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基于PD77020 PoE電源管理控制器的技術(shù)解析與應(yīng)用設(shè)計(jì)

Microchip Technology PD77020 PoE 電源管理控制器提供多端口PoE功能，例如端口映射（端口矩陣）、端口優(yōu)先級(jí)、端口狀態(tài)和系統(tǒng)電源管理。PD77020器件可與Microchip的PD77728第七代PoE管理器配合使用。Microchip Technology PD77020器件基于Microchip SAMD21控制器并采用5mm × 5mm 32引腳QFN封裝。

數(shù)據(jù)手冊(cè)：*附件：Microchip Technology PD77020 PoE電源管理控制器數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

特性

以與PD77020配合使用的控制器模式運(yùn)行的PSE系統(tǒng)具有以下系統(tǒng)和端口級(jí)特性：
- 支持多達(dá)16個(gè)移動(dòng)電源
- 電源管理
  - 配置有源端口（禁用未使用端口）
  - 上電端口（基于檢測(cè)/分類結(jié)果）
  - 端口斷電（基于功耗預(yù)算）
  - 汽車級(jí)
  - 電源預(yù)算
  - 電源良好引腳至OSS轉(zhuǎn)換
  - OSS—端口優(yōu)先級(jí)
  - 功率測(cè)量
- 與主機(jī)通信（15字節(jié)協(xié)議）
  - 系統(tǒng)、器件和端口狀態(tài)
  - 溫度報(bào)警
  - 讀取芯片溫度
- LLDP
以與PD77728配合使用的控制器模式運(yùn)行的PSE系統(tǒng)具有以下系統(tǒng)和端口級(jí)特性：
- 檢測(cè)
- 分類
- 浪涌
- 端口上電
- 實(shí)時(shí)保護(hù)（RTP）
主機(jī)
- 高級(jí)配置（總功耗預(yù)算）
- 端口優(yōu)先級(jí)定義
- 從PD77020讀取PoE信息

引腳示意圖

?基于PD77020 PoE電源管理控制器的技術(shù)解析與應(yīng)用設(shè)計(jì)?

?一、核心功能與系統(tǒng)架構(gòu)?

PD77020是Microchip推出的多端口PoE電源管理控制器，需配合PD77728 PoE管理器使用，主要實(shí)現(xiàn)以下功能：

?端口管理?：支持16個(gè)Power Bank的端口映射、優(yōu)先級(jí)設(shè)置及狀態(tài)監(jiān)控
?電源管理?：動(dòng)態(tài)功率分配（Autoclass）、實(shí)時(shí)保護(hù)（RTP）、功率預(yù)算控制
?通信協(xié)議?：通過15字節(jié)I2C協(xié)議與主機(jī)交互，傳輸系統(tǒng)/設(shè)備/端口狀態(tài)及溫度警報(bào)

?典型系統(tǒng)架構(gòu)?（見數(shù)據(jù)手冊(cè)圖1-1）：

?主機(jī)處理器?通過I2C（SDA/SCL）與PD77020通信
?隔離設(shè)計(jì)?：數(shù)字隔離器處理中斷信號(hào)（xINT_IN/OUT）、復(fù)位信號(hào)（xRESET_IN/OUT）
?多PD77728級(jí)聯(lián)?：通過OSS_OUT信號(hào)同步控制多個(gè)PoE管理器

?二、關(guān)鍵硬件設(shè)計(jì)要點(diǎn)?

?1. 電氣特性與保護(hù)機(jī)制?

?絕對(duì)最大額定值?：
- 電源電壓（VDD）：0~3.8V
- 引腳耐壓：-0.6V至VDD+0.6V
- 工作溫度：-40℃~85℃（結(jié)溫≤100℃）
?ESD防護(hù)?：
- HBM（人體模型）±2000V（符合JESD22 Class 2）
- CDM（充電器件模型）±500V（符合JESD22 Class 1）

?2. 引腳配置與PCB布局?

?關(guān)鍵引腳功能?：| 引腳號(hào) | 名稱 | 功能說明 |
| -------- | ----------------- | ------------------------------------ |
| 1-2 | I2C_OUT_SDA/SCL | PD77728通信線，需2kΩ上拉 |
| 11 | I2C_ADDR_MEAS | 通過外接電阻（如10kΩ）設(shè)置I2C地址 |
| 17-20 | PG1~PG4 | 電源狀態(tài)監(jiān)測(cè)輸入 |
?PCB設(shè)計(jì)建議?：
- 采用5層板設(shè)計(jì)，頂層銅箔覆蓋熱焊盤（ePAD）
- 焊盤開口率65%~80%，避免焊料堵塞散熱過孔

三、典型應(yīng)用場(chǎng)景?

?企業(yè)級(jí)交換機(jī)?：支持IEEE 802.3bt標(biāo)準(zhǔn)，單端口最高90W輸出
?PoE注入器?：通過Autoclass實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)功率調(diào)整
?工業(yè)路由器?：-40℃~85℃寬溫設(shè)計(jì)，適應(yīng)嚴(yán)苛環(huán)境

?四、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)?

?熱管理?：θJA=40.9°C/W，需保證散熱銅箔面積≥5mm2
?焊接工藝?：推薦無鉛回流焊（峰值溫度260℃±0℃，40s內(nèi)）

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