應用LMR38020優化PoE設備供電方案

在Wi-Fi無線接入點（Access Point），網絡攝像頭等設備中，標配有PoE供電方式早已成為主流。如何實現低成本、高可靠性的供電解決方案一直是該類產品的重點方向之一。

如下圖1是非隔離的無線接入點電源系統示意圖。其中，TPS2378是PoE接口協議芯片，極限耐壓為100V。緊接著的是用來做降壓轉換的兩級Buck芯片，如業界廣泛使用的LMR16020和TPS562208。為了符合雷電浪涌沖擊要求，實際產品一般在協議芯片前放置TVS管。

圖1  非隔離型無線接入點電源系統

PoE協議規定的供電電壓最大值為57V，應用中多選取工作電壓58V的TVS，如SMAJ58A。從圖2可以看到，雪崩擊穿電壓最大可達71.2V，超出LMR16020的極限耐壓65V。因此第一級Buck芯片偶有概率性失效的事件發生。

圖2  典型TVS參數

LMR38020是一顆輸入最高工作電壓80V，極限耐壓85V，輸出電流2A且內部集成上下管的高壓同步Buck芯片。并且該芯片具有優化的啟動特性和抖頻選項（Spread spectrum），非常適合于PoE供電方式的受電端，即PD (Powered Device) 端應用。如下是LMR38020和LMR16020的對比。LMR38020的輸入耐壓大于前級TVS的雪崩擊穿電壓范圍，增強了系統的可靠性。此外，內部集成同步整流管在省去外部肖特基二極管的同時，帶來電源變換效率的顯著提升。

新的中間電壓等級可能性

原有電源架構下，將PoE輸入電壓變換到12V，再由12V降壓至3.3V和1.8V等負載點電壓。在第一級降壓變換采用LMR38020的情況下，考慮將第一級變換的輸出電壓由12V改為5V，能夠降低整個系統方案的成本，如下圖3。但是需要考慮最大輸出功率和效率問題。

圖3  新的中間電壓方案

從上表可以看到，借助于LMR38020以及高效率5V擋位降壓芯片TPS62A02，新的電源架構可以實現和原有方案接近的整體效率。值得注意的是，隨著Wi-Fi設備無線通訊速率帶寬的不斷提升，10W將無法滿足未來的峰值功率需求。后續TI將會推出更大電流的高壓Buck解決方案。