凌特POE電源方案低電壓?jiǎn)?dòng)的經(jīng)驗(yàn)案例

1、凌特POE電源方案低電壓?jiǎn)?dòng)的經(jīng)驗(yàn)案例關(guān)鍵詞：LTC4278電流感應(yīng)欠壓鎖定低電壓?jiǎn)?dòng)一、背景描述在MG3500平臺(tái)三軸向高清IP半球上，使用LTC4278芯片作為電源板主芯片。電源板主要實(shí)現(xiàn)12V-DC、24VAC、POE供電輸入，12V-DC輸出的功能，以此來(lái)為整個(gè)系統(tǒng)供電。LTC4278是一顆支持IEEE 802.3AT的PD控制芯片，同時(shí)支持低電壓輔助電源輸入，實(shí)現(xiàn)反激式DC/DC,能夠?qū)崿F(xiàn)輸入輸出的隔離，集中供電。二、問(wèn)題描述使用LTC4278電源板的三軸向高清IP半球在測(cè)試中發(fā)現(xiàn)設(shè)備不能滿足低電壓?jiǎn)?dòng)要求。在（DC11V、AC21V）供電時(shí)，設(shè)備不能正常啟動(dòng)；設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，供電電

2、壓降至（DC11V、AC21V），設(shè)備不能正常工作。按照上海地標(biāo)的供電要求：“攝像機(jī)的供電應(yīng)采用AC（24±2.4V）和DC （12±1.2V）的交直流自適應(yīng)等形式（注：即10%的裕量），其中網(wǎng)絡(luò)型攝像機(jī)還可支持POE供電方式” 。而公司2010年根據(jù)安防行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GA/T645-2006制定的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)是：“直流球機(jī)應(yīng)在DC(12±1.8)V的供電條件下正常工作。交流球機(jī)應(yīng)在AC(24±3.6)V的供電條件下正常工作。（注：即15%的裕量）”。三、問(wèn)題分析對(duì)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓降至（DC11V、AC21V）時(shí)，主芯片啟動(dòng)電源正常，但是GATE腳無(wú)輸出，

3、測(cè)量UVLO（欠壓鎖定）腳，發(fā)現(xiàn)電壓為零。調(diào)高電壓后，設(shè)備正常啟動(dòng)。初步確定設(shè)備進(jìn)行了欠壓鎖定保護(hù)。查閱DATASHEET，UVLO管腳的閾值為1.215V 1.265V，典型值是1.240V。如圖一，RA是根據(jù)LTC4278自身特性算出的典型值，不再調(diào)整。調(diào)整RB可改變欠壓鎖定的閾值。分析原理圖設(shè)計(jì)，RA取220K，RB取33K，則設(shè)置的欠壓鎖定值是1.24 ×（220+33）/33=9.5V。如果是按照UVLO的上限1.265V來(lái)計(jì)算則是9.7V。考慮外加的直流電壓要減去輸入線上的壓降（約0.3V）和板上兩個(gè)整流二極管的壓降（約1V），所以實(shí)際的啟動(dòng)電壓要達(dá)到約11V。圖一、LT

4、C4278的UVLO原理更改欠壓保護(hù)點(diǎn)，即增大RB可以實(shí)現(xiàn)更低輸入電壓下工作。設(shè)最低允許電壓為9V，則（9-1-0.3）V=1.265V×（220+RB）/ RB,計(jì)算得出RB=43K,取標(biāo)稱(chēng)系列阻值47K。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，設(shè)備在10.8V能夠正常啟動(dòng)，正常運(yùn)行。但是當(dāng)接通網(wǎng)絡(luò)視頻時(shí)，設(shè)備不能正常運(yùn)行。分析為在接通網(wǎng)絡(luò)視頻時(shí)，負(fù)載加大，導(dǎo)致輸出電流變大。進(jìn)而分析相關(guān)電流參數(shù)。查閱DATASHEET， LTC4278開(kāi)關(guān)電流限制最大的VSENSE+電壓范圍是88mV 110 mV，典型值是98 mV，且有RSENSE=VSENSE/IPK。分析原理圖設(shè)計(jì)，我們的RSENSE選用3個(gè)250

5、m電阻并聯(lián)，則RSENSE=250 m/3=83 m。取VSENSE+=88mV，則我們?cè)O(shè)備峰值電流被限制在IPK= VSENSE/RSENSE=88mV/83 m=1A。因?yàn)殚_(kāi)關(guān)電流近似三角波，則平均電流只有I=IPK/2=0.5A。設(shè)備整機(jī)正常運(yùn)行的電流約為0.5A。但設(shè)備在運(yùn)行中，如果輸入電壓降低，導(dǎo)致輸出電壓降低，為了保持驅(qū)動(dòng)能力，GATE腳的脈沖占空比會(huì)增大，開(kāi)關(guān)電流會(huì)增大，則會(huì)超過(guò)0.5A，超出設(shè)計(jì)要求，引起設(shè)備重啟。圖二、LTC4278的電流SENSE原理四、解決方案重新選擇電流感應(yīng)電阻，設(shè)允許最大平均電流為0.8A。考慮40%裕量，則IPK=（0.8*2）*（1+40%）=2.

6、2A，RSENSE=VSENSE+/IPK=88mV/2.2A=40 m，考慮電阻的10%誤差，RSENSE=40/（1+10%）= 35m。不更改PCB設(shè)計(jì)，使用三個(gè)電阻并聯(lián)設(shè)計(jì)，這樣也可以減小并聯(lián)等效電感，減小每個(gè)電阻的電流，進(jìn)而減小每個(gè)電阻的功率要求。實(shí)際選用3個(gè)100 m電阻并聯(lián)。另外要注意的是，工作電壓越低，前面的整流橋的電流會(huì)越大，此時(shí)需要評(píng)估重新設(shè)定的最低工作電壓下整流橋的溫升。更換電阻后，首先對(duì)設(shè)備分別用POE，24V交流，12V直流供電，烤機(jī)二周，未發(fā)現(xiàn)異常。降低啟動(dòng)電壓至11V直流，工作電流由0.5A上升至約0.6A，烤機(jī)后整流橋烤機(jī)溫度在50°，整機(jī)溫度羅略有上升，可以接受。進(jìn)一步降低啟動(dòng)電壓至10V直流，工作電流上升至約0.7A，設(shè)備較穩(wěn)定，完整溫度上升較快較高。降低啟動(dòng)電壓至9.0 9.5V直流，工作電流上升至約0.8A，設(shè)備12分鐘就會(huì)重啟或斷電。此時(shí)已接近我們的設(shè)計(jì)極限。由測(cè)試記錄可以發(fā)現(xiàn)，隨著啟動(dòng)電壓降低，工作電流逐漸上升，總體功耗逐漸上升，發(fā)熱量逐漸增大，熱損耗逐漸增大。達(dá)到一定極限，欠壓鎖定和電流感應(yīng)將分別作用，保護(hù)設(shè)備。五、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)在原理圖設(shè)計(jì)中