅芯片的亚微米输入结构。

在冲突带电效应或感应等惯例环境下，以太网电缆带电后会发生电缆放电(CDE)，或称为电缆静电放电(CESD)现象。把带电的电缆刺进体系接口是有风险的。现实标明，电缆经过以太网磁通道向以太网端口放电会构成几种不同方法的电涌。与ESD相相似，电缆放电电涌的上升时间很短(不到1纳秒)，但与ESD不同，其继发波形存在极性快速改变且持续时间较长的振动。关于以太网规划者来说，电缆放电波形中的能量会带来比人体静电放电更为严重的问题。

在网络衔接中，闪电电涌是一种常见的要挟。闪电冲击能够在以太网线上感生出或许会传送到以太网PHY的高压脉冲。与纳秒级的ESD事情不同，闪电电涌的持续时间为毫秒级。EMC业界用上升时间(毫秒级)、尖峰脉冲电流和下降时间来描绘这种脉冲。闪电冲击的能量比ESD等级的冲击大几个数量级。

PoE运用中的差分方法瞬态呼应

正如前面说到的，PoE接口的维护或许会特别具有挑战性，因为除了由ESD和电涌引起的瞬态进程之外，在衔接直流电源时，有几种常常发生的景象会在以太网传输线上引发差分电涌。这样天然会对PHY构成灾难性的毛病或难题，剧烈的冲击或许会损坏IC。

大多数PoE电路规划者会采纳某种方法的共模维护措施来维护PoE电路，常用的方法包含运用与地层相连的共模电容器、或跨接在电源两头的TVS瞬态电压按捺器，后者依托速度十分快的肖特基二极管把电流引向地。但是，许多规划者会过错地忽视差分方法维护。以太网差分对运用变压器、或许共模遏流把PHY与外部环境阻隔开来。变压器可对外部电压供给高水平共模阻隔，但不能对金属性的、或差分的(线到线)电涌供给维护。

如图1所示，PoE体系在差分对上存在+48V或-48V的电压。在信号线对中，这个直流电压是公有的，因而差分直流电压为0伏。但是，在一些状况下，接电或许会引进瞬态进程。



图1：典型的PoE电路。（供电设备(PSE)、受电设备、以太网电缆）

例如，当在供电设备和受电设备之间进行RJ-45衔接时，引脚接合或许不是同步发生的。在引脚接触到RJ-45时，或许会发生引脚1早于或晚于引脚2的状况。这样就会在该线对上发生一个48V的差分瞬态进程，从而损坏或损坏PoE电路的PHY。当用户在相同的电源端口把衔接从一个已供电设备切换到一个未供电设备时也会呈现相似的状况。当电源设备检测到已连上一个未供电设备时，供电设备在停止对前者供电时会存在推迟。在这种状况，功率可存在满足长的持续时间，引脚的非一起衔接构成一个48V的差分电压。这种景象导致的差分方法瞬态或许会损坏或危害PHY。

瞬态电压按捺(TVS)二极管

明显，因为PoE结构暴露在恶劣的环境要挟中，所以需求运用片外电路来进行维护。低压TVS二极管是老练的以太网收发器维护技能。这种二极管呼应速度快(亚纳秒级)、电容低且钳位电压低，十分适于用来抵挡各种瞬态电涌。

为了对PoE电路供给差分维护，有用的TVS二极管维护计划有必要能够钳住瞬态/电涌，且一起在接口上呈现为最小的负载电容。TVS应供给低钳位电压，并且，作为一个一般性规矩，线到线电容应不超越几个皮法。此外，作为PoE电路的一个共同要求，TVS装备有必要考虑在线对之间存在+/-48V的直流电压。因为在不同线对之间存在高直流电压，不能运用任何在线对之间构成电气途径的集成二极管阵列或桥式TVS器材。差分对之间有必要是电气阻隔的。



图2：针对PoE电路的瞬态电压维护。（RJ-45衔接器、Rclamp0524S、以太网PHY）

图2给出了一个运用Semtech公司RClamp0524S完成的用于抵挡差分方法瞬态的PoE TVS计划实例。在完成PoE维护电路时，把维护电路放在供电侧有一些优点：不只能够维护下流的功率开关电路，并且可防止瞬态电流流过变压器。因为任何附加的电感都会进步TVS二极管的ESD钳位电压，因而应该尽或许的让TVS接近衔接器。本例中的TVS阵列具有线间%&&&&&%较小的特性，因为这些二极管对在封装中是分隔的所以还能供给必要的线阻隔，以便阻隔差分对之间的48V电压。别的，图3所示的直通型(flow-through)布局降低了瞬态途径中的总电感并可给PCB布局带来便当。



图3：Rclamp0524S直通布线。