PoE系统实施浪涌保护的巨大益处
时间：09-20
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- 四 关键组件的参数
认真考虑以下保护电路中的每一个主要组件的关键参数是非常重要的。对于钳位二极管 D2 和 D4 而言，关键参数是指前向恢复时间、瞬态电流能力以及前向电压瞬态。TVS 二极管 D3 的关键参数是响应时间、电流处理能力以及低阻抗。只有当 D1 用于 AC 断接功能时，才要求 D3。
若考虑到更为严重的浪涌问题，比如 GR-1089-CORE 标准（楼宇间的雷电浪涌设计规范）中定义的浪涌，则 D2、D3（1500-W TVS）以及 D4 需要使用更为稳健的组件。负电压瞬态要求有肖特基二极管 D1，同时也需要 Bob Smith (BS) 终端或线路对接地电容器，因为最初的 ESD/EFT 瞬态是通过这些终端流向大地接地的。
其他的主要组件是铁氧体磁珠 FB1 和 FB2。这些组件提供了防止 C2 在高频率时将终端短路的阻断阻抗。48-V 总线 (100nF) 上的去耦电容器以及桥接 TPS2384 的 P 与 N 终端的电容器必须是低阻抗陶瓷电容器。C1 和 C2 必须非常靠近钳位二极管 D1 和 D2。48-V 总线 (D5) 上的 TVS 二极管通常的放置位置与 48-V 输入连接器靠得很近。所有的器件都必须是表面贴装封装形式的，并带有很低的寄生电感。
不管极性为正还是为负，保护组件均可避免瞬态电流进入 TPS2384 芯片的 N 到 RTN 路径，或 P 到 RTN 路径。不过，这些瞬态电流由于瞬态源的不同，可能会有不同的路径。图 4 和图 5 分别阐明了快速共模事件 ESD 或 EFT 的保护情况。
图 4、本图阐明了铁氧体磁珠和钳位二极管将正极ESD/EFT事件从TPS2384 芯片的P终端转移到底座接地的电流路径。
图 5、本图阐明了铁氧体磁珠和钳位二极管将正极ESD/EFT事件从 TPS2384 芯片的 N 终端转移到底座接地的电流路径。
在瞬态事件发生前，C1 和 C2 上的直流电压电平直接影响瞬态电流路径。在 ESD 或 EFT 模拟中，BS 终端与铁氧体磁珠一起在 ESD/EFT 抑制中发挥作用。此外，BS 终端还可用于 EMC 目的。这些电容器清楚地定义了 ESD 或 EFT 冲击时的最初路径。
模拟可以提供在不同瞬态事件中可能的电压大小的指示功能。线路对大地接地电容器上的最大可能电压是 1kV，这表明选择额定值为 2kV 的电容器是安全的。模拟还表明，应用 8-kV ESD 时，若同时存在 150-pF/330-HHM，则 BS 终端上 1-nF 电容器的电压将小于 100V。对于Class 2 事件来说，在浪涌测试中，施加到该电容器的最高电压是 1kV。同理，对于 10-nF 的电容器来说，200-V 的额定值也是安全的。不过，因为没有定义一个 ESD 线缆放电模型，因此还没有进行过此类模拟。对于四端口的 PSE 来说，图 6 显示了一款推荐使用的电路板布局，其符合先前所述的所有设计指南。
图 6、PSE PCB 板的设计遵循了提高电子系统稳健性的布局指南，以提高 ESD/EFT 事件保护能力。
很明显，D2、D4、D3、D1、C1、C2以及电源输入和 RJ-45 连接器必须靠得非常近，以使瞬态电流回路所占空间以及其生成的阻抗尽可能的小。在多端口应用中，推荐对每一组的两个或四个端口使用与 C1 一样的去耦电容器，并使每个电容的放置都靠近其相关组。为抑制器器件提供足够的铜箔面积以促进散热也是非常重要的。另外一个注意事项是以太网接口电路通常要求数据线路驱动电路要有数据线路保护器。不过，本文的重点是阐述用于 PoE 电路的保护技术。
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