基于MAX5980芯片的POE網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)設(shè)計(jì)方案

　　48V直流輸入由開(kāi)關(guān)電源提供。電源通過(guò)網(wǎng)絡(luò)端口輸出，提供給后端的受電設(shè)備。場(chǎng)效應(yīng)管是整個(gè)電源輸出的控制回路中的關(guān)鍵元件。回路中場(chǎng)效應(yīng)管的源極接0.25歐姆取樣電阻，然后再返回到芯片。

　　輸出電流經(jīng)場(chǎng)效應(yīng)管，通過(guò)取樣電阻采樣，監(jiān)測(cè)輸出回路的電流。芯片可以隨時(shí)通過(guò)SENSE端口進(jìn)行取樣，讀取后端PD設(shè)備的負(fù)載特征。經(jīng)過(guò)判斷，芯片可控制場(chǎng)效應(yīng)管的G極做出各種控制響應(yīng)。

　　根據(jù)802.3at協(xié)議的定義和芯片的功能設(shè)計(jì)，芯片將根據(jù)不同的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，然后再進(jìn)行檢測(cè)，分級(jí)，端口電壓?jiǎn)?dòng)，過(guò)流保護(hù)，欠壓和過(guò)壓保護(hù)等動(dòng)作。從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)芯片系統(tǒng)的運(yùn)行。

　　在調(diào)試過(guò)程中，在48V輸入端并接了2個(gè)0.1uf的電容，用來(lái)抑制電源的紋波系數(shù)，增強(qiáng)抗干擾能力，提高電源的可靠性。同時(shí)，在48V的端還選用了SMIB58瞬態(tài)抑制管，用于防止大電流的沖擊，避免器件受損。

　　MAX5980的1、2、3腳為外接串行總線(xiàn)的接口線(xiàn)，本文中不采用I2C串行總線(xiàn)，根據(jù)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)要求，必須將這3根線(xiàn)接地。

　　芯片的5、6、7、8腳作為器件的從地址的位置編碼端，在設(shè)計(jì)中也必須接地。

　　根據(jù)IEEE802.3af協(xié)議對(duì)PSE和PD之間接口定義的連接標(biāo)準(zhǔn)，POE的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的端口接線(xiàn)方法有兩種接法，如圖2、圖3所示。

　　圖2為A型接法，其中的RJ45端口在承擔(dān)傳輸輸入輸出信號(hào)的同時(shí)還需要傳輸直流電，1、2芯線(xiàn)為正極輸出，3、6芯線(xiàn)為負(fù)極輸出。

　　圖3為B型接法，圖3所示的RJ45的4、5，7、8芯線(xiàn)用做PSE的直流電源的輸出。其中的4、5芯線(xiàn)連接電源的正極，7、8芯線(xiàn)連接電源的負(fù)極。

　　由于在RJ45的端口定義中，4、5，7、8芯線(xiàn)不承擔(dān)信號(hào)傳輸?shù)墓δ?，因此，在PSE的設(shè)計(jì)中需要考慮的電氣特性相對(duì)簡(jiǎn)單。本文中選擇了B型接法作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電源輸出，這也將為之后的與交換機(jī)芯片合成帶來(lái)方便。

　　MAX5980的取樣關(guān)鍵在于輸出電路取樣電阻的測(cè)試精度，因此，在具體的PCB布線(xiàn)設(shè)計(jì)時(shí)采用了開(kāi)爾文檢測(cè)的布線(xiàn)方式，從而保證了電路的測(cè)試精度。這點(diǎn)在具體的布線(xiàn)布局和設(shè)計(jì)中尤為重要。每個(gè)取樣電阻都采用1206的封裝，可以減少因電路的走線(xiàn)帶來(lái)的采樣偏差。

　　四、交換芯片的配合應(yīng)用

　　本系統(tǒng)采用IP175C芯片作為以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的處理器。該芯片是專(zhuān)門(mén)為小型的企業(yè)和家庭級(jí)的以太網(wǎng)交換機(jī)設(shè)計(jì)的處理芯片，芯片已經(jīng)長(zhǎng)期使用，狀態(tài)情況良好，性能穩(wěn)定，業(yè)界評(píng)價(jià)很高，是與MAX5980相配合的理想的交換芯片。

　　有關(guān)IP175C芯片這部分本文不再進(jìn)行展開(kāi)描述，重點(diǎn)對(duì)修正部分進(jìn)行必要的闡述。

　　為保證MAX5980的工作穩(wěn)定，IP175C的工作電壓必須從MAX5980的輸入端接入，通過(guò)LM2594降壓至IP175C所需的工作電壓。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和PSE的端口指示電路的供電電壓也必須從MAX5980的輸入端接入。

　　以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)信號(hào)，經(jīng)過(guò)IP175C處理器進(jìn)行交換處理，信號(hào)從RJ45端口輸出，接口電路如圖4所示。