MAX5991A/MAX5991B：IEEE 802.3af 合規的高效受電設備

在以太網供電（PoE）系統中，受電設備（PD）的性能和效率至關重要。MAX5991A/MAX5991B 作為 IEEE 802.3af 合規的 Class 1/Class 2 受電設備，集成了 DC-DC 轉換器，為 PoE 系統提供了完整的電源解決方案。下面將從多個方面詳細介紹這款產品。

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一、產品概述

MAX5991A/MAX5991B 集成了 PD 接口和高效的 DC-DC 轉換器，外部元件數量少。同時，它還具備低壓差穩壓器、MPS、睡眠和超低功耗模式等功能。

1. PD 接口

通過單個外部電阻提供檢測和 Class 1/Class 2 分類簽名，集成隔離功率 MOSFET，具有 60mA（最大）浪涌電流限制和 321mA（典型）工作電流限制。

2. DC-DC 轉換器

采用峰值電流模式控制方案，輸入電壓范圍為 8.7V 至 60V，支持 1.3A 負載下高達 6.49W 的輸入功率。固定 430kHz 開關頻率，輕載時通過頻率折返提高效率。

3. 保護特性

具備輸入欠壓鎖定（UVLO）、過溫關斷、短路保護、輸出過壓保護和打嗝電流限制等功能，確保性能和可靠性。

二、產品特性與優勢

1. 高集成度

節省空間和物料清單成本，集成的 DC-DC 轉換器內置輸出電壓監控，能有效保護設備免受過載、輸出短路、輸出過壓和過溫等問題的影響。

2. 符合 IEEE 802.3af 標準

通過單個電阻設置 PoE Class 1/Class 2 分類，具備智能維持功率簽名（MPS），簡化了設計過程。

3. 輕載高效

睡眠和超低功耗模式以及頻率折返功能，降低了輕載時的功耗。

4. 寬輸入電壓范圍

8.7V 至 60V 的寬輸入電壓范圍，適應不同的應用場景。

5. 易于設計

3.2V 至 14V 可編程輸出電壓范圍，內部補償和固定 430kHz 開關頻率，方便工程師進行設計。

三、電氣特性

1. 絕對最大額定值

涵蓋了各個引腳的電壓、電流和功率限制，如 VDD 到 GND 的電壓范圍為 -0.3V 至 +70V 等。

2. 電氣參數

包括檢測模式、分類模式、功率模式等不同模式下的各種參數，如輸入偏移電流、分類電流、VDD 供電電流等。

四、工作模式

1. 檢測模式（1.4V < VDD < 10.1V）

提供簽名差分電阻，PSE 通過計算差分電阻來檢測 24.9kΩ 簽名電阻的存在。

2. 分類模式（12.6V ≤ VDD ≤ 20V）

根據 CLASS2 引腳設置，設備吸收 Class 1/Class 2 分類電流，PSE 通過測量該電流確定最大供電功率。

3. 功率模式（VDD ≥ VON）

隔離 MOSFET 導通，降壓調節器和 LDO 啟用，可處于喚醒、睡眠或超低功耗模式。

五、應用信息

1. 與墻式適配器配合使用

支持墻式適配器檢測，當檢測到墻式適配器時，內部隔離 MOSFET 關閉，設備從輔助電源獲取電力。

2. 調整 LDO 輸出電壓

通過連接 LDO_FB 到 VDRV 可設置 3.3V 預設電壓，也可使用電阻分壓器調整輸出電壓。

3. 調整降壓轉換器輸出電壓

通過改變反饋電阻分壓器的比例，可將輸出電壓設置在 3.0V 至 5.6V（MAX5991A）或 5.4V 至 14V（MAX5991B）之間。

4. 元件選擇

• 電感選擇：根據公式 (L=frac{V{OUT } timesleft(V{IN }-V{OUT }right)}{f{S} × V{IN } × L{I R} × I_{OUT(MAX) }}) 選擇合適的電感。
• VCC 輸入電容選擇：根據公式 (C_{INMIN }=frac{D × T{S} × I{OUT }}{V{IN- RIPPLE }}) 確定最小輸入電容值。
• 輸出電容選擇：考慮電容、ESR、ESL 和電壓額定值等參數，以確保 DC-DC 轉換器的穩定性和性能。

六、PCB 布局

PCB 布局對設備的性能至關重要。建議參考 MAX5991A EV 套件的布局，遵循以下原則：

• 輸入和輸出電容連接到功率接地平面，其他電容連接到信號接地平面。
• 電容盡量靠近 IC 及其對應引腳，保持功率接地平面和信號接地平面分離。
• 高電流路徑盡量短而寬，減少開關電流路徑的環路面積。
• 將 VDD、VCC 和 PGND 分別連接到大面積銅區，以幫助散熱。
• 確保反饋連接短而直接，反饋電阻和補償元件靠近 IC。
• 高速開關節點（如 LX）遠離敏感模擬區域（如 FB）。
• 在設備的 EP 焊盤上放置足夠的過孔，以有效散熱。

七、總結

MAX5991A/MAX5991B 憑借其高集成度、高效性和豐富的保護特性，為 PoE 系統中的受電設備提供了優秀的解決方案。工程師在設計時，需要根據具體的應用需求，合理選擇元件和進行 PCB 布局，以充分發揮該產品的性能優勢。你在使用這款產品的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗。