芯耀
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?前言：
在當今數字化時代，POE（Power over Ethernet）設備因其能夠通過以太網線同時傳輸數據和電力而被廣泛應用。為了滿足這些設備日益增長的電源需求，芯伯樂推出了XBL6501/02/03系列DC-DC電源芯片，為POE設備提供了高效、穩(wěn)定的電源轉換解決方案。
一、XBL6501/02/03系列芯片概述
XBL65系列芯片包括XBL6501、XBL6502和XBL6503三款產品，分別采用TO-220-5/TO263-5、SOT23-6和SOP8/ESOP8封裝。這些芯片具有寬輸入電壓范圍（4.5V~60V）、大電流輸出能力（最大5A）、高效率（最高可達93%）以及多種保護功能，如過流保護和過溫保護。下文將以XBL6503-ADJ ?ESOP8為例介紹其在POE網通設備中的應用。
二、XBL6503在POE設備中的應用優(yōu)勢
1. 高效電源轉換
XBL6503芯片在POE設備中能夠實現高達93%的電源轉換效率。這意味著在將輸入電壓轉換為設備所需的電壓時，能量損耗被最大限度地減少，從而提高了電能的利用效率。
2. 大電流輸出能力
XBL6503的最大輸出電流為5A，能夠滿足POE設備中較高功率的需求。在一些需要高功率輸出的POE設備中，如大功率無線接入點、網絡攝像頭等，XBL6503能夠提供足夠的電流，確保設備的穩(wěn)定運行。
3. 小尺寸封裝
XBL6503芯片采用SOP8/ESOP8封裝，具有小尺寸的特點。在POE設備中，這種小尺寸封裝的芯片可以節(jié)省電路板空間，使設備的設計更加緊湊。這對于一些對體積和空間有嚴格要求的POE設備具有重要意義。
4. 快速響應與低紋波
XBL65系列能夠快速響應負載變化，確保在電壓突變時系統(tǒng)仍能穩(wěn)定運行。同時，該芯片能夠提供低紋波的輸出，確保輸出電壓穩(wěn)定，防止系統(tǒng)出現異常，并減少電磁干擾，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
5. 多種保護功能
為了確保芯片和系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，XBL6503集成了多種保護功能，如過流保護、過溫保護等。這些保護功能能夠在各種異常情況下及時做出響應，防止芯片損壞和系統(tǒng)故障。
三、XBL6503在POE設備不同應用場景中的實際應用案例
POE分離器
POE分離器用于從以太網線纜中分離電力和數據信號。它通過網絡變壓器提取48V電壓，經整流橋和濾波電容處理后，利用降壓芯片XBL6503將其高效轉換為設備所需的低電壓。XBL6503支持寬電壓輸入和高輸出電流，確保穩(wěn)定供電。POE分離器廣泛應用于非POE的監(jiān)控攝像頭、無線接入點、IP電話等設備，提供穩(wěn)定電源的同時保持數據信號完整性。
1.網絡攝像頭
在POE網絡攝像頭中，XBL6503芯片能夠提供穩(wěn)定的大電流輸出（最大5A），滿足攝像頭的高功率需求。其高效的電源轉換能力確保了攝像頭在長時間運行中的穩(wěn)定性，同時小尺寸封裝也使得攝像頭的設計更加緊湊。
2.無線接入點
對于大功率無線接入點，XBL6503芯片能夠提供足夠的電流，確保設備在高負載下的穩(wěn)定運行。其快速響應和低紋波特性保證了設備在電壓波動時的正常工作，提高了系統(tǒng)的可靠性。
3.POE交換機
POE交換機是一種網絡設備，能夠通過以太網線纜同時傳輸電力和數據。它從上游設備（如PSE）獲取電力用于自身運行，同時為下游設備（如PD）提供電力。POE交換機在POE網絡中扮演關鍵角色，確保電力和數據信號的有效傳輸，廣泛應用于監(jiān)控攝像頭、無線接入點等設備。
4.智能建筑自動化設備
在智能建筑自動化系統(tǒng)中，XBL6503芯片能夠為各種傳感器和控制器提供穩(wěn)定的電源支持。其多種保護功能確保了設備在惡劣環(huán)境下的可靠性，延長了設備的使用壽命。
四、方案設計
工作原理：
上圖為POE設備物理連接原理圖，POE設備的工作原理是通過以太網線纜同時傳輸電力和數據，其能實現的根本原因為差分信號傳輸依賴于差模電壓（V1 - V2），疊加48V電壓不會影響信號的正常傳輸。
其工作所需器件主要有：PSE（供電設備）、PD（受電設備）、DC-DC降壓芯片、整流電路及電阻電容等。
48V供電電路：
PSE（供電設備）主要提供48V電源接入網絡變壓器中心抽頭，此時在原本信號電壓基礎上疊加了48V直流電壓，由于網通設備信號傳輸是由兩條線上的差模電壓決定的，由差模公式V1-V2可計算出在不疊加48V電壓情況下信號的差模電壓，在疊加了48V電壓之后帶入公式(V1+48V)-(V2+48V)=V1-V2，即疊加48V電壓之后信號保持不變。所以疊加了48V電壓后并不會影響到信號的正常傳輸。
濾波整流電路：
當信號傳輸進入PD（受電設備）后，信號通過網絡變壓器接入后級器件，在網絡變壓器的中心抽頭將疊加的48V電壓取出，此時即完成了電壓的傳輸。電容C3、C4、C5、C6用于將傳入的48V電壓進行濾波消除干擾。整流橋的主要作用是防止因連接錯誤或設備故障導致的極性反轉，確保輸入到XBL6503的電壓極性正確。此外，整流橋還能平滑電壓波動，防止反向電流和電壓尖峰對后續(xù)電路的損害，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。整流橋在POE設備中提供了額外的保護和穩(wěn)定性。
XBL6503-ADJ降壓電路：
電壓經過整流電路整流完成后接入XBL6503-ADJ進行高效穩(wěn)定的降壓輸出合適的電壓給后級電路供電，需要注意的是，XBL6503輸出電壓主要靠R2和R1的分壓來完成，電阻選用公式為VOUT=1.230(1+R2/R1)其中R2=100K。
XBL6503最大持續(xù)輸出電流為5A，能為后續(xù)電路的負載提供強大的帶載能力。其4.5V~60V的寬電壓輸入使其在電壓選擇上更加靈活。
XBL6503電路設計建議：
VIN腳為XBL6503的正電壓輸入口，此處必須加入合適的電容防止尖峰電壓損壞芯片，這里推薦使用100uF的電解電容加上104的貼片電容。
SW為內部開關。該引腳上的電壓在（+VIN?- VSAT）和大約- 0.5v之間切換，占空比約為Vout?/ Vin。為了盡量減少與敏感電路的耦合，應盡量減少連接到此引腳的銅面積。
FB引腳為反饋引腳，使用時需接入分壓電阻，由分壓電阻控制輸出電壓，公式為VOUT=1.230(1+R2/R1),R2=100K。
EN腳為開關引腳，當引腳電壓高于1.2V或懸空時開啟輸出，低于0.6V時關閉輸出。
五、選型表
六、總結
XBL6501/02/03系列芯片以其高效、穩(wěn)定的電源轉換能力和多種保護功能，為POE設備提供了理想的電源解決方案。其在不同應用場景中的實際應用案例證明了其在滿足高功率需求、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性方面的卓越性能。隨著POE設備在各個領域的廣泛應用，XBL6501/02/03系列芯片必將成為推動行業(yè)發(fā)展的重要力量。
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