PoE和LED结合的低功率、高亮度、长电缆解决方案[2]

　　电源方案

　　现今有数家模拟半导体制造商可提供两种基本的元件来建立一个10W的PoE LED灯，它们是802.11af认可的受电器件(PD)接口和一个高效率的LED驱动器。该PD接口可检测PSE的以太网电源可用性，并且可以在起动时为涌流限制提供软起动，也可在备用状态期间提供电流限制和诸如 “电源良好”的逻辑标识信号，以便告知负载电源己准备发送。图1为LM5073的电路原理图，它提供有一个PD接口但不包括任何类型的开关式稳压控制器。这个设计可自由选用任何的DC-DC转换器拓朴。

　　串连成一行的10个LED需要的总电压范围由22.5V (AlInGaP红色和黄色 LEDs的典型正激电压)至40V (用来正向偏压InGaN绿、蓝和白色LED的最大电压)。这意味即使在最恶劣的条件下，LED驱动器的输出电压都将会比输入电压为低，从而允许使用升压或降压稳压器来驱动LED。

　　VO = n x VF

　　其中n是串联LED的数量，VF是LED的正激电压。

　　尽管输出电流只是一个可控制的参数，它却代表了输入电压和输出电压之间的关系，并可支配什么样的DC-DC转换器拓朴作为设计。多种因素显示降压稳压器比起其他任何类型的开关稳压器能得出更佳的LED驱动效果，尤其是它的高功率效率和低元件用量。

　　LED驱动器是一个DC-DC电源，它提取输入电压并在一个输出电压范围下提供一个受控的输出电流。这种做法刚好与传统的功率DC-DC转换器相反，因为它们是在一个输出电流的范围下提供一个受控的输出电压。乍一看，使用在PoE LED灯的开关稳压器的确与其他降压稳压器很相似，它包含有全部所需的主要元件：一个功率开关(内置于电路的N-MOSFET)、一个用作电流再循环的肖特基二极管、一个电感器，以及输入和输出电容器。不过，假如深入地观察便会发现两者间的分别，正是这个分别促使降压稳压器变成一个电流控制LED驱动器。在设计中，LED串链取代了上面的反馈分频器电阻，而在底下的反馈分频器电阻其实是一个电流传感电阻器。在这种配置中，输出电压会不断上升直至有足够的电流流通电流传感电阻，并令到输出电压相当于反馈电压。假如把LED放置在V0和CS之间，那电流一样会通过它们。至于输出电容器，它们会与LED并联在一起并作用为一个滤波器以降低通过LED的纹波电流。一个降压LED驱动器可在没有任何的输出电容器下运行，在这情况下的电感便只会负责控制LED的纹波电流。对于一些需要严格控制纹波电流的应用来说，这会导致所需的电感增加，从而使电感器本身的体积过大。

　　美国国家半导体的LM3402HV是一个专用降压稳压器，为LED提供恒定电流，并且可提供超过70V的输入电压范围和超过48V PoE的宽输入容限。LM3042HV有两个主要的特点使它不同于系列中其他的稳压器成员。首先，反馈电压(CS，用于电流感测)会内部地削减至0.2V，以便将R2内的功耗减至最少。其次，其启动引脚(DIM)是一个快速逻辑输入，它只会关闭功率FET。这样的安排可以尽量减少传播延迟，并且可在用PWM调光时达到最佳的对比度。

图2  PoE 灯的内部俯瞰图