MAX5953A/MAX5953B/MAX5953C/MAX5953D：IEEE 802.3af PD接口與PWM控制器的卓越之選

在以太網(wǎng)供電（PoE）系統(tǒng)中，受電設(shè)備（PD）的穩(wěn)定供電和高效控制至關(guān)重要。Maxim推出的MAX5953A/MAX5953B/MAX5953C/MAX5953D系列產(chǎn)品，集成了完整的電源IC解決方案，為PD的設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)大的支持。下面，我們就來深入了解一下這些產(chǎn)品。

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一、產(chǎn)品概述

MAX5953A/MAX5953B/MAX5953C/MAX5953D完全符合IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)，為PoE系統(tǒng)中的PD提供了檢測簽名、分類簽名以及集成隔離開關(guān)，并具備可編程浪涌電流控制功能。同時(shí)，它們還集成了一個(gè)電壓模式PWM控制器和兩個(gè)功率MOSFET，采用雙開關(guān)電壓鉗位DC - DC轉(zhuǎn)換器配置。

二、關(guān)鍵特性

（一）受電設(shè)備接口

1. 全面集成的IEEE 802.3af兼容接口：提供PD檢測和可編程分類簽名，在檢測階段保證泄漏電流偏移小于10μA，確保了檢測的準(zhǔn)確性和低功耗。
2. 集成MOSFET用于隔離和浪涌電流限制：在檢測和分類期間提供PD隔離，可編程電流限制防止上電時(shí)的高浪涌電流。
3. 可編程欠壓鎖定（UVLO）：MAX5953A/MAX5953C具有可調(diào)的UVLO閾值，默認(rèn)值符合802.3af標(biāo)準(zhǔn)；MAX5953B/MAX5953D具有較低且固定的UVLO閾值，適用于一些舊的預(yù)802.3af電源設(shè)備。

（二）DC - DC轉(zhuǎn)換器

1. 高效的雙開關(guān)功率IC：采用電壓鉗位拓?fù)?，可?shí)現(xiàn)存儲(chǔ)的磁化和漏電感能量的完全恢復(fù)，提高了效率和可靠性。
2. 寬輸入電壓范圍：支持11V至76V的輸入電壓，輸出功率可達(dá)15W，滿足多種應(yīng)用需求。
3. 豐富的保護(hù)功能：包括UVLO、過溫關(guān)機(jī)和短路保護(hù)等，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
4. 同步整流：集成超前信號(hào)用于次級(jí)側(cè)同步整流，效率超過90%，開關(guān)頻率可達(dá)500kHz，允許使用更小的外部磁性元件和電容器。

三、電氣特性

（一）受電設(shè)備接口特性

在檢測模式下，輸入偏移電流小于10μA，有效差分輸入電阻為550kΩ。在分類模式下，不同的分類電流可通過連接不同阻值的RRCLASS電阻來設(shè)置。在功率模式下，工作電源電壓可達(dá)67V，工作電源電流在0.4 - 1mA之間。

（二）DC - DC控制器特性

輸入電源范圍為11V至76V，PWM頻率為250kHz，最大PWM占空比為47%。內(nèi)部功率FET的導(dǎo)通電阻為0.4Ω，關(guān)態(tài)泄漏電流在 - 5至 + 10μA之間。

四、典型應(yīng)用電路

文檔中給出了RJ - 45連接器、PoE磁性元件和輸入二極管橋的電路，以及典型的應(yīng)用電路示例，包括 - 48V輸入的反激式轉(zhuǎn)換器和正激式轉(zhuǎn)換器。這些電路展示了MAX5953A/MAX5953B/MAX5953C/MAX5953D在不同應(yīng)用場景下的使用方法。

五、工作模式

（一）檢測模式（1.4V ≤ VIN ≤ 10.1V）

在此模式下，電源設(shè)備（PSE）施加1.4V至10.1V的電壓，通過計(jì)算?V/?I來確保25.5kΩ簽名電阻的存在。此時(shí)，MAX5953A/MAX5953B/MAX5953C/MAX5953D的大部分接口電路處于關(guān)閉狀態(tài)，偏移電流小于10μA。

（二）分類模式（12.6V ≤ VIN ≤ 20V）

PSE根據(jù)PD的功耗對(duì)其進(jìn)行分類，通過連接從RCLASS到VEE的外部電阻RRCLASS來設(shè)置分類電流。

（三）功率模式

當(dāng)VIN高于欠壓鎖定閾值（VUVLO,ON）時(shí)，IC逐漸開啟內(nèi)部n通道MOSFET Q1，通過控制柵極充電電流來限制浪涌電流。當(dāng)Q1的漏極與源極電壓差在1.2V以內(nèi)且柵源電壓高于5V時(shí)，MAX5953A/MAX5953B斷言PGOOD輸出，MAX5953C/MAX5953D斷言PGOOD輸出。

六、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）欠壓鎖定設(shè)置

對(duì)于PD接口，可通過外部電阻分壓器調(diào)整UVLO閾值。對(duì)于DC - DC轉(zhuǎn)換器，可通過連接PGOOD到DCUVLO確保PD接口準(zhǔn)備就緒，并通過外部電阻分壓器設(shè)置DCUVLO閾值。

（二）浪涌電流限制

IC通過恒定電流源對(duì)內(nèi)部MOSFET的柵極充電，利用漏極 - 柵極電容限制電壓上升速率，從而限制浪涌電流。還可通過增加從GATE到OUT的外部電容進(jìn)一步降低浪涌電流。

（三）軟啟動(dòng)

通過在CSS和GND之間連接外部電容CCSS來編程軟啟動(dòng)，防止輸出電壓過沖。

（四）振蕩器設(shè)置

通過連接從RTCT到REGOUT的電阻和從RTCT到GND的電容來外部編程振蕩器，PWM頻率為RTCT頻率的一半，占空比為50%。

（五）集成故障保護(hù)

通過連接從FLTINT到GND的電容來編程忽略瞬態(tài)過流條件的時(shí)間，當(dāng)VFLTINT達(dá)到2.7V時(shí)，電源供應(yīng)關(guān)閉；通過連接高值泄放電阻使電容放電，當(dāng)VFLTINT降至1.9V時(shí)，電源供應(yīng)重新啟動(dòng)。

七、應(yīng)用示例

文檔中給出了兩個(gè)設(shè)計(jì)示例，一個(gè)是具有三輸出反激式DC - DC轉(zhuǎn)換器的PD，另一個(gè)是具有非隔離降壓（buck）轉(zhuǎn)換器的PD，為工程師提供了實(shí)際應(yīng)用的參考。

八、布局建議

在布局設(shè)計(jì)中，所有承載脈沖電流的連接必須盡可能短且寬，并使用接地平面作為返回路徑，以減少電感和輻射EMI。同時(shí)，要保持接地平面的完整性。

MAX5953A/MAX5953B/MAX5953C/MAX5953D系列產(chǎn)品以其豐富的功能、高效的性能和可靠的保護(hù)機(jī)制，為PoE系統(tǒng)中的PD設(shè)計(jì)提供了優(yōu)秀的解決方案。工程師們?cè)谠O(shè)計(jì)過程中，可根據(jù)具體需求合理選擇和應(yīng)用這些產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、高效的電源供應(yīng)。你在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過類似產(chǎn)品的使用問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。