niedziela, 12 stycznia 2020

[0] PCB - Moduł POE

W tym poście chciałbym opisać sposób wykonania POE na płycie PCB w oparciu o gotowe moduły od firmy Silvertel.


Opis Modułu:


Ja wykorzystuje moduł AG9712-S (Datasheet). Układ pozwala na uzyskanie napięcia wyjściowego 12V oraz maksymalnej mocy wyjściowej 12 watów. Dla standardu POE można z niego wygenerować maksymalny prąd o wartości 350mA.


Wybrany prze zemnie układ nie posiada mostków wbudowanych na module. Można to rozwiązać przez wybranie wersji która to posiada  (oznaczenie 2BR). Jednak ja wybrałem układ w którym należy je umieścić bezpośrednio na płycie. Oznacza to, że na mostki dostarczamy napięcie z wtyczki od kabla Ethernetowego (48V). Następnie z mostków podłączone jest napięcie pod moduł POE. Na wyjściu otrzymujemy napięcie 12VDC.


Opis wyprowadzeń :


  • 1 - VIN+ - Podpięcie pod V+ wyjściowe z mostka,
  • 2 - VIN- - Podpięcie pod V- wyjściowe z mostka,
  • 3 - VIN+ - Podłączone wewnętrznie pod V+,
  • 4 - VIN- - Podłączone wewnętrznie pod V-,
  • 5 - IC - Nie podłączać,
  • 6 - NC - Nie podłączać,
  • 7 - - VDC - GND, 
  • 8 - +VDC - Wyjście dodatnie z regulatora DC/DC,
  • 9 - ADJ - Dopasowanie napięcia wyjściowego przez podpięcie linii przez rezystor do +VDC lub -VDC,
  • 10 - IC - Nie podłączać.

Dodatkowa filtracja:


W celu odpowiedniej filtracji napięcia wyjściowego można skorzystać z dwóch technik filtracji. W pierwszej wykorzystywane są same kondensatory. Jeden 470uF oraz dwa 10uF.

Druga polega na umieszczeniu dodatkowo cewki filtrującej. Dzięki niej uzyskujemy filtr LC w układzie. Pozwala to na znaczące zredukowanie drgań napięcia wyjściowego.



Dodatkowe zabezpieczenie napięcia wejściowego:


Tutaj należy zastosować jednokierunkową diodę TVS pozwalającej na ochronę układu przed skokami napięcia ponad 80V. Producent w dokumentacji rekomenduje diodę SMAJ58CA dla zabezpieczeń do 400W na 1ms.


Należy pamiętać, że zabezpieczenie przez przegrzaniem układu jest dostępne tylko w modelu FL. Co oznacza, że w przypadku cięższych warunków temperaturowych należy pomyśleć o dodatkowym chłodzeniu.

Zabezpieczenie EMC:


W celu dodatkowej filtracji można wykorzystać koraliki ferrytowe np. MMZ2012S102A. Montaż zgodnie z obrazkiem poniżej.


Gdy same koraliki to za mało należy dołożyć kondensatory pomiędzy napięcie wejściowe a wyjściowe (1nF do 10nF). Ponieważ są one pomiędzy warstwą izolacyjną muszą zapewniać działanie dla wartości przynajmniej 1500 VDC w teście impulsowym. Dla bezpieczeństwa lepiej zastosować kondensatory na wartości np 2000V.


Projekt Schemat:


Poniżej część schematu dla projektu z obsługą POE.

Poniżej złącze ETH wraz z zewnętrznym transformatorem. Ze złącza oraz z linii transformatora podawane jest napięcie wejściowe POE na mostki prostownicze. Linia 15 oraz 10 z transformatora są oddzielone od masy kondensatorami. Co zapewnia barierę izolacyjną w przypadku wystąpienia dużych skoków napięć.


Napięcie wejściowe z gniazda ETH przechodzi następnie na mostki prostownicze.


Kolejnym etapem jest dioda zabezpieczająca, filtracja oraz główny moduł POE. Ostatnim etapem jest filtracja napięcia z przetwornicy DC/DC. 


Projekt PCB:


Zalecenia producenta odnośnie projektu PCB:




Tutaj najważniejszym elementem jest utrzymanie odpowiednich dystansów dla warstwy izolacyjnej.
W celu polepszenia parametrów temperaturowych należy zastosować duże powierzchnie masy jak i zasilania w okolicach modułu. Pozwoli to znacznie lepiej odprowadzić ciepło z układu.

Opisywany prze zemnie moduł nie grzeje się jakoś znacząco i tutaj nie powinno być większych problemów z odpowiednim utrzymaniem temperatury. Znacznie więcej wysiłku w tym przypadku należy poświęcić gdy wykorzystuje się mniejsze moduły z tej rodziny np. AG9900 lub AG9800.

Linki do stron producenta:

Autor: o
Etykiety: ,