功能描述

LM5070電源接口端口和脈沖寬度完全兼容802.3af電源接口端口調(diào)制（PWM）控制器提供完整的80V，1Ω，400 mA內(nèi)部MOSFET集成解決方案，適用于可編程浪涌電流限制接入以太網(wǎng)供電（PoE）系統(tǒng)。這個(gè)檢測(cè)電阻斷開功能LM5070集成了80V、400mA線路連接完全ieee802.3af的交換機(jī)和相關(guān)控制控制器之間的可編程滯后排序要求有兩種選擇。

具有全功能電流模式的可編程分類電流兼容接口

可編程欠壓鎖定，帶脈寬調(diào)制器dc-dc轉(zhuǎn)換器。所有動(dòng)力

熱關(guān)機(jī)保護(hù)接口和開關(guān)電源（SMPS）是集成到集成電路中。

電流模式脈沖寬度調(diào)制器提供80%最大占空比限制

支持帶斜率補(bǔ)償?shù)母綦x和非隔離裝置（后綴為-80）或

應(yīng)用50%最大占空比限制和無斜率（-50后綴）設(shè)備上的補(bǔ)償。

誤差放大器和非隔離基準(zhǔn)

應(yīng)用

封裝

可編程振蕩器頻率

TSSOP-16

可編程軟啟動(dòng)

WSON-16（5 mm x 5 mm）

80%最大占空比限制器，斜率

補(bǔ)償（-80裝置）

50%最大占空比限制器，無斜率

補(bǔ)償（-50裝置）

800毫安峰值門驅(qū)動(dòng)器

電氣特性（1）

在TJ型中，25°C以上的操作規(guī)范適用于全斷面溫度范圍。除非另有規(guī)定：VIN=48V，VCC=10V，RT=30.3kΩ

（1） 最小和最大限值是在25°C下進(jìn)行的100%生產(chǎn)試驗(yàn)。通過相關(guān)性規(guī)定了工作溫度范圍內(nèi)的限值使用統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制（SQC）方法。限制用于計(jì)算平均出貨質(zhì)量水平（AOQL）。

電氣特性（1）（續(xù)）

在TJ型中，25°C以上的操作規(guī)范適用于全斷面溫度范圍。除非另有規(guī)定：VIN=48V，VCC=10V，RT=30.3kΩ

（2） 設(shè)備熱限制可能會(huì)限制可用范圍。

（3） 規(guī)范適用于振蕩器頻率。LM5070-50設(shè)備的工作頻率除以2。

詳細(xì)操作說明

LM5070電源接口端口和脈寬調(diào)制（PWM）控制器提供了一個(gè)完整的集成連接到以太網(wǎng)供電（PoE）系統(tǒng)的供電設(shè)備（PD）解決方案。主要特點(diǎn)集成電路的PD接口部分包括檢測(cè)、分類、可編程浪涌電流限制、熱限制，可編程欠壓鎖定，電流限制監(jiān)控。高電壓范圍開關(guān)穩(wěn)壓電源也包括高電壓?jiǎn)?dòng)開關(guān)集成電路的控制部分包括功率良好感測(cè)、電壓鎖定VCC調(diào)節(jié)器、循環(huán)電流限制，誤差放大器，斜坡補(bǔ)償，軟啟動(dòng)，和振蕩器同步能力。這種高速BiCMOS集成電路總的傳播延遲小于100ns，并且有一個(gè)1MHz的振蕩器由一個(gè)外部設(shè)備編程電阻器。LM5070 PWM控制器為需要單驅(qū)動(dòng)器輸出，如反激和正向拓?fù)洹M5070 PWM使電流模式控制，包括線路前饋，循環(huán)電流限制和簡(jiǎn)化回路補(bǔ)償。振蕩器斜坡被內(nèi)部緩沖并添加到PWM比較器輸入斜坡以提供斜率占空比大于50%（僅限-80后綴）時(shí)，電流模式控制所需的補(bǔ)償。

操作模式

LM5070 PD接口旨在提供完全兼容的IEEE 802.3af系統(tǒng)。因此，模式操作考慮到桶形整流器通常用于正確極化來自以太網(wǎng)的直流輸入有線電視。表1顯示了LM5070的工作模式和相關(guān)的輸入電壓范圍。

當(dāng)車輛識(shí)別號(hào)（VIN）超過1.8伏時(shí)，將外部特征電阻連接到VEE，啟動(dòng)檢測(cè)模式。期間檢測(cè)模式下，LM5070消耗的靜態(tài)電流小于10uA。在10.0V和12.5V之間設(shè)備進(jìn)入分類模式，特征電阻被禁用。分類的標(biāo)稱范圍模式為11.5V至21.5V。一旦超過分級(jí)范圍電壓，分類電流將關(guān)閉，以減少功耗。在21.5V和UVLO釋放之間，設(shè)備處于待機(jī)狀態(tài)，等待輸入電壓以達(dá)到操作范圍，以完成通電程序。一旦VIN電壓升高高于上限UVLO閾值電壓，內(nèi)部功率MOSFET能夠向?qū)c-dc變換器的輸入電容器充電。當(dāng)MOSFET Vds電壓低于1.5V時(shí)，內(nèi)部電源良好信號(hào)啟用SMPS控制器。LM5070的輸入電壓為高達(dá)75V。當(dāng)VIN下降到較低的UVLO時(shí)，SMPS控制器和內(nèi)部MOSFET被禁用門檻。

檢測(cè)

為了檢測(cè)潛在供電設(shè)備，PSE將在輸入端施加2.8V到10V的電壓PD的端子。電壓可以是任意一個(gè)極性，因此在兩條線路上都需要一個(gè)二極管管網(wǎng)絡(luò)確保這一能力。PSE將進(jìn)行兩次測(cè)量，至少間隔1V和2ms。這個(gè)測(cè)量點(diǎn)之間的電壓斜坡不得超過0.1V/us。三角形電壓/三角形電流計(jì)算然后執(zhí)行；如果檢測(cè)到的阻抗高于23.75kΩ，低于26.25kΩ，PSE將考慮PD。如果阻抗小于15kΩ或大于33kΩ，則認(rèn)為不存在PD，并且不會(huì)得到能量。這些值之間的阻抗可能表示存在有效的局部放電，也可能不表示存在。LM5070將在控制器輸入電壓為1.5V時(shí)啟用特征電阻，以考慮二極管電壓下降。PSE可承受的偏移電壓不超過1.9V（由外部二極管引起）或更高偏移電流（偏置電流）大于10uA。輸入電容必須大于0.05uF且小于0.12華氏度。為了提高效率，一旦輸入電壓被LM5070控制器禁用，簽名電阻就會(huì)被禁用高于檢測(cè)范圍（>11V）。

分類

為了對(duì)局部放電進(jìn)行分類，PSE將向PD提供一個(gè)介于14.5V和20.5V之間的電壓。LM5070使額定輸入電壓為11.5V的分級(jí)模式。內(nèi)部1.5V線性調(diào)節(jié)器和外部電阻器連接到RCLASS引腳提供分類編程電流。表2顯示了外部特定等級(jí)所需的分類電阻器。分類電流通過IC流入分類電阻器。建議的電阻值取考慮到流入集成電路的偏置電流。通過除以1.5V可以計(jì)算出不同的期望RCLASS按所需的分類電流。根據(jù)ieee802.3af規(guī)范，分類是可選的，如果未檢測(cè)到分類電流。如果不需要PD分類（即0級(jí)），只需離開RCLASS銷打開。根據(jù)IEEE 802.3af，分類時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間不得超過75ms。LM5070將保持分類模式，直到車輛識(shí)別號(hào)（VIN）大于22伏。

欠壓鎖定（UVLO）

IEEE 802.3af規(guī)范規(guī)定，PSE將在檢測(cè)。LM5070包含可編程線路欠壓鎖定（UVLO）電路。第一個(gè)電阻器應(yīng)在VIN至UVLO引腳之間連接；分頻器中的底部電阻器應(yīng)連接在UVLO和UVLORTN引腳之間。底部電阻不應(yīng)連接到VEE，因?yàn)閬碜栽跈z測(cè)模式下，VIN到VEE將導(dǎo)致系統(tǒng)違反10uA最大偏移電流規(guī)格。分壓器的設(shè)計(jì)必須確保當(dāng)車輛識(shí)別號(hào)（VIN）達(dá)到所需值時(shí)，UVLO引腳處的電壓等于2.0V最低工作電平。如果未達(dá)到UVLO閾值，接口控件和SMPS控件將保持在備用物品。UVLO遲滯是通過一個(gè)內(nèi)部10uA電流源來完成的，該電流源在UVLO設(shè)定點(diǎn)分配器的阻抗。當(dāng)超過UVLO閾值時(shí)，電流源被激活立即提高UVLO引腳的電壓。當(dāng)UVLO引腳電壓低于2.00V閾值時(shí)電流源關(guān)閉，導(dǎo)致UVLO引腳的電壓下降。LM5070 UVLO閾值不能編程低于23V，否則設(shè)備將在分類模式下運(yùn)行，同時(shí)分類電流源和SMPS已啟用。這兩種功能的綜合功耗可能超過封裝的最大功耗。UVLO引腳還有許多其他用途。也可用于實(shí)現(xiàn)UVA功能啟用/禁用功能。將UVLO引腳向下拉到UVLO閾值以下將禁用接口和SMPS控制器。

電源操作/限流編程

一旦滿足UVLO閾值，LM5070的接口控制器將為SMPS充電通過內(nèi)部功率MOSFET輸入電容。這個(gè)負(fù)載電容為功率提供輸入濾波根據(jù)ieee802.3af規(guī)范，轉(zhuǎn)換器段必須至少為5uF。在一個(gè)控制方式下，功率MOSFET的電流限制在375mA。ieee802.3af規(guī)范要求負(fù)載電容在75ms內(nèi)充電。

一些傳統(tǒng)的PSE可能無法向PD提供IEEE最大功率15W，這可能是啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)問題。在這些傳統(tǒng)系統(tǒng)中使用的低功耗PDs需要較低的啟動(dòng)電流限制。LM5070可通過RCLP引腳處的電阻器編程，以降低涌入電流限制水平。這個(gè)可編程浪涌電流限制范圍為75mA至390mA。如果RCLP引腳保持打開狀態(tài)，LM5070將默認(rèn)至390mA，接近IEEE 802.3規(guī)范允許的最大值。設(shè)置所需的浪涌電流限制（極限），RCLP電阻器可根據(jù)以下公式計(jì)算：

在負(fù)載電容器完全充電之前，SMPS控制器將不會(huì)啟動(dòng)操作。權(quán)力接口電路和SMPS控制器之間的順序在LM5070內(nèi)自動(dòng)進(jìn)行。檢測(cè)電路監(jiān)控RTN引腳，以檢測(cè)接口啟動(dòng)完成情況。當(dāng)RTN引腳電位下降時(shí)相對(duì)于VEE，低于1.5V時(shí)，SMPS控制器的VCC調(diào)節(jié)器啟用。軟啟動(dòng)功能為VCC調(diào)節(jié)器達(dá)到最小工作電壓后啟用。RCLP編程的勵(lì)磁涌流限值僅適用于初始充電階段。接口功率MOSFET電流限制將恢復(fù)到固定默認(rèn)值一旦SMPS通電并開始軟啟動(dòng)引腳順序，保護(hù)電流限制為390mA。

高壓?jiǎn)?dòng)調(diào)節(jié)器

LM5070包含一個(gè)內(nèi)部高壓?jiǎn)?dòng)調(diào)節(jié)器，允許連接輸入引腳（VIN）直接至線路電壓高達(dá)75V。調(diào)節(jié)器輸出內(nèi)部電流限制在15mA。這個(gè)VCC調(diào)節(jié)器輸出的推薦電容范圍為0.1uF至10uF。V CC引腳上的電壓達(dá)到7.8V調(diào)節(jié)點(diǎn)，控制器輸出啟用。控制器將保持啟用狀態(tài)，直到VCC低于6.25V。在典型應(yīng)用中，變壓器輔助繞組是二極管連接到VCC引腳。此繞組應(yīng)將VCC電壓升高到8.1V以上，以關(guān)閉內(nèi)部啟動(dòng)調(diào)節(jié)器。盡管不需要，但為VCC供電輔助繞組在降低控制器功耗的同時(shí)，提高了轉(zhuǎn)換效率。必須選擇外部VCC電容器，使電容器的VCC電壓保持在大于初始啟動(dòng)期間VCC UVLO下降閾值（6.25V）。在變矩器輔助裝置出現(xiàn)故障時(shí)繞組不活動(dòng)，VCC線路上的外部電流應(yīng)限制為在啟動(dòng)調(diào)節(jié)器不超過LM5070組件的最大功耗能力。

誤差放大器

LM5070內(nèi)提供內(nèi)部高增益誤差放大器。設(shè)置放大器的非反轉(zhuǎn)參考至1.25V的固定參考電壓。反向輸入連接到FB引腳。在非隔離應(yīng)用中，功率轉(zhuǎn)換器輸出通過電壓刻度電阻器連接到FB引腳。回路補(bǔ)償組件連接在COMP和FB引腳之間。對(duì)于大多數(shù)隔離應(yīng)用，誤差放大器功能在轉(zhuǎn)換器的二次側(cè)實(shí)現(xiàn)，不使用內(nèi)部誤差放大器。這個(gè)內(nèi)部誤差放大器配置為開路漏輸出，可通過將FB引腳連接到阿頓。5V參考電壓和COMP之間的內(nèi)部5K上拉電阻器可用于光耦在隔離應(yīng)用中。

電流限值/電流感應(yīng)

LM5070提供一個(gè)逐周期過電流保護(hù)功能。電流限制由內(nèi)部電流感應(yīng)比較器。如果電流感應(yīng)比較器輸入CS處的電壓超過0.5V，則對(duì)于RTN/ARTN，輸出脈沖將立即終止。一個(gè)小的RC過濾器，位于CS引腳附近建議對(duì)控制器的噪聲進(jìn)行濾波。CS輸入有內(nèi)部MOSFET，在每個(gè)周期結(jié)束時(shí)放電CS引腳電容。排放裝置在新循環(huán)開始后，保持額外50 ns，以衰減上的前緣尖峰電流感應(yīng)信號(hào)。

LM5070電流檢測(cè)和PWM比較器非常快，可能對(duì)短時(shí)噪聲作出響應(yīng)脈沖。布局考慮對(duì)電流檢測(cè)濾波器和檢測(cè)電阻器至關(guān)重要。相關(guān)電容器使用CS過濾器時(shí)，過濾器必須位于離設(shè)備非常近的位置，并直接連接到控制器（CS）的引腳上和ARTN）。如果使用電流感應(yīng)變壓器，則變壓器二次側(cè)的兩根引線都應(yīng)布線至感測(cè)電阻和電流感測(cè)濾波器網(wǎng)絡(luò)。一個(gè)位于初級(jí)電源中的感應(yīng)電阻器功率MOSFET可用于電流傳感，但需要一個(gè)低電感電阻。當(dāng)使用一個(gè)電流感應(yīng)電阻器，所有噪聲敏感的低功率接地連接應(yīng)連接在一起控制器的本地連接和大電流電源回路（感測(cè)電阻）應(yīng)單獨(dú)連接接地點(diǎn)）。

振蕩器、關(guān)機(jī)和同步功能

連接在RT和ARTN引腳之間的單個(gè)外部電阻器設(shè)置LM5070振蕩器頻率。LM5070–50設(shè)備（50%占空比限制選項(xiàng)）內(nèi)部有一個(gè)除以兩個(gè)電路的振蕩器。這種分歧由兩個(gè)電路創(chuàng)建一個(gè)精確的50%占空比時(shí)鐘，該時(shí)鐘內(nèi)部用于創(chuàng)建精確的50%占空比極限函數(shù)。由于這個(gè)除以2，內(nèi)部振蕩器的工作頻率是輸出（輸出）。對(duì)于LM5070–80設(shè)備，振蕩器頻率和工作輸出頻率為同樣的。要設(shè)置所需的輸出工作頻率（F），RT電阻可根據(jù)以下公式計(jì)算：

LM5070還可以與外部時(shí)鐘同步。外部時(shí)鐘的頻率必須更高比RT電阻設(shè)置的自激振蕩頻率要高。時(shí)鐘信號(hào)應(yīng)該是電容耦合的用100pF電容器插入RT引腳。要求RT引腳處的峰值電壓水平大于3.7伏同步脈沖的檢測(cè)。同步脈沖寬度應(yīng)由外部設(shè)置在15到150ns之間組件。無論振蕩器是自由運(yùn)行的還是外部同步的，都需要RT電阻。RT引腳處的電壓在內(nèi)部調(diào)節(jié)為2伏。RT電阻器應(yīng)位于非常靠近設(shè)備并直接連接到控制器的引腳（RT和ARTN）。

PWM比較器/斜坡補(bǔ)償

PWM比較器將電流斜坡信號(hào)與由誤差產(chǎn)生的回路誤差電壓進(jìn)行比較放大器輸出。補(bǔ)償引腳處的誤差放大器輸出電壓偏移1.4V，然后進(jìn)一步衰減通過一個(gè)3:1的電阻分壓器。PWM比較器的極性使得補(bǔ)償引腳上的0伏電壓為零控制器輸出的占空比。對(duì)于大于50%的占空比，電流模式控制電路受到次諧波振蕩的影響。通過添加附加的固定斜坡電壓斜坡信號(hào)（斜坡補(bǔ)償）對(duì)于電流檢測(cè)信號(hào)，可以避免這種振蕩。LM5070-80集成了這種斜率補(bǔ)償通過將振蕩器產(chǎn)生的電流斜坡與電流感應(yīng)信號(hào)相加。附加坡度可通過增加電流檢測(cè)信號(hào)的源阻抗（使用外部CS引腳和電流感應(yīng)電阻器之間的電阻）。因?yàn)長(zhǎng)M5070-50不能工作循環(huán)大于50%，本裝置無斜率補(bǔ)償功能。

軟啟動(dòng)

軟啟動(dòng)特性允許功率轉(zhuǎn)換器逐漸達(dá)到初始穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)，從而減少啟動(dòng)壓力，輸出過沖和電流浪涌。通電時(shí)，VCC欠壓鎖定后滿足閾值，內(nèi)部10μA電流源對(duì)連接到SS管腳的外部電容器充電。電容器電壓將緩慢上升，并將限制補(bǔ)償引腳電壓和輸出的占空比脈沖。

門驅(qū)動(dòng)器和最大占空比限制

LM5070提供了一個(gè)內(nèi)部柵極驅(qū)動(dòng)器（OUT），可以產(chǎn)生和吸收800毫安的峰值電流。這個(gè)LM5070有兩種占空比限制選項(xiàng)。最大輸出占空比通常為80%LM5070-80選項(xiàng)，精確等于LM5070-50選項(xiàng)的50%。最大占空比功能LM5070-50是由一個(gè)內(nèi)部觸發(fā)器完成的，它確保了一個(gè)精確的占空比限制。這個(gè)因此，LM5070-50的內(nèi)部振蕩器頻率是PWM控制器工作頻率的兩倍（輸出引腳）。LM5070-80的80%最大占空比限值由內(nèi)部振蕩器決定，變化幅度更大比LM5070-50的50%的限制。對(duì)于LM5070-80，內(nèi)部振蕩器頻率和操作PWM控制器的頻率相等。

熱防護(hù)

提供內(nèi)部熱關(guān)機(jī)電路，以在最大結(jié)超過溫度。此功能可防止意外設(shè)備過熱導(dǎo)致的災(zāi)難性故障。什么時(shí)候？激活（通常在165攝氏度時(shí)），控制器強(qiáng)制進(jìn)入低功率待機(jī)狀態(tài)，禁用輸出驅(qū)動(dòng)器，偏壓調(diào)節(jié)器，主接口通MOSFET，分類調(diào)節(jié)器，如果啟用。在溫度降低（典型滯后=25°C），VCC調(diào)節(jié)器將啟用，并啟動(dòng)軟啟動(dòng)程序啟動(dòng)。

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