POE简介
(power over ethernet)指的是在现有的以太网cat.5布线基础架构不作任何改动的情况下，在为一些基于ip的终端传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电的技术。ti公司的tps23753a是一款集成有poe接口并且内置峰值电流模式dc-dc 控制器的pd芯片。它支持ieee 802.3at的13w, type 1的pd接口标准，适用于voip电话、无线ap等多种pd系统。
图1：poe供电方式
ieee 802.3标准中提出了以太网的隔离要求，安规测试iec60950 标准中要求以太网线与任何消费者可能接触处都要实现隔离。然而在一些实际应用当中，不需要实现电路系统隔离也可以满足相应标准的隔离要求，例如使用塑料外壳的低成本路由器和无io扩展的电子标志牌等等。
非隔离拓扑：floating buck
非隔离的floating buck拓扑是由buck拓扑变化得来。如下图所示，将传统buck电路的开关管由输入源电流流出路径移动至返回路径，使开关管的源极与输入源共地。这样，简单的低边控制器便可以应用于此拓扑当中。
图2：buck变换器（左）和floating buck变换器（右）的拓扑结构
floating buck拓扑的输入输出关系
floating buck拓扑的输入输出关系和传统buck拓扑一致。在稳态条件下，floating buck拓扑的输入输出电压满足：
ccm模式：
dcm模式：
其中， 和 分别是变换器的输入、输出电压， 为输出电感， 为输出负载， 为开关工作频率， 为开关波形占空比。
tps23753a floating buck设计实例：
图3：floating buck设计实例电路
由于floating buck变换器的负载与输入源不供地，因此不能采用常见的非隔离直接反馈方式。本实例中采用了一种新颖的非隔离方式进行反馈补偿，如上图所示，设计中使用了一对pnp三极管，将浮置电路中采样、比较生成的误差信号注入其中一只三极管的基极，将此电压误差信号转变为三极管的集电极电流信号，从而实现对地耦合。同时，由于三极管处于误差放大器后级电路中，其静态电流大小不影响对输出电压的直流采样，因此三极管的温漂不会对输出电压精度产生影响。
此外，本设计中还包含软启动电路，此电路的作用是在系统上电时，通过对tlv431补偿网络的输出电压钳位，实现系统的软启动功能。
测试结果：
表1：tps23753a floating buck测试结果
测试项 测试结果
输出电压 12v
输出电流 1.5a
工作频率 200khz
输出电压动态性能（峰峰值） 176mv@12v,0-0.5a,250ma/us
输出电压纹波 30mv@12v,1.5a
效率 90%@12v,1.5a
负载调整率 0.88%@12v,0-1.5a
穿越频率 14.9khz
相位裕量 83.0°
图4：floating buck实测效率曲
图5：floating buck环路测试波特图
根据实验结果，基于tps23753a的floating buck电路可以实现高效率、高精度和低纹波输出，满足多种pd设备的供电系统需求。
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非隔离拓扑：floating buck
非隔离的floating buck拓扑是由buck拓扑变化得来。如下图所示，将传统buck电路的开关管由输入源电流流出路径移动至返回路径，使开关管的源极与输入源共地。这样，简单的低边控制器便可以应用于此拓扑当中。
图2：buck变换器（左）和floating buck变换器（右）的拓扑结构
floating buck拓扑的输入输出关系
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ccm模式：
dcm模式：
其中， 和 分别是变换器的输入、输出电压， 为输出电感， 为输出负载， 为开关工作频率， 为开关波形占空比。
tps23753a floating buck设计实例：
图3：floating buck设计实例电路
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此外，本设计中还包含软启动电路，此电路的作用是在系统上电时，通过对tlv431补偿网络的输出电压钳位，实现系统的软启动功能。
测试结果：
表1：tps23753a floating buck测试结果
测试项 测试结果
输出电压 12v
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工作频率 200khz
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输出电压纹波 30mv@12v,1.5a
效率 90%@12v,1.5a
负载调整率 0.88%@12v,0-1.5a
穿越频率 14.9khz
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根据实验结果，基于tps23753a的floating buck电路可以实现高效率、高精度和低纹波输出，满足多种pd设备的供电系统需求。
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