【PCB设计专栏】MP8009 25W PSR PoE电源PCB设计要点与案例分享

与大家分享一款全集成兼容PoE 802.3af/at PD 协议IC,高效率反激/正激控制器
MP8009
的PCB设计要点。


EV8009-V-00A是一款全集成兼容PoE 802.3af/at 与PD 协议,采用原边反馈设计,支持48V网线与36~57V适配器供电,输出12V @ 2.1A总功率 25.2W的标准测试板,下图1为EV8009-V-00A的原理图设计。

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图1. EV8009-V-00A原理图

整个功率环路的基本要求:
(1)原边主功率回路:C1C→T1→Q1→R45,46→C1C;
(2)辅助绕组回路:T1→D5→R10→C4B→T1
(3)MP8009控制部分放在原边主功率回路之外,FB电阻,COMP电阻电容,VCC电容都需要靠近芯片对应管脚放置。
(4)副边主功率回路:T1→D1→C2A,C2B→T1;

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图2. EV8009-V-00A PCB布局图

第一部分:EV8009-V-00A原边主功率回路:C1C→T1→Q1→R45,46→C1C;

  1. 减小SW的环路面积(参考EV8009-V-00A原边主功率回路:C1C→T1→Q1→R45,46→C1C),如下图所示
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    图3. EV8009-V-00A原边主功率回路示意图

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图4. EV8009-V-00A原边主功率回路PCB布局参考图

案例分析(一):某客户板原边主功率回路:C14,C16,C13→T1→Q1→R12,R13→C16,原理图部分如下图5所示;

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图5. 某客户MP8009 PSR 25W原边主功率回路示意图

下图6与图7为某客户MP8009 对应的PCB设计,其设计错误点罗列如下:

  1. R1、R2、Q1、D3离变压器较远,增加了主功率环路的面积;

  2. D5、R8应该放在功率环路之外,往右边放,途中阻断了PGND的链接

  3. C16、C14的PGND与R13、R12的PGND是走大电流的,需要就近链接,保证功率环路最小。
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    图6. 某客户MP8009 PSR 25W原边主功率回路PCB错误示例

  4. VDD1输入功率走线应尽可能用直线,避免图中绕远路,VDD1不应该割断C7与C6之间的PGND,应先经过C6和C7再经过L3滤波电感;

  5. C7仅有一个PGND过孔,不利于滤波,应在C7与C6的PGND焊盘附近各打至少6个VIA过孔

  6. L3至C13的走线比较远,不利于滤波,功率走线应尽可能端

  7. C16与C14之间的PGND仅有一个过孔链接到整个PGND 网络,不利于原边主功率传输与散热,理应增加至少9个VIA过孔至PGND

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图7. 某客户MP8009 PSR 25W原边主功率回路PCB错误示例

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第二部分: EV8009-V-00A辅助绕组回路:T1→D5→R10→C4B→T1

1.减小VCC辅助绕组环路面积(参考EV8009-V-00A原边主功率回路:T1→D5→R10→C4B→T1),如下图8与图9所示:
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图8. EV8009-V-00A辅助绕组回路示意图

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图9. EV8009-V-00A辅助绕组回路PCB布局参考图

案例分析(二):某客户MP8009 辅助绕组回路的 PCB 设计, 对应客户板原理图辅助绕组回路:T1 →D7 →R222 →C26 →T1 ,如图10 所示:

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图10. 某客户MP8009 PSR辅助绕组回路原理图

其设计错误点罗列如下:

  1. D7、R222、C26元器件离T1太远了,环路太大,容易造成辐射干扰。

  2. T1 的5号管脚是高频跳变信号,走线越长,辐射越大,应将D7、R222、C26元器件放置在T1的5,6管脚旁边。

  3. VCC电容C19需要放置在芯片VCC管脚旁边去耦噪声。

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图11. 某客户MP8009 PSR辅助绕组回路PCB布局错误示例

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第三部分:MP8009控制部分放在原边主功率回路之外,采样环路尽量缩小:FB电阻,COMP电阻电容,VCC电容都需要靠近芯片对应管脚放置。

  1. FB电阻靠近芯片FB与PGND管脚放置
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    图12. EV8009-V-00A 的FB回路PCB布局参考图

  2. VCC电阻靠近芯片VCC与PGND管脚放置

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图13. EV8009-V-00A 的VCC回路PCB布局参考图

  1. SENSE电容靠近SENSE与PGND管脚
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    图14. EV8009-V-00A 的SENSE回路PCB布局参考图

4.COMP电阻电容靠近COMP与PGND管脚放置
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图15. EV8009-V-00A 的COMP回路PCB布局参考图

案例分析(三):某客户MP8009采样信号管脚的 PCB设计,其设计错误点罗列如下:

  1. 芯片摆放在功率回路中间
  2. FB引线较长,易引入干扰
  3. COMP电阻应靠右下方放置
  4. FB电阻与COMP电容电阻的PGND网络至芯片管脚走线较长
  5. SENSE走线太长,易引入干扰

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图16. FB、COMP、PGND错误示例

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图17. SENSE走线错误示例

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第四部分:副边主功率回路:T1→D1→C2A,C2B→T1;
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图18. EV8009-V-00A副边主功率回路示意图

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图19. EV8009-V-00A副边主功率回路PCB布局示意图

案例分析(四):某客户MP8009 PSR副边主功率回路的 PCB设计,其设计错误点罗列如下:

  1. R4、C9放在了功率回路中
  2. C10、C11、C12的GND网络与变压器T1的7,8,9管脚没有直接链接,导致功率回路较大,容易对外产生辐射噪声干扰。

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图20. 某客户MP8009副边主功率回路: T1→D2→C10,C11→T1

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图21. 某客户MP8009副边主功率回路PCB布局错误示例

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厉害了,顶一下

勤奋打卡的王工~:smiley:

厉害厉害,获益匪浅 :clap: :clap: :clap:

谢谢Echo~:smiley: :smiley: :smiley:

深度好文,Mark一下

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学习了,大家快来看,全是干货从原理到layout设计技巧! :smile:

1 个赞

这个参考设计太详细啦!

1 个赞

分析的很到位,避坑指南

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请问我使用POE IC为MP8020,输入36~57V输出为12V,功率为25.5W,那么我DC-DC使用的IC是什么比较好。盼回复

您好,功率等级25.5W的话推荐您使用MP8009,该芯片集成了PD协议+DCDC功率部分。我们有现成的12V参考设计

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ok, 谢谢回复

那有没有更便宜的DC-DC 的IC代替

我去查了,EP13也行

是的,25W12V规格可搭配EP13变压器。MP8009是我们at等级的主推物料,出货量大,所以也会比相同规格产品更具价格优势。

我还有一个问题,MP8009可以接入网口的信号线1\2\3\6吗,它可以自动分离信号线吗,还有网口1\2\3\6线也可以供电吗.