以太网供电利器,PoE芯片应用芯片TPS2378, LMR38020

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传统连接到以太网的设备需要使用以太网数据传输线和用于供电的电源线两种。终端设备如果安装在距离地面较高的位置时,难有合适的电源插座,因此限制了终端设备的部署方式。以太网供电技术(PoE,Power over Ethernet)解决了这个困境,PoE能够将数据线和电源线在同一根网线上传输,可靠供电的距离最长可达100米。通过这种方式可以有效解决网络摄像头、IP电话、刷卡机等终端的电源供电,不需要考虑室内电源系统的布线问题。

今天平台君就要为大家介绍一套PoE设备的供电方案套装,TPS2378协议芯片与LMR38020降压电源芯片。

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无线接入点电源系统示意图

无线接入点系统接收PoE标准的直流电压44~57V,在协议芯片前放置TVS管以符合雷电浪涌冲击要求,再接入极限耐压为100V PoE接口协议芯片,通过LMR38020降压变换到5V,

<think>好的,用户问超级电容是否可以给芯片内部的Buck或者DCDC供电。首先,我需要回顾一下超级电容的特性。超级电容以高容量和快速充放电著称,但电压通常较低,单体大约2.7V。而Buck或DCDC转换器通常需要一定的输入电压范围,可能需要升压或者多级转换。 接下来要考虑应用场景。比如在断电保护或瞬时大电流需求的情况下,超级电容可以作为临时电源。例如,当主电源突然断开时,超级电容能短暂维持DCDC的输入,保证系统正常关机或数据保存。这时候,超级电容需要足够容量来支撑所需时间和功率。 另外,电压匹配是关键。如果DCDC的最低输入电压高于超级电容的工作电压,可能需要多个超级电容串联,但串联会减少总容量并需要均衡管理。或者使用升压电路,但这可能增加系统复杂性和能量损耗。 还要考虑充放电管理。超级电容的充电需要限流,防止过大的冲击电流损坏电源。放电时,电压会逐渐下降,DCDC需要在较宽的输入电压范围内工作,或者有稳压措施来保持输出电压稳定。 实际应用中,像TI或Maxim可能有相关方案,使用超级电容作为备用电源,搭配专用的充电IC和电压转换电路。需要查阅具体芯片的规格书,确认输入电压范围和瞬态响应能力。 最后,总结优缺点。超级电容适合短时、高功率需求,但能量密度低,不适合长时间供电。设计时需综合考虑电容容量、电压转换效率以及系统成本。</think>超级电容可以为芯片内部的**Buck或DCDC电路供电**,但其应用需满足**电压匹配**和**能量需求**条件,以下是具体分析: --- ### 一、 **可行性分析** | **条件** | **说明** | |----------------|-------------------------------------------------------------------------| | **电压范围** | - 超级电容单体电压通常为$2.7V$(如Maxwell 2.7V/3000F)<br>- 若DCDC输入要求较高电压(如5V/12V),需通过**串联超级电容**或搭配**升压电路**(如TPS61099) | | **能量需求** | - 需计算供电时长:$t = \frac{C \cdot (V_{初始}^2 - V_{截止}^2)}{2P}$<br> ($C$=电容值,$P$=负载功率,$V_{截止}$=DCDC最低输入电压)<br>- 例如:$C=10F$, $V_{初始}=5V$, $V_{截止}=3V$, $P=1W$ → 可供电约$40秒$ | | **动态响应** | 超级电容响应速度(毫秒级)远快于电池,适合补偿DCDC输入端的**瞬时电压跌落**。 | --- ### 二、 **典型应用场景** 1. **断电续供** - 主电源断开时,超级电容通过DCDC维持核心电路运行(如MCU、RAM),实现数据保存: $$ V_{out} \cdot I_{load} \cdot t \leq \frac{1}{2}C(V_{max}^2 - V_{min}^2) $$ - **案例**:SSD硬盘掉电保护中,超级电容+TPS63020 Buck-Boost为NAND控制器供电$50ms$。 2. **峰值功率辅助** - 当DCDC输入端无法提供瞬态大电流时(如无线模块发射信号),超级电容直接并联在DCDC输入侧,抑制电压波动。 - **布局关键**:超级电容需尽量靠近DCDC输入引脚(PCB走线电感<$10nH$)。 3. **能量回收供电** - 在能量采集系统(如太阳能、振动发电)中,超级电容储存不连续能量,通过DCDC稳定输出至负载。 - **拓扑示例**: ```plaintext 能量源 → 整流电路 → 超级电容 → Buck/DCDC → 负载 ``` --- ### 三、 **设计挑战与解决方案** | **问题** | **解决方法** | |------------------------|-----------------------------------------------------------------------------| | **电压不匹配** | - 多超级电容串联(需加均压电阻或主动均衡IC,如LTC3350)<br>- 搭配Buck-Boost电路(如TPS63060) | | **容量衰减** | 选择低ESR(<10mΩ)超级电容,避免充放电发热导致寿命下降 | | **充电管理** | 使用恒流限压充电IC(如LTC3225),防止浪涌电流损坏电源 | | **静态功耗** | 在待机场景中,需选择低静态电流的DCDC(如TPS62840,$I_q=60nA$) | --- ### 四、 **实际案例参考** 1. **TI参考设计 TIDA-01022** - 使用$6\times 500F$超级电容(总$15V/83.3F$) + TPS61094升压至$12V$,为工业传感器供电$30秒$。 2. **汽车电子域控制器** - 超级电容组($14V/50F$) + LMR33630 Buck转换器,在点火瞬间维持CAN总线通信供电。 --- ### 五、 **总结** - **适用场景**:短时供电(秒级)、瞬态功率补偿、能量回收系统。 - **不适用场景**:长时间持续供电(需配合电池使用)。 - **设计要点**:电压匹配、容量计算、低ESR选型、充电管理。 通过合理设计,超级电容+DCDC组合可显著提升系统对**突发断电**或**瞬态负载**的鲁棒性。
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