IEEE 802.3af準拠のシングルポート給電機器アプリケーション

はじめに

Power-over-Ethernet (PoE)技術によって、給電機器(PSE)と呼ばれるスイッチ/ルータやミッドスパンシステムは、データケーブルを経由して最大15Wの電力を供給することができるようになります。電力を受け取るシステムは受電側機器(PD)と呼ばれます。PSEとPDの交信方法を規定したIEEE 802.3af規格を満たすため、PSEは、PDに電力を供給する前に、PDを正しく検出して分類する必要があります。いったんPDに電力が供給されると、PSEはPDの切断を検知してケーブルへの電力供給を直ちに停止する必要があります。またPSEは、過電流と短絡の状態からケーブルとPDを保護することも必要となります。

PSEシステム用のシングルポート回路

必要な機能をすべて統合することで、MAX5922によってPSEシステムの設計が容易になります。以下の図1の回路は、PSE設計の全体を図示したものです。

図1. MAX5922パワーインジェクタの回路図

MAX5922A回路には、以下の機能があります。

• IEEE 802.3af準拠
• RJ-45データ入力ジャック(J1)
• RJ-45データ/電力出力ジャック(J1)
• +32V～+60Vの広い動作入力範囲
• 28V (±7%)のターンオン電圧
• 0.45Ωパワースイッチを内蔵
• 設定可能な受電側機器(PD)、検出、および分類
• 424mA (±6%)のプログラマブルな電流制限値
• 設定可能なステータス出力付きゼロ電流検出
• 分類ステータス出力
• ミッドスパンPSEアプリケーション用の検出衝突防止機能(エンドポイントのPSEアプリケーション用に構成可能)
• 緑色のLEDランプ(LED1)によるパワーグッドステータス出力
• ステータス出力による過電流/過昇温度保護
• タイムアウト/デューティサイクル制御付きフォルドバック電流制限
• ラッチまたは自動再始動フォルト管理を選択可能(JP1)
• 単一の押しボタンリセット(SW1)
• ESDとケーブル放電に対する耐性

MAX5922A回路は、ミッドスパンPSEとして構成され、シングルポートのミッドスパンパワーインジェクタとして使用されます。J1 RJ-45入力コネクタは、Ethernetのルータ/スイッチからデータを受信し、出力にデータをじかに転送します。回路は、J1 RJ-45出力コネクタのスペアペア(4、5、7、および8の各ピン)に48Vを挿入します。エンドポイントのPSEアプリケーションについては、DCAピンをDGNDに、出力電力を、PoE磁性を備えた信号ペアに接続してください。

有効なPDを正しく検出して分類すれば、この回路は自動的にPDの検出と分類を実行し、電力の出力をオンにします。CL0-2が分類の結果を報告します。PDの分類機能を無効にするには、CLASSピンをDGNDに接続してください。

J1への出力電流は424mA ±6%に制限されます。電流検知抵抗器R2の値を減らすと、それに応じて電流制限は増大し、逆の場合も同じです。出力が過負荷または短絡状態の場合、回路は電流源として機能し、出力電流を424mAに制限します。過負荷/短絡の状態が60ms以上続くようであれば、回路は出力をオフにします。JP1がストラップハイの場合(2と3の位置)、回路は自動的に再起動します。またJP1がストラップローの場合(1と2の位置)、回路はラッチをオフにします。

出力が十分にオンになると、POKがアサートされて緑色のLED (LED1)が点灯します。回路は出力の負荷電流を絶えず監視して、負荷切断(ゼロ電流検出)の有無をチェックします。負荷電流が7.5mA (typ)を下回り、その状態が350ms以上(typ)続くと、回路は出力をオフにし、アクティブローZC信号をアサートして、検出と分類を再開します。ZC_ENピンをDGNDに接続すると、負荷切断の検出機能はオフになります。

C4およびD2は、J1に加えられたESDとケーブル放電エネルギを吸収する保護デバイスです。これらは、出力短絡が生じた後にMAX5922が出力をオフにするときの誘導性キックバック電流のクランプにも使用されます。図2はMAX5922のPCBレイアウトを、表1は部品表を示しています。

図2. 回路のPCBレイアウト

表1. MAX5922回路の部品表