全球網路管理解決方案的領導供應商都希望簡化下一代VoIP產品的電源轉換電路設計，為此，Power Integrations（PI）針對電話應用開發出一款分散式乙太網路供電（PoE）介面電路元件，能讓OEM廠商達成他們的設計與成本目標。

隨著具備PoE功能的集線器、路由器與交換器漸成市場上的標準設備，許多OEM廠商開始設計PoE的無線網路存取點、VoIP電話和保全系統閉路式攝影機，以便能透過連接至通訊網路的CAT-5電纜線取得電源。

乙太網路受電設備（Powered Devices）的DC/DC電源轉換電路必須將其電源需求傳送給供電設備（Power Sourcing Equipment；PSE），以讓供電設備能如(圖一)所示。透過電纜線提供適當電源，轉換器必須對電纜線傳來的電壓進行降壓及穩壓，同時容忍CAT-5乙太網路電源傳輸造成的線電壓降（特別是電源負載很大時），而這將產生幾個設計上的問題。

《圖一 透過電纜線提供適當電源》

簡單、可靠又符合成本效益的PD電源解決方案

在考量客戶為使介面與電源轉換電路設計，能支援Class2和3等受電設備所設定的元件用料成本目標之後，PI以其DPA-Switch高整合電源轉換IC系列之一的元件為基礎發展DC/DC電源轉換器設計，以便為客戶提供高可靠性的解決方案。DPA-Switch元件可以簡化設計流程，而分散式介面電路則能降低成本，它們的結合使得OEM廠商可在不犧牲產品功能性、可靠性和穩定性的情況下達成目標，而元件數量的減少有助於降低整體解決方案的成本，同時改善DC/DC電源轉換電路的額定MTBF和可靠性。

只需20美分成本的彈性化解決方案

設計人員只需幾顆分散的元件就能設計IEEE 802.3af相容的PD/PSE介面。以下介紹的解決方案不僅成本只需20美分，更具備靈活的彈性，只要改變一個電阻值就能讓受電設備自行分類為Class 0、1、2或3設備。

DPA-Switch系列IC將一個高頻功率MOSFET、一個脈衝寬度調變（PWM）控制器和多種保護功能整合為一顆CMOS晶片，能簡化DC/DC電源轉換電路的設計流程並減少元件數量。DPA-Switch系列可提供不同功率規格的MOSFET，只需變更使用的IC就能改變輸出功率。

為因應VoIP電話的應用需求，PI選擇該公司的DPA423P元件來設計DC/DC電源轉換電路。由於VoIP電話只需3.3V的輸出功率和最大僅2A的電流，因此PI採用返馳式（flyback）轉換器架構如(圖二)。以將成本減至最低。剛開始時，VR31和VR32會將裝置分類（Classification）和PWM電路關閉，直到特徵辨識階段（signature phase）成功完成為止。在完成特徵辨識之後，傳送到受電設備的電壓會上升直到齊納二極體VR31開始導通，接著定電流源會啟動以提供分類電流訊號讓供電設備讀取，其類別是根據R34的電阻值決定。等到裝置分類順利結束後，電壓會繼續上升並經由VR32電阻讓Q35導通，電源轉換電路也開始運作，而定電流分類電路可經由電阻R35關閉以減少耗電。

輸入電容會一分為二（C1和C2），以便形成簡單的pi（π）濾波器來濾除差模（differential mode）的傳導性電磁干擾。電阻R4和R6會降低MOSFET的內部限流值，並讓最大負載循環週期隨輸入電壓而調整，以提供真正的最大（輸出）功率限制。這種方法不僅可簡化轉換器的設計，同時也代表電壓和電流較小（30V、4A）的蕭特基二極體（Schottky diode）可使用於輸出整流器。此外，電阻R5會啟動U1的輸入電壓過低鎖定 （UVLO）和過電壓關機功能，而R21、R22、R23和Q20則會延長UVLO功能的停滯時間，以因應IEEE802.3af乙太網路電源應用可能出現的電壓驟降問題。

DPA-Switch還可提供自動重新啟動功能，只要輸出電壓超出穩壓範圍，就會將電源供應輸出功率限制在滿負載的4％左右，不必讓元件本身承擔VDD電源的功耗，能同時為電源供應和負載提供強大可靠的保護。

《圖二 轉換器架構》

結語

採用PoE技術的PD解決方案必須符合IEEE 802.3af標準的要求才能達到真正的普及化。PI提供的簡便PD設計已通過IEEE 802.3af權威機構—美國新罕布什爾大學操作互通性聯盟（University of New Hampshire Interoperability Consortium；UNH-IOC）的驗證，測試結果顯示此項設計不僅符合IEEE 802.3af的規格要求，同時能正確支援目前所有的PSE設備。