LTC4263 特長 ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ 概要 IEEE 802®.3afに準拠 単一48V電源で動作 マイクロコントローラ無しの完全自律動作 熱保護付き内蔵MOSFET 簡単なRCネットワークにより複数のポートにわたる 電力管理 内部センス抵抗による精密突入電流制御 受電装置（PD） の検出と分類 ACとDCの切断検出 堅牢な短絡保護 ミッドスパンPSEのピン選択可能な検出バックオフ 分類に依存するICUT電流のスレッショルド LEDドライバによるポート・オンの表示と状態コードの ブリンキング 14ピンSOパッケージと4mm×3mm DFNパッケージで供給 アプリケーション IEEE 802.3af準拠のエンドポイント/ミッドスパンPSE ■ シングル・ポートまたはマルチ・ポートのパワーインジェクタ ■ パワーフォワダー ■ ポート数の少ないPSE ■ 環境クラスBのPSE ■ スタンドアロンPSE ■ L、LT、LTC、LTM、Linear TechnologyおよびLinearのロゴはリニアテクノロジー社の登録商標で す。Hot SwapとThinSOTはリニアテクノロジー社の商標です。他のすべての商標はそれぞれの所 有者に所有権があります。 IEEE 802.3af準拠の 内部スイッチ付き シングルPSEコントローラ LTC®4263はIEEE 802.3afに準拠したPower over Ethernetシ ステムに使用する自律型シングル・チャネルPSEコントローラ です。内蔵パワーMOSFET、内部突入電流制限、短絡制御、 IEEE 802.3af準拠のPDの検知および分類回路、 および選択 可能なACまたはDCの切断検出を備えています。搭載されて いる制御アルゴリズムにより、完全にIEEE 802.3af準拠の動 作を実現しますので、 マイクロコントローラは必要ありません。 LTC4263はPSEの実装を簡素化し、単一48V電源と少数の受 動サポート部品しか必要としません。 プログラム可能な電力管理回路が内蔵されており、複数の LTC4263がマルチ・ポート・システムの電力を割当/分配するこ とができますので、 （全てホスト・プロセッサの介入なしに）48V 電源を最大限有効利用することができます。 ポートの電流制 限は、検出されたPDの分類に合わせて自動的に調節するよ うに設定することができます。検出バックオフのタイミングは、 エンドポイントまたはミッドスパンのどちらかの動作に設定可 能です。内蔵フォールドバックと熱保護機能により包括的な フォールト保護が与えられます。 LEDピンがLTC4263によって制御されるポートの状態を表 示します。単一48V電源で動作するとき、LEDピンは簡単なス イッチング電流源として動作することができ、LEDドライブ回 路の電力消費が減少します。 LTC4263は14ピン4mm 3mm DFNパッケージと14ピンSO パッケージで供給されます。 標準的応用例 シングル・ポートの完全自律型PSE 1A + ISOLATED 48V SUPPLY 0.1µF 100V LED 0.1µF LTC4263 LEGACY MIDSPAN – PWRMGT VSS VSS OSC 0.1µF 100V VDD5 ENFCLS SMAJ58A TO PORT MAGNETICS SD VDD48 OUT OUT ACOUT 4263 TA01 4263fe 1 LTC4263 絶対最大定格 （Note 1、2） 電源電圧 VSS−VDD48 ..........................................................0.3V～−80V VDD5 .......................................................VSS−0.3V～VSS＋6V ピンの電圧と電流 LEGACY、 MIDSPAN、 ENFCLS、PWRMGT SD、OSC .................................................VSS−0.3V～VSS＋6V LED ......................................................VSS−0.3V～VSS＋80V OUT、ACOUT .................................................（Note 3を参照） 動作周囲温度範囲 LTC4263C.............................................................. 0℃～70℃ LTC4263I .......................................................... −40℃～85℃ 接合部温度（Note 4）....................................................... 125℃ 保存温度範囲................................................... −65℃～150℃ リード温度（半田付け、10秒） SO ................................................................................. 300℃ ピン配置 TOP VIEW TOP VIEW 14 VDD5 LED 1 LED 1 14 VDD5 LEGACY 2 13 ENFCLS MIDSPAN 3 12 SD MIDSPAN 3 12 SD PWRMGT 4 11 VDD48 VSS 5 10 OUT PWRMGT 4 11 VDD48 VSS 6 9 OUT OSC 7 8 ACOUT 15 13 ENFCLS LEGACY 2 VSS 5 10 OUT VSS 6 9 OUT OSC 7 8 ACOUT DE14 PACKAGE 14-LEAD (4mm × 3mm) PLASTIC DFN S PACKAGE 14-LEAD PLASTIC SO TJMAX = 125°C, θJA = 43°C/W, θJC = 4.3°C/W EXPOSED PAD (PIN 15) IS VSS, MUST BE SOLDERED TO PCB TJMAX = 125°C, θJA = 90°C/W, θJC = 37°C/W 発注情報 鉛フリー仕様 テープアンドリール 製品マーキング* パッケージ 温度範囲 LTC4263CDE#PBF LTC4263CDE#TRPBF 4263 14-Lead (4mm × 3mm) Plastic DFN 0°C to 70°C LTC4263IDE#PBF LTC4263IDE#TRPBF 4263 14-Lead (4mm × 3mm) Plastic DFN –40°C to 85°C LTC4263CS#PBF LTC4263CS#TRPBF 4263CS 14-Lead Plastic SO 0°C to 70°C LTC4263IS#PBF LTC4263IS#TRPBF 4263IS 14-Lead Plastic SO –40°C to 85°C さらに広い動作温度範囲で規定されるデバイスについては、 弊社または弊社代理店にお問い合わせください。 *温度グレードは出荷時のコンテナのラベルで識別されます。 鉛フリー仕様の製品マーキングの詳細については、 http://www.linear-tech.co.jp/leadfree/ をご覧ください。 テープアンドリールの仕様の詳細については、 http://www.linear-tech.co.jp/tapeandreel/ をご覧ください。 電気的特性 ●は全動作温度範囲の規格値を意味する。 それ以外はTA = 25℃での値。VDD48VSS = 48V、VDD5は外部からドライブされない。 注記がない限り、 すべての電圧はVSSを基準にしている。 （Note 2、Note 5） SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS 33 46 48 66 57 l 29 31 33 V l 0.1 1 V Power Supplies VSUPPLY 48V Supply Voltage VDD48 – VSS To Maintain IEEE Compliant Output VUVLO_OFF UVLO Turn-Off Voltage VDD48 – VSS Decreasing VUVLO_HYS UVLO Hysteresis l l V V 4263fe 2 LTC4263 電気的特性 ●は全動作温度範囲の規格値を意味する。 それ以外はTA = 25℃での値。VDD48VSS = 48V、VDD5は外部からドライブされない。 注記がない限り、 すべての電圧はVSSを基準にしている。 （Note 2、Note 5） SYMBOL PARAMETER CONDITIONS VOVLO_OFF OVLO Turn-Off Voltage VDD48 – VSS Increasing VOVLO_HYS OVLO Hysteresis VDD5 MIN TYP MAX UNITS l 66 70 74 V l 0.2 2 V VDD5 Supply Voltage Driven Externally l 4.5 5 5.5 V VDD5 Internal Supply Driven Internally l 4.3 4.4 4.5 V IDD48 VDD48 Supply Current VDD5 – VSS = 5V Internal VDD5 l l 1 2 2 4 mA mA IDD5 VDD5 Supply Current VDD5 – VSS = 5V l 1 2 mA Power MOSFET RON On-Resistance I = 350mA, Measured From OUT to VSS l 1.5 2.4 3.0 Ω Ω IOUT_LEAK OUT Pin Leakage VOUT – VSS = VDD48 – VSS = 57V l 1 10 µA RPU OUT Pin Pull-Up Resistance to VDD48 0V ≤ (VDD48 – VOUT) ≤ 5V l 360 500 640 kΩ Current Control ICUT Overload Current Threshold Class 0, Class 3, Class 4 (Note 6) Class 2 Class 1 l l l 355 165 95 375 175 100 395 185 105 mA mA mA ILIM Short-Circuit Current Limit VOUT – VSS = 5V VDD48 – VOUT = 30V l l 405 405 425 425 445 445 mA mA IFB Foldback Current Limit VDD48 – VOUT = 0V (Note 7) VDD48 – VOUT = 10V l l 30 110 60 140 120 180 mA mA IMIN DC Disconnect Current Threshold l 5.2 7.5 9.8 mA IFAULT High Speed Fault Current Limit (Note 8) l 500 650 800 mA IDET Detection Current First Point, VDD48 – VOUT = 10V Second Point, VDD48 – VOUT = 3.5V l l 235 160 255 180 275 200 µA µA VDET Detection Voltage Compliance VDD48 – VOUT, Open Port VDD48 – VSS = 57V l 21 V RDETMIN Minimum Valid Signature Resistance l 15.5 17 18.5 kΩ RDETMAX Maximum Valid Signature Resistance l 27.5 29.7 32 kΩ ROPEN Open Circuit Threshold l 500 2000 kΩ Detection Classification VCLASS Classification Voltage VDD48 – VOUT, 0mA ≤ ICLASS ≤ 50mA l 16.5 ICLASS Classification Current Compliance VOUT = VDD48 l 55 60 75 mA ITCLASS Classification Threshold Current Class 0 – 1 Class 1 – 2 Class 2 – 3 (Note 9) l l l 5.5 13.5 21.5 6.5 14.5 23 7.5 15.5 24.5 mA mA mA l 0.98 1 1.02 V Class 0, Class 3, Class 4 Class 1 Class 2 l l l –75.6 –19.6 –34.3 –72.3 –18.8 –32.8 –69 –17.9 –31.3 µA µA µA 250 20.5 V Power Management VPWRMGT Power Management Pin Threshold IPWRMGT Power Management Pin Output Current AC Disconnect ROSC OSC Pin Input Impedance 2V ≤ (VOSC – VSS) ≤ 3V l 175 IOSC OSC Pin Output Current VOSC – VSS = 2V l –140 fOSC OSC Pin Frequency VOSC – VSS = 2V l 103 110 325 kΩ 140 µA 115 Hz 4263fe 3 LTC4263 電気的特性 ●は全動作温度範囲の規格値を意味する。 それ以外はTA = 25℃での値。VDD48VSS = 48V、VDD5は外部からドライブされない。 注記がない限り、 すべての電圧はVSSを基準にしている。 （Note 2、Note 5） SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS AVACD Voltage Gain OSC to ACOUT 2V ≤ (VOSC – VSS) ≤ 3V IACDMAX AC Disconnect Output Current VOSC – VSS = 2V, 0V ≤ (VACOUT – VSS) ≤ 4V l 0.95 1.0 1.05 V/V l –1 1 mA IACDMIN Remain Connected AC Pin Current VACDEN AC Disconnect Enable Signal VOSC – VSS = 2V l 130 190 µA VOSC – VSS, Port On l 1.5 l 160 V Digital Interface (Note 10) VOLED LED Output Low Voltage ILED = 10mA VILD Digital Input Low Voltage MIDSPAN, PWRMGT, ENFCLS, SD LEGACY l VIHD Digital Input High Voltage VOZ Voltage of Legacy Pin if Left Floating IOLEG Current In/Out of Legacy Pin IFLT Maximum Allowed Leakage of External Components at Legacy Pin in Force Power-On Mode 1.1 l MIDSPAN, PWRMGT, ENFCLS, SD LEGACY l l 0V ≤ (VLEGACY – VSS) ≤ 5V 2.2 V 0.8 0.4 V V 2.2 2.2 V l 1.1 1.4 V l –60 1.25 60 µA l –10 10 µA Timing Characteristics tDET Detection Time Beginning to End of Detection l 270 tDETDLY Detection Delay PD Insertion to Detection Complete l 300 tPDC Classification Duration tPON 290 310 ms 620 ms l 34 37 39 ms Power Turn-On Delay End of Valid Detect to Application of Power l 135 145 155 ms tRISE Turn-On Rise Time VDD48 – VOUT : 10% to 90% CPSE = 0.1µF 40 170 tOVLD Overload/Short-Circuit Time Limit tED Error Delay tMPDO tMPS l µs l 52 62 72 ms l 3.8 4.0 4.2 s Maintain Power Signature (MPS) Disconnect Delay PD Removal to Power Removal l 320 350 380 ms MPS Minimum Pulse Width PD Minimum Current Pulse Width Required to Stay Connected (Note 11) l 20 ms tDBO Midspan Mode Detection Backoff RPORT = 15.5kW l 3.0 3.2 3.4 s tDISDLY Power Removal Detection Delay l 0.8 0.95 1.1 s ICUT Fault to Next Detect Note 1：絶対最大定格に記載された値を超すストレスはデバイスに永続的損傷を与える可能 性がある。長期にわたって絶対最大定格条件に曝すと、 デバイスの信頼性と寿命に悪影響を 与える可能性がある。 Note 2：デバイスのピンに流れ込む電流はすべて正。 デバイスのピンから流れ出す電流はすべ て負。注記がない限り、 すべての電圧はVSSを基準にしている。 Note 3：LTC4263に電力が供給されているか否かに関係なく、 損傷を与えることなく、OUTピンま たはACOUTピンから80mAの電流を引き出すことができる。 これらのピンはVSS＋80Vの正電圧 にも耐える。 Note 4：このデバイスには短時間の過負荷状態の間デバイスを保護するための過熱保護機能 Note 6：ENFCLSピンが“H”だと、 ICUTは分類結果に依存する。ENFCLSピンが“L”だと、ICUTはその クラス0の仕様に戻る。 Note 7：PDを充電する間、 スイッチの電力消費を減らすため、LTC4263はVOUT−VSSが大きいとき 電流制限を下げる。詳細については 「標準的性能特性」 を参照。 Note 8：LTC4263にはフォールトに対して保護するための高速電流制限回路が備わっている。 フォールト保護はIFAULTを超えるポート電流に対して作動する。高速電流制限が作動した後、 が有効になり、電流をIEEE 802.3afのレベルに制限する。 短絡電流リミット （ILIM） Note 9：クラス4以上の分類の電流はクラス3として扱われる。 が備わっている。過熱保護機能がアクティブなとき接合部温度は125℃を超える。規定された 最高動作接合部温度を超えた動作が継続すると、 デバイスの信頼性を損なうおそれがある。 Note 10：LTC4263のデジタル・インタフェースはVSSを基準にして動作する。 すべてのロジック・ レベルはVSSを基準にして測定される。 Note 5：LTC4263は負電源電圧で動作する。 混乱を避けるため、 このデータシートの電圧は絶対 値で表示されている。 Note 11：IEEE 802.3afの規定では、PDが （切断されることなく） そのMaintain Power Signature （MPS） を間欠的に出力するのを許容している。電力供給を受け続けるには、PDはどのt MPDO の時間ウィンドウ内でもtMPSの間MPSを出力しなければならない。 4263fe 4 LTC4263 標準的性能特性 220μFバイパス・コンデンサを 使ったレガシーPDへの給電 IEEE 802.3af PDへの給電 VDD48 DETECTION DETECTION VOUT PHASE 1 PHASE 2 10V/DIV CLASSIFICATION POWER ON 100ms/DIV 分類過渡応答 VDD48 VOUT 20V/DIV VSS 425mA CURRENT LIMIT 400mA IOUT CLASSIFICATION 200mA/DIV 0mA VSS 40mAの負荷ステップに対する 4263 G01 FOLDBACK 25ms/DIV LOAD FULLY CHARGED 40mA IOUT 20mA/DIV 0mA 4263 G02 100µs/DIV 無効のPDに対する ミッドスパン・バックオフ 過負荷再起動遅延 VDD48 VDD48 VOUT 10V/DIV VDD48 tDBO VOUT 20V/DIV VSS VOUT 2V/DIV 400mA IOUT 200mA/DIV 0mA VSS IPORT 500mA/ DIV RPORT = 15.5kΩ 500ms/DIV 4263 G10 500ms/DIV AC切断イネーブル時のPDの 取り外しに対する応答 4263 G11 VOUT 10V/DIV VDD48 VOUT 20V/DIV VOUT 20V/DIV PORT OFF VSS IPORT 20A 20A/ DIV 0A tMPDO 1Ω SHORT APPLIED tOVLD LOAD APPLIED 4263 G12 短時間50Ω短絡に対する 高速応答 VDD48 VSS PORT OFF 10ms/DIV 1Ω短絡に対する高速応答 VDD48 4263 G06 過電流応答時間 tED PD REMOVAL VOUT 2V/DIV VDD48 – 18V VDD48 – 19V VDD48 – VSS = 48V TA = 25°C IPORT = CURRENT IN 1Ω RESISTOR APPLIED TO OUTPUT OF CIRCUIT ON FRONT PAGE VSS 800mA IPORT 400mA/DIV 0mA 50Ω SHORT APPLIED SHORT CURRENT REMOVED LIMIT ACTIVE FOLDBACK CURRENT LIMIT 50ms/DIV 4263 G13 1µs/DIV 4263 G14 100µs/DIV 4263 G15 IPORT = CURRENT IN 50Ω RESISTOR APPLIED TO OUTPUT OF CIRCUIT ON FRONT PAGE 4263fe 5 LTC4263 標準的性能特性 LEDピンのプルダウンと負荷電流 電流制限とフォールドバック 4 450 TA = 25°C INTERNAL VDD5 400 IOUT (mA) 300 250 200 150 100 60 3 2 1 50 40 30 20 10 50 0 VDD48 – VSS = 48V TA = 25°C 70 IOUT (mA) VLED PIN PULLDOWN (V) 350 分類電流のコンプライアンス 80 0 5 0 10 15 20 25 30 35 40 45 50 VDD48 – VOUT 10 20 30 40 ILED LOAD CURRENT (mA) 0 4263 G03 25k LOAD WITH AC ENABLED 2.0 4 8 12 VDD48 – VOUT (V) 16 20 4263 G05 IDD48 DC電源電流と電源電圧 （VDD5 = 5.0V） 1.2 TA = 25°C 0 4263 G04 IDD48 DC電源電流と電源電圧 （内部VDD5） 2.5 0 50 IDD5 DC電源電流と電源電圧 2 TA = 25°C 25k LOAD WITH AC ENABLED 1.0 25k LOAD WITH AC ENABLED VDD48 = 48V 1 NO LOAD NO LOAD 1.0 IDD5 (mA) 1.5 IDD48 (mA) IDD48 (mA) 0.8 NO LOAD 0.6 0 –1 0.4 0.5 0 –2 0.2 0 10 20 30 40 50 60 0 10 0 VDD48 (V) 20 30 40 50 5.0 VDD5 4263 G08 RONと温度 5.5 6.0 4263 G09 レガシーピン電流と電圧 40 2.0 1.8 LEGACY MODE 20 ILEGACY (µA) RON (Ω) 4.5 4.0 VDD48 (V) 4263 G07 1.6 1.4 FORCE POWER ON MODE 0 –20 1.2 1.0 –40 –3 60 COMPLIANT MODE –20 40 0 60 20 TEMPERATURE (°C) 80 100 4263 G16 –40 0 1 3 2 VLEGACY (V) 4 5 4263 G17 4263fe 6 LTC4263 テストのタイミング 検出、分類およびターンオンのタイミング 電流制限のタイミング PD INSERTED VDD48 ILIM IOUT tDET VOUT PORT TURN-ON VCLASS tOVLD VDD48 VOUT tPDC tDETDLY ICUT VSS tPON 4263 TT02 4263 TT01 DC切断のタイミング IOUT VOUT VSS AC切断のタイミング VOSC IMIN VDD48 VDD48 VOUT tMPS tMPDO VSS 4263 TT03 IACOUT IACDMIN PD REMOVED tMPDO 4263 TT04 4263fe 7 LTC4263 ピン機能 （DFN/SO） LED （ピン1） ：ポート状態のLEDドライブ。 このピンはオープン・ ドレイン出力で、 ポートに電力が供給されると引き下げられま す。 ポートのフォールト状態では、LEDはポートのフォールトの 種類を示すパターンでフラッシュします。 これらのパターンの 詳細については 「アプリケーション情報」 のセクションを参照 してください。LTC4263が単一48V電源で動作するとき、 この ピンはLEDをオンさせる時間の間6%デューティ・サイクルのパ ルスで"L"に引き下げられます。 これにより、簡単なインダクタ、 ダイオードおよび抵抗の回路を使って、VDD48からの大きな電 圧降下による過度の発熱を防止することができます。 この回路 の詳細については 「アプリケーション情報」 のセクションを参 照してください。 LEGACY （ピン2） ：レガシー検出。 このピンはレガシー検出をイ ネーブルするか否かを制御します。V DD5に保たれると、 レガ シー検出がイネーブルされ、 そのポートにレガシーPDが存在 するか検出するため、大きなコンデンサのテストが行われま す。検出可能なレガシーPDの詳細については 「アプリケーショ ン情報」 のセクションを参照してください。VSSに保たれると、 IEEE 802.3afに準拠したPDだけが検出されます。 フロート状 態のままにすると、LTC4263は強制パワーオン・モードに入り、 270μAの検出電流でバイアスされたとき1V∼10Vを発生する どんなPDもレガシー装置として電力が供給されます。 このモー ドは、 システムが差動検出方式を使ってレガシー装置を検出 する場合、便利です。注意：レガシー・モードはIEEE 802.3afに 準拠していません。 OSC（ピン7 ） ：AC切断の発振器。AC切断を使用する場合、 0.1μFのX7RコンデンサをOSCからVSSに接続します。AC切断 をディスエーブルしてDC切断をイネーブルするには、OSCを VSSに接続します。 ACOUT （ピン8） ：AC切断検出。AC切断モードのとき、PDがま だ接続されているか否かを判断するため、 ポートを検出しま す。 ポートの容量が約0.15μFより下にTMPDOより長い時間下 がると、 ポートはオフしています。AC切断を使う場合、1kの抵 抗と0.47μF、100V、X7Rのコンデンサを直列に組み合わせて、 このピンをポートに接続します。詳細については 「アプリケー ション情報」 のセクションを参照してください。 OUT （ピン9、10） ：ポートの出力。DC切断を使う場合、 これらの ピンをポートに接続します。AC切断を使う場合、1Aのダイオー ドと500kの抵抗を並列に組み合わせて、 これらのピンをポー トに接続します。 ピン9とピン10をPCB上で相互に接続します。 詳細については 「アプリケーション情報」 のセクションを参照 してください。 VDD48 （ピン11） ：48Vのリターン。0.1μFのコンデンサを使って VSSにバイパスする必要があります。 SD（ピン12 ） ：シャットダウン。 L に保たれると、LTC4263は ポートの検出を行えず、 ポートに給電できません。SDを L に 引き下げると、 ポートが給電中の場合、 ポートがオフします。解 除すると、検出が試みられる前に、4秒の遅延が生じます。 MIDSPAN （ピン3） ：ミッドスパン・イネーブル。 このピンがVDD5 に接続されていると、 ミッドスパン・バックオフがイネーブルさ れ、失敗したすべての検出サイクルの後、 （結果がオープン回 路でない限り）3.2秒の遅延が生じます。V SSに保たれている と、失敗した検出サイクルの後、遅延は生じません。 と、LTC4263はクラス1またはクラス2のPDのICUTスレッショル ドを下げます。ENFCLSがVSSに保たれると、 すべてのクラスに 対してICUTは375mA（標準） に維持されます。 PWRMGT （ピン4） ：電力管理。LTC4263が電力を供給している VDD5 （ピン14） ：ロジック電源。5V電源が利用できれば、VSSを PDのクラスに釣り合った電流を、PWRMGTピンでソースしま す。 このピンの電圧はポートに電力を供給する前にチェックさ れます。 このピンがVSSより1V以上高いと、 ポートはオンしませ ん。複数のLTC4263のPWRMGTピンを抵抗とコンデンサを 使って一緒にVSSに接続し、電力管理を実装します。電力管理 を使用しない場合、 このピンをVSSに接続します。 VSS （ピン5、6） ：48V負電源。 ピン5とピン6をPCB上で相互に接 続します。 ENFCLS（ピン13 ） ：クラス電流制限の強制。V DD5に保たれる 基準にして5Vを印加します。 または、0.1μFのバイパス・コンデ ンサをVSSに接続して、 内部レギュレータをイネーブルします。 内部レギュレータを使う場合、 このピンはバイパス・コンデン サと、VDD5に保たれるLTC4263の任意のロジック・ピンにだけ 接続します。 露出パッド （ピン15、DEパッケージのみ） ：VSS。PCB上でVSS に接続する必要があります。露出パッドは内部MOSFETの ヒートシンクとして機能します。 4263fe 8 LTC4263 ブロック図 1A 11 VDD48 12 SD 14 RLED VDD5 VDD5 INT5 EXT5 13 ENFCLS 5V REG 0.1µF 2 LEGACY 3 MIDSPAN + 1 48V – TO OTHER LTC4263s 4 LED 4 + TO PORT MAGNETICS 500k CONTROL PWRMGT SMAJ58A 5V – HOT SWAP IDET CPM 500k RPM 5 6 9 VSS 10 OUT 0.47µF 0.1µF 7 OSC 8 1k ACOUT 4263 BD 太線は高電流経路を示す 4263fe 9 LTC4263 アプリケーション情報 POEの概要 長年経過するにつれ、 ツイストペアを使ったイーサーネットは ローカル・エリア・ネットワークの構築に最も広く使われる方 法になりました。 イーサーネット標準規格の生みの親である IEEE 802.3グループはこの規格の拡張版（802.3af） を策定し ました。 この規格では、 データ通信に使われるのと同じケーブ ルを使ってDC電力を同時に送ることができます。 これにより、 IP電話、無線アクセス・ポイント、PDA充電ステーションなど、 追加のAC電源コードや （ACアダプタとして知られる）外部電 源トランスを必要としない全く新しい種類のイーサーネット機 器が可能になりました。約13Wの電力が利用できるので、小 型データ機器はAC電源のコンセントから解放され、 イーサー ネット接続から電力供給を受けることができます。高度な検出 と電力モニタの手法により、従来のデータのみのデバイスへ の損傷を防ぎながら、 しかも新しいイーサーネット受電装置 にはツイストペア・ケーブルを使って電力を供給します。 電力を供給するデバイスは給電装置（PSE） と呼ばれます。 ワイ ヤから電力を引き出すデバイスは受電装置（PD） と呼ばれま す。 PSEは一般にイーサーネット・スイッチ、 ルーター、 ハブなど、 ケーブルが集線される配線キャビネット内でよく見られるネッ トワーク・スイッチング装置です。 PDは多様な形態をとることが できます。 デジタルIP電話、無線ネットワーク・アクセス・ポイン ト、PDAやノートブック・コンピュータのドッキング・ステーショ ン、携帯電話のチャージャ、HVACサーモスタットなどがネット ワークから電力を引き出すことができるデバイスの例です。 PSE RJ45 4 5 –48V RETURN LTC4263は、IEEE 802.3afに準拠したシステム内のPDデバイ スの検出と給電の完全なPSEソリューションを実現します。 それ LTC4263は1個のPSEポートを制御します。PSEポートは、 に接続されているPDデバイスを検出し、分類し、 さらに絶縁さ れた48Vの電力を供給します。LTC4263はIEEE 802.3afに準 拠したACまたはDCの方法を使ってPDが取り外されたことを 検出し、PDが取り外されると48Vの電源をオフします。 内部の 制御回路がシステムの構成とタイミングを扱います。 PD RJ45 4 5 1N4002 ×4 SPARE PAIR 0.1µF 0.1µF VDD48 1 1 2 2 Tx 3 Rx OUT DATA PAIR 6 SMAJ58A 58V 7 7 6 6 5mF ≤ CIN ≤ 300µF 0.1µF Tx 6 0.1µF VSS DATA PAIR 3 VDD5 SMAJ58A 58V Rx LTC4263 –48V SUPPLY CAT 5 20Ω MAX ROUNDTRIP 0.05µF MAX PSEは図1に示されているように、 信号ペアまたは予備ぺアのど ちらか （両方ではない） を使って公称48V DCを供給する必要 があります。電力は、一般に差動データ信号をケーブルに結合 するのに使われる絶縁トランスのセンタータップに給電するこ とにより、2つのペアのあいだの電圧として与えられます。 イー サーネットのデータは両端でトランス結合され、差動で送られ ますので、 送信ペアと受信ペアのあいだの電圧差はデータに影 響を与えません。10base-T/100base-TXのイーサーネット接続 ではケーブル内の4つのペアのうち2つのペアしか使いません。 未使用の、 つまり予備のペアには、図1に示されているように、 データに影響を与えることなく、 オプションで直接給電すること ができます。1000base-Tでは4つのペアをすべて使用するので、 1000base-Tとの互換性を必要とする場合は電源をトランスのセ ンタータップに接続する必要があります。 1N4002 ×4 GND RCLASS –48VOUT LTC4267-BASED OUT PD/SWITCHER –48VIN + VOUT – SPARE PAIR 4263 F01 図1． システム図 4263fe 10 LTC4263 アプリケーション情報 シグネチャ検出 IEEE 802.3af規格では、 イーサーネット接続を介して電力を受 け取ることができるデバイスの識別に使われるペア・トゥ・ペ アの特定のシグネチャ抵抗が定義されています。 ポート電圧 が10Vより低いとき、IEEE 802.3afに準拠したPDは約25kΩの 入力抵抗を示します。PDのシグネチャ抵抗と、PSEが受け入れ る必要のある抵抗範囲および拒絶する必要のある抵抗範囲 の間の関係を図2に示します。IEEE 802.3afの規定によれば、 PSEはシグネチャが19kΩ∼26.5kΩのPDを受け入れる必要 があり、15kΩ∼19kΩおよび26.5kΩ∼33kΩの2つの範囲の抵 抗は受け入れても受け入れなくてもかまいません。図2の黒い 四角形は、 コンピュータのネットワーク・インタフェース・カード （NIC） など、電力を受け取れないイーサーネット・デバイスで 使われている標準150Ωのペア・トゥ・ペア終端を表しています。 RESISTANCE 0Ω 10k 20k 30k 23.75k 26.25k PD PSE 150Ω (NIC) REJECT ACCEPT 15k 19k REJECT 26.5k 33k 4263 F02 図2．IEEE 802.3afのシグネチャ抵抗の範囲 LTC4263は、 ポートに2つのテスト電流を順に強制し、 そのとき の電圧を測定してシグネチャ抵抗を調べます。次に2つのV-I ポイントの差分を計算し、直列ダイオードに起因する電圧オフ セットやポートのリーク電流に起因する電流オフセットを除い て抵抗の傾きを求めます （図3を参照）。LTC4263は一般に抵 抗が17kΩ∼29.7kΩのPDをすべて有効なPDとして受け入れ ます。 この範囲の外側の値（開放と短絡を除く） は、LEDピンを 介してフラッシュするコードによってユーザーに通報されます。 LTC4263には、 ノイズの影響を受けにくくし、 堅牢な検出アルコ リズムを与えるため、強制電流検出方法が使われています。最 初のテスト・ポイントは、 テスト電流をポートに強制し、 ラインが 安定するまで短時間待ってから電圧を測定して得られます。 こ の結果は保存され、2番目の電流がポートに強制され、安定す るのを待ってから電圧が測定されます。 CURRENT (µA) LTC4263の動作 255 25kΩ SLOPE 180 VALID PD 0V-2V OFFSET FIRST DETECTION POINT SECOND DETECTION POINT VOLTAGE 4263 F03 図3．PDの2ポイントの検出 PDがシグネチャ抵抗に並列に5µF以上の容量をもっている と、LTC4263は （レガシー・モードがイネーブルされていない限 り）電力を供給しません。 LTC4263は有効なPDがポートに接続されていないか自動的 にテストします。580ms毎に、 またはミッドスパン・バックオフ・ モード （下を参照） が有効ならば3.2s毎に、繰り返しポートをテ ストします。検出に成功すると、分類と電力管理を実行してか ら、 ポートをパワーアップします。 ミッドスパン・バックオフ IEEE 802.3afは、 ミッドスパンPSEが検出に失敗した後、 ポート の抵抗が500kΩを超えていない限り、再度検出を試みる前に 2秒待つことを要求しています。 この要求は、 （同じPDに同時に 接続された） エンドポイントPSEとミッドスパンPSEが、互いに PDシグネチャを損なってパワーオンを妨げる状態を防止する ためです。最初の検出サイクルが損なわれた後、 ミッドスパン PSEは、 エンドポイントPSEが検出を完了してポートをオンする のを待ちます。MIDSPANピンをV DD5に接続することにより、 LTC4263のミッドスパン・モードがイネーブルされていると、検 出サイクルが失敗する毎に、 （結果が開放回路でない限り）3.2 秒の遅延が生じます。 4263fe 11 LTC4263 アプリケーション情報 分類 IEEE 802.3afのPDには、分類シグネチャをPSEに示して、動作 中に消費する電力量を知らせるオプションがあります。 このシ グネチャはPSEのポート電圧が15.5V∼20.5Vのとき流れる特 定の定電流からなり、 この電流レベルがそのPDが属する電力 クラスを示します。 60 PSE LOAD OVER LINE CURRENT 50 LTC4263は検出に成功した後、直ちにポートを分類します。 18V（標準） をポートに印加し、 そのときの電流を測定して、PD 分類シグネチャ電流を測定します。LTC4263は3つのIEEE電 力レベルを識別し、検出されたクラスを内部に保存して電力 管理回路で利用します。 さらに、LTC4263はIEEE分類電力レ ベルの強制を選択可能にします。ENFCLSピンが H のとき、 LTC4263がクラス1またはクラス2を検出すると、LTC4263は ICUT電流スレッショルドを下げて、公示されているクラスに違 反しているPDを確実にシャットダウンします。 CURRENT (mA) 48mA 40 CLASS 4 30 CLASS 3 TYPICAL CLASS 3 PD LOAD LINE 10 0 33mA 23mA 20 0 5 CLASS 2 CLASS 1 CLASS 0 10 15 VDD48 – VOUT 14.5mA 6.5mA 25 20 IEEE 802.3afの規定によれば、表1に示されているように、 PDには5つのクラスと3つの電力レベルがあります。 クラス4は 現在IEEEによって将来使用するため予約されていることに 注意してください。PDの負荷曲線の一例を図4に示します。 10Vより下では25kのシグネチャ抵抗の浅い傾斜で始まり、 15.5V∼20.5Vでは分類電流（この場合、 クラス3） が流れます。 LTC4263の負荷曲線も示されています。60mA（標準） で電流 制限に達するまで低インピーダンスを維持します。 4263 F04 図4．分類の負荷曲線 表1．IEEE 802.3afの分類、PDの電力消費、 およびLTC4263の強制電力出力 最大 LTC4263の 強制ICUT のクラス 分類電流 IEEE許容 PD電力 0 0mA to 5mA 12.95W 375mA (typ) PDは分類に当てはまらない。未知の電力 1 8mA to 13mA 3.84W 100mA (typ) 低電力PD 2 16mA to 21mA 6.49W 175mA (typ) 中電力PD 3 25mA to 31mA 12.95W 375mA (typ) 最大電力PD 4 35mA to 45mA 12.95W 375mA (typ) 予備、 クラス0としての電力 IEEE 802.3af スレッショルド* クラスの説明 *ENFCLSピンが“H”だと、強制ICUTがアクティブになる。 それ以外、ICUTは375mA（標準）。 4263fe 12 LTC4263 アプリケーション情報 電力管理 LTC4263には電力管理機能が備わっているので、単一電源で ドライブされる複数のポートの電力管理を簡単に実装するこ とができます。 すべてのLTC4263デバイスのPWRMGTピンを RCネットワークとともに一緒に接続して、 マルチ・ポート・シス テムでの電力の過剰分配を防ぎます。 分類の直後、LTC4263は電力管理のチェックを行い、新たに 分類されたPDに給電する電力を利用可能にします。分配さ れた電力は共有されたPWRMGTノードの電圧で表され、 LTC4263はこの電圧を測定して分配された電力をチェックし ます。PWRMGTの電圧が1Vより下であれば、利用可能な電 力があり、 そのノードに既に分配されている電力に新しいPD の電力需要が追加されます。電力を分配するには、新しいPD の電力需要に比例した電流がPWRMGTピンからソースされ ます （表2）。 複数のLTC4263で電力管理を実装している場合、図5に示さ れているように、PWRMGTピンは相互に接続され、VSSに接 続されているRCネットワークに接続されます。RPMの値はシス テムの電源の最大負荷出力能力 （PFULL_LOAD） を表していま す。次式を使って、最大負荷出力電力を設定する1%抵抗を選 択します。 RPM = 213kΩ • W PFULL _ LOAD LTC4263の電源管理はパルス幅変調を使って各PDの電力条 件を設定します。 コンデンサCPMはシステム内のすべてのPDの 平均電力需要を発生するローパス・フィルタとして使われてい ます。CPMは1μFに設定します。 電力管理機能を使用しない場合、PWRMGTをVSSに接続し ます。 表2．LTC4263の電力管理 EEE 802.3afの クラス 必要なPSEの 出力電力 LTC4263の PWRMGTの電流 0, 3, 4 15.4W –72.3µA 2 7W –32.8µA 1 4W –18.8µA PWRMGTノードに電流が追加されると、電圧が1Vのスレッ ショルドに向かって上昇します。電流を追加した後、LTC4263 は、 ノードの電圧が1Vより下に留まっていることを確認して、 電力が過剰に分配されていないことを検証します。電圧が1V より下であれば、LTC4263はポートへの給電を続けます。1Vを 超えれば、電流をノードから取り去り、 ポートへの給電を中止 し、LTC4263は検出モードに戻ります。 PWRMGT LTC4263 VSS PWRMGT LTC4263 VSS PWRMGT LTC4263 VSS RPM VSS CPM 1µF PWRMGT LTC4263 VSS 4263 F05 図5．PWRMGTピンの接続 4263fe 13 LTC4263 アプリケーション情報 電力制御 LTC4263の主機能はPSEのポートへの給電をコントロールす ることです。IEEE 802.3afの要件を満たし、堅牢なソリューショ ンを与えるには、図6に示されているように、多様な電流制限 と電流モニタの機能が必要です。LTC4263にはすべての制 御回路が内蔵されていますので、IEEEに適合するのに、外部 MOSFET、 センス抵抗、 マイクロコントローラを必要としません。 LTC4263にはPSEポートをドライブするMOSFETが内蔵され ています。LTC4263は、OUTピンの電流と出力電圧をモニタし ながら、内部MOSFETのゲートをドライブします。 この回路は 48V入力電源をコントロールされた状態でポートに接続し、 48Vのバックプレーンの撹乱を最小に抑えながら、PDの電力 要件を満たします。 PORT CURRENT 500mA CURRENT LIMIT PORT OFF IN tOVLD 400mA 300mA NORMAL OPERATION 200mA 100mA 0mA DC DISCONNECT CUT (IMIN) (ICUT) LIMIT (ILIM) DC DISCONNECT PORT OFF IN tMPDO 4263 F07 図6．電流スレッショルドと電流制限 ポートの過負荷 PSEポートは最大15.4Wを連続して供給し、 さらに過負荷時に 最大400mA （ICUT） を最長75ms （tOVLD） の間供給することが許 されています。IEEE 802.3afの規定では、 ポートが過負荷状態 に留まる場合、 PSEは給電を停止することが要求されています。 LTC4263はポート電流をモニタし、 ポート電流が62ms（標準） 以上375mA （標準） を超えるとポートへの給電を停止します。 ポートの突入電流と短絡 IEEE 802.3af標準規格には、PSEが実装する必要のある、2つ の別個の最大電流リミット （I INRUSHとI LIM）が示されていま す。IINRUSHはポートがオンするときの電流を指し、ILIMはポー トへの給電が開始された後に短絡が生じた場合の最大許容 電流を指します。IEEEの規定ではそれらの値が同じなので、 LTC4263はILIMと呼ぶ単一の電流制限として両方を実装して います。 48V電源がポートに与えられるとき、 入力電源にトランジェント を引き起こすことなく、制御された仕方でPDを起動するように LTC4263は設計されています。 これを実現するため、LTC4263 は突入電流制限を実装しています。 オンするとき、PDがその入 力ターンオン・スレッショルドに達するまで、 ポート電圧が急速 に上昇することを電流制限は許します。 この時点で、PDはその バイパス容量を充電するために電流を流し始め、 ポートの電 圧上昇速度が遅くなります。 どの時点であれ、 ポートが短絡すると、 または過度の負荷が加 えられると、LTC4263はポートの電流を制限して危険な状態を 防ぎます。 ポート電圧が30Vを超えると電流はILIMに制限され、 もっと低いポート電圧では減少します （「フォールドバック」 の セクションを参照）。突入電流と短絡電流の制限は、 ポートが シャットオフする前に62ms （標準） の間アクティブになります。 ポートのフォールト ポートが突如短絡されると、短絡電流制限回路が応答できる までに内部MOSFETの電力消費が非常に高いレベルに上昇す ることがあります。別の高速電流制限回路が過酷なフォールト 状態 （IOUT > 640mA （標準） ） を検出し、 このような状態が生じる と、 内部MOSFETを短時間でオフします。 回路は次にtOVLDタイ マがインクリメントする間、 電流をILIMに制限します。 短絡の間、 ILIMはフォールドバック回路によって減少させられます。 tOVLDのタイミング 過負荷、突入電流、および短絡状態に関して、IEEE 802.3af 規格ではこれらの状態の継続時間を50ms∼75msに制限し ています。LTC4263には、過負荷状態をモニタするため、62ms タイマはICUTを超え (標準)の tOVLDタイマが備わっています。 る電流がポートを流れるとインクリメントされます。t OVLDの タイマ時間が経過したとき、電流がまだICUTを超えていると、 LTC4263はポートへの電力をオフし、LEDをフラッシュさせま す。 この状況では、LTC4263は4秒待ってから検出を再度開始 します。tOVLDのタイマ時間が経過する前に過負荷状態が解消 すると、 ポートには給電が続けられ、 タイマはリセットします。 4263fe 14 LTC4263 アプリケーション情報 フォールドバック フォールドバックはパワーアップ時や短時間の短絡状態で LTC4263の電力消費を制限するように設計されています。低 いポート出力電圧では内部MOSFET両端の電圧が高く、大き な電流が流れると電力消費が大きくなります。 フォールドバッ ク機能はポートの出力電圧をモニタし、図7に示されているよ うに、28Vより低いポート電圧ではILIM電流制限を減少させま す。 500 ILIM (mA) 400 300 200 100 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 VDD48 – VOUT (V) 4263 F07 図7．電流制限フォールドバック DC切断 DC切断回路は電力がオンしているときは常にポート電流 をモニタし、PDが引き続き存在しているか検出します。IEEE 802.3afは、PDが少なくとも75msの間引き出す必要のある最小 10mAの電流とともに、 オプションの250msを超えないドロップ アウトを規定しています。 ポート電流が7.5mA（標準） より低い とtMPDO切断タイマがインクリメントします。 タイマの時間が経 過すると、 ポートはオフして、LTC4263は1.5秒待ってから検出 を再度開始します。tMPDO（350ms（標準）） が経過する前に低 電流状態が解消すると、 タイマはゼロにリセットします。DC切 断回路にはグリッチ・フィルタが含まれており、 ノイズによってタ イマが誤ってリセットするのを防ぎます。 タイマのリセットを保 証するには、電流が少なくとも20msの間流れている必要があ ります。DC切断をイネーブルするにはOSCピンをV SSに接続し ます。 AC切断 AC切断はポートのインピーダンスをモニタすることによりPD が接続されているか否かを検出する別の方法です。LTC4263 は内部正弦波発生器からのAC信号をポートに強制します。 ACOUTピンの電流が次にサイクル当り一度サンプリングさ れ、IACDMINと比較されます。DC切断と同様、AC切断の検出 回路はtMPDO切断タイマをコントロールします。PDを取り外す ことにより接続インピーダンスが上がると、ACピーク電流が IACDMINより下に下がり、切断タイマがインクリメントします。 イ ンピーダンスが高いままだと （ACピーク電流がI ACDMINより 下に留まると）、切断タイマはtMPDOまでカウントし、 ポートがオ フします。切断タイマが最大カウントに達する前にインピーダ ンスが低下して、連続した2回のサンプリングでACピーク電流 がIACDMINより上に上昇していると、 タイマはリセットし、 ポート への給電を継続します。 熱保護 ミニパッケージでも安全な動作温度を保ってデバイスの全機 能を提供するため、LTC4263には熱過負荷保護機能が内蔵 されています。 いくつかの要因により、LTC4263で非常に大き な電力が消費される可能性が生じます。 ポートがオンする時、 ILIMがアクティブな間、LTC4263の消費する瞬時電力が12W に達することがあります。 これにより、1回のターンオン・シー ケンスで40℃以上ダイ温度が上昇することがあります。同様 に、接続されているPDが過大な電流を引き出して、繰り返し AC切断回路はACOUTピンを通してポートを検出します。図8 LTC4263をI LIMに押しやると過度に熱せられることがありま に示されているように、0.47µFの100V X7Rコンデンサ （CDET） す。VDD5ピンに短絡や過負荷が生じても、過度に熱せられる と1kΩ抵抗（RDET） をDETECTピンからポートの出力に接続し ます。 これにより、 ポートのインピーダンスを検出するAC経路 ことがあります。 が与えられます。1kΩ抵抗（R DET） はポートのパワーオンとパ ワーオフ時にこの経路を流れる電流を制限します。 ACブロッ LTC4263はダイ温度をモニタして、熱損傷から自己を保護しま キング・ダイオード （DAC） がOUTピンとポートの間に挿入され す。 ダイ温度が過温度トリップ・ポイントを超えると、LTC4263 ており、 AC信号がLTC4263の電力制御MOSFETによって短 はポートの電力を取り去り、内部5Vレギュレータを含むす べての機能をシャットダウンします。 ダイの温度が下がると、 絡されるのを防ぎます。DAC両端の500kΩ抵抗により、切断後 にポートの電圧を減衰させることができます。 LTC4263は4秒待ってから検出を再度開始します。 4263fe 15 LTC4263 アプリケーション情報 1A + ISOLATED 48V SUPPLY 0.1µF 100V NC 0.1µF LED LTC4263 LEGACY MIDSPAN PWRMGT – VSS 0.1µF CPSE 0.1µF X7R, 100V VDD5 ENFCLS SD VDD48 500k SMAJ58A DAC CMLSH05-4 OUT VSS OUT OSC ACOUT 4263 F08 RDET 1k CDET 0.47µF X7R, 100V 図8．AC切断を使ったLTC4263 AC切断を正しく機能させるには、 コンデンサの大きさの選定 が重要です。CPSE（図8） はPSE側の接続インピーダンスをコン トロールします。 その容量はAC切断機能がPDを検出できるよ うに十分低く保つ必要があります。他方、C DETは110Hzの信 号を通過させるのに十分なだけ大きくする必要があります。推 奨値はCPSEが0.1μF、CDETが0.47μFです。CPSE、CDETおよび RDETの大きさは、経済的で、物理的に小さく、機能的に堅牢 なシステムになるように選択します。 さらに、完全なPower over EthernetのAC切断システム （PSE、 トランス、 ケーブル、PDなど） は複雑ですので、CDET、RDET、 およびCPSEの推奨値から外れ ないようにしてください。 サポートに関しては、弊社にご相談く ださい。 内部110Hz AC発振器 LTC4263には、0.1μFのコンデンサをOSCピンとVSSの間に接 続すると、110Hz（標準）、2VP-Pの正弦波をOSCピンに発生す る回路が内蔵されています。 この正弦波はLTC4263内部のコ ントローラに同期しており、外部からドライブしてはいけませ ん。OSCピンをV SSに接続すると、発振器がシャットダウンさ れ、DC切断がイネーブルされます。 パワーオン・リセットとリセット/バックオフのタイミング 起動すると、LTC4263は4秒待ってから、最初の検出サイクル を開始します。 この検出の結果に依存して、 ポートに給電する か、検出を繰り返すか、 またはミッドスパン・モードの場合は 3.2秒待ってから検出を再度試みます。 LTC4263は、SDピンを L に引き下げることによりリセットする ことができます。 ポートは直ちにオフし、LTC4263は待機状態 になります。SDが解放された後、次の検出サイクルが始まる前 に4秒の遅延が置かれます。 VDD5ロジック・レベル電源 LTC4263のVDD5電源は、外部から供給するか、VDD48電源か ら内部で発生させることができます。外部から供給する場合、 4.5V∼5.5Vの電圧をV DD5ピンに与えて内部レギュレータを シャットダウンします。V DD5を内部で発生する場合、電圧は 4.4V（標準） になり、0.1μFのコンデンサをVDD5とVSSの間に接 続します。内部で発生させたVDD5は、バイパス・コンデンサお よび同じLTC4263のロジック・コントロール・ピン以外のどこに も接続しないでください。 LEDフラッシュ・コード LTC4263には多機能LEDドライバが備わっており、 ユーザー にポートの状態を知らせます。 ポートがPDに接続されて電力 が供給されると、LEDがオンします。 ポートが接続されていな いと、 あるいは150Ωまたは短絡で終端された非受電装置に接 続されていると、 ポートには給電されず、LEDはオフします。他 のポート状態では、LTC4263はコードを明滅して、表3に示さ れているように、 ユーザーに状態を伝えます。1回のフラッシュ は低シグネチャ抵抗を示し、2回のフラッシュは高抵抗を示し、 5回のフラッシュは過負荷フォールトを示し、9回のフラッシュ は電源管理によりポートがオンしないようにされていることを 示します。 4263fe 16 LTC4263 アプリケーション情報 アクティブ状態では、LEDフラッシュ・コードは1.2秒毎に繰り 返されます。各LEDフラッシュの継続時間は75msです。複数の LEDフラッシュは300msの間隔で生じます。 LTC4263には、電流制限抵抗内の45Vを超える電圧降下に よって生じる電力の浪費なしに、48V電源から効率的にLED をドライブする機能が備わっています。VDD5電源を内部で動 作させる場合、LTC4263はLEDピンをデューティ・サイクルが 6%のPWM信号でドライブします。 これにより、図9の簡単な LEDドライブ回路を使って電力消費を最小に抑えることがで きます。LEDドライブの変調周波数は28kHzなので、 オン時間 は2.2μsになります。 VDD48 D1 10mH, 21mA COILCRAFT DS1608C-106 D2 BAS19 RLED 1k LED VDD48 LTC4263 0.1µF VDD5 VSS LEDピンが L に引き下げられている2.2μsの間、電流はRLED で制限されながらインダクタ内でランプアップします。 ダイオー ドD2は、LEDピンがオープンの間、電流が循環できるようにし て、回路を完結させます。電流は電源から6%の時間しか流れ ないので、電力消費が大幅に減少します。 V DD5が外部電源から給電される場合、PWM信号はディス エーブルされ、LEDピンはオンのとき連続して引き下げられ ます。 このモードでは、簡単な直列抵抗を使って5V電源から LEDに給電することができます。 IEEE 802.3af準拠と外付け部品の選択 このセクションでは、IEEE 802.3afに準拠したPSEを作成する ために、LTC4263と組み合わせる他の要素について説明しま す。LTC4263はIEEE 802.3afに準拠した給電装置内で給電を コントロールするように設計されています。LTC4263の適切な 動作は外部部品と48V電源のような電源にも依存しているの で、PSEにLTC4263を使うこと自体はIEEE 802.3af準拠を保証 しません。規格に準拠したPSEの設計を保証するには、与えら れているアプリケーション回路例に細部まで従うことを推奨し ます。 さらにサポートが必要ならば、弊社にお問い合わせくだ さい。 4263 F09 図9．単一48V電源を使ったLEDドライブ回路 表3． ポートの状態とLEDフラッシュ・コード ポートの状態 LEDフラッシュ・コード フラッシュのパターン 非受電装置 0Ω < RPORT < 200Ω オフ LEDがオフ ポートがオープン RPORT > 1MΩ オフ LEDがオフ ポートがオン 25kΩ オン LEDがオン 低シグネチャ抵抗 300Ω < RPORT < 15kΩ 1回のフラッシュ 高シグネチャ抵抗 33kΩ < RPORT < 500kΩ 2回のフラッシュ ポートの 過負荷フォールト 5回のフラッシュ 電力管理 分配過剰 9回のフラッシュ 4263fe 17 LTC4263 アプリケーション情報 同相チョークコイル 非給電方式と給電方式の両方のイーサーネット接続で、各 ポートに同相チョークコイルを使うと、 データ転送とEMIの最 高の性能が得られます。 コスト削減の理由で隣接する2つの ポート間で同相チョークコイルを共有した設計を見かけます。 これは推奨しません。2つのポート間で同相チョークコイルを 共有すると、起動時、切断時、 およびフォールト発生時のトラ ンジェントが一方から他方に結合します。最終結果は、IEEE 802.3afからの短時間の逸脱から間欠動作まで、 さらにポート に接続されている （PSEとPDの両方の）回路を損傷するおそ れのある過電圧に至るまで様々です。 トランジェント・サプレッサ・ダイオード IEEE 802.3af Power over Ethernetは、 デバイスをポートのとこ ろで繰り返し挿抜することによる意図せぬ酷使に耐え抜く必 要がありますので、設計の難しいHot Swap™アプリケーション です。 イーサーネット・ケーブルは切断や短絡のおそれがあり ます。 したがって、PSEは、損傷を受けることなくこれらの事故 に対処できるように設計する必要があります。 これらの事象のうちで最も過酷なのは、給電されているポー トに突然短絡が生じることです。PSEに現れる影響はそれと 短絡箇所のあいだのCAT-5ケーブルの長さに依存します。長 いケーブルの他端で短絡が生じた場合、 ケーブルのインダク タンスにより、 ケーブルを流れる電流はそれほど急速に増加 することはなく、LTC4263に内蔵されている短絡保護機能が 電流を制御してポートをオフします。 ただし、 ケーブルのインダ クタンスに沿った高電流により、MOSFETがオフするとき大き なフライバック電圧がポートの両端に現れます。短いケーブル で短絡が起きる場合、 インダクタンスが低いので瞬時電流が 非常に大きくなる可能性があります。LTC4263にはポートを 20μs （標準） でシャットダウンする高速フォールト電流制限回 路が備わっています。 この場合、 インダクタンスは低くても電流 が高いので事態は依然過酷です。 ポート電圧をクランプして LTC4263への損傷を防ぐには、 トランジェント・サプレッサが 必要です。SMAJ58Aや同等のデバイスがポートの電圧を安全 範囲に保つのに有効です。双方向のトランジェント・サプレッ サは使わないでください。 良いボード・レイアウトでは、 トラン ジェント・サプレッサをポートとLTC4263の間に置いて、保護 機能を強めます。 ポートの電圧が極性を反転して正になると、 この電圧が48V 電源の上に重なるので、OUTピンにオーバーストレスが生じる ことがあります。 この場合、 トランジェント・サプレッサは電圧を 小さな正の値にクランプして、LTC4263とPSEのコンデンサを 保護する必要があります。 ポート両端の部品のリークもAC切断に悪影響を与えることが あり、 リークが大きくなるとDC切断にさえ影響することがあり ます。SMAJ58Aはリークの定格が58Vで5μA以下に定められ ており、 このアプリケーションに十分使えます。 ただし、 ストレス によって誘発されるリーク電流の可能性がありますので、 これ らのアプリケーションのトランジェント・サプレッサを選択する ときは、十分なマージンをとる必要があります。 コンデンサ CDETとCPSEの両方のコンデンサのサイズは、LTC4263のAC 切断検出の正しい動作にとって重要です。詳細については 「AC切断」のセクションを参照してください。多くのセラミッ ク・コンデンサのDC電圧係数と温度係数は非常に大きくなり ます。定格が100V以上のX7Rのコンデンサは電圧依存性が 小さく、 また比較的小型で高価ではないので、CDETとCPSEに はこれらを使ってください。LTC4263の近くに配置した0.1μF、 100Vのコンデンサを使って、48V電源をバイパスします。VDD5 電源にも0.1μFのコンデンサが必要です。 4263fe 18 LTC4263 アプリケーション情報 ヒューズ 適切に動作するためにも、IEEE 802.3afに準拠するためにも、 LTC4263はヒューズを必要としませんが、安全条件によって は、 どの1部品が故障または短絡した場合でも60秒以内に出 力電流を2A以下に制限しなければならないと規定していま す。LTC4263は主電流リミッタなので、 それが故障すると過度 の電流がポートに流れる可能性があります。 これらの安全要 件を満たすには、 ポートの正端にヒューズを配置することがで きます。 ヒューズは、高温でディレーティングされた状態でも少 なくとも450mAを流すだけ十分大きくなければなりませんが、 他方、低温でも2A以下で溶断するだけ十分小さくなければな りません。 この要求は通常1AのヒューズまたはPTCで満たすこ とができます。RJ-45コネクタとLTC4263およびそれに関連した 回路の間にヒューズを配置すると、 さらにこの回路の保護機 能が強化されます。 アプリケーション固有の要件に関しては 安全設計の専門家にご相談ください。 電源 48V電源のレギュレーションが良くないと、 コンプライアンスを 保てないことがあります。IEEEの規格では44V∼57VのPSE出 力電圧が要求されます。LTC4263がイーサーネット・ポートに 給電を開始するとき、LTC4263はポートを流れる電流を制御 してVSSの乱れを最小に抑えます。 ただし、VSS電源のダンピン グが十分でなかったり、他の理由で不安定だと、VEE電圧が IEEEで規定するリミットから外れ、PSEが規格から外れる可 能性があります。 このシナリオは、PDが取り外されるとき電流 が直ちにゼロに下がることがあるのでさらに悪化するおそれ があります。両方の場合とも、 ポートの電圧は常に44V∼57V の範囲に留まる必要があります。 さらに、IEEE 802.3af規格で は、PSEに対する具体的なリップル、 ノイズ、 および負荷レギュ レーションの要件を定めています。VSSの乱れは、検出、分類 およびAC切断検出にも悪影響を与えることがあります。 これら の理由により、VSS電源の適切なバイパスと安定性が重要で す。 V SS 電源に影響を与えるおそれのある別の問題は電力不足 で、電源電圧が規定範囲から低下してしまいます。802.3af規 格では、PSEがPDに給電する場合、PSEはPDの分類に基づい てPDが要求する最大電力レベルを供給できなければならな いと規定しています。 この規格では、一般にPSEが供給できる 量を超える電力をPDが必要とする場合、PSEがそのポートに 給電しないことを選択することを許しています。 すべてのポート に最大電力を供給する能力のないVSS電源を使ってPSEが作 られている場合は、LTC4263の電力管理機能を使って、電力 が不足しているときポートがオンするのを防ぐことを推奨しま す。規格はPSEが最大5%までのデューティ・サイクルで400mA の突入電流を供給することも要求しているので、PSEがPDに 供給する必要のある最大総電力より少なくとも数パーセント 高い供給能力がVSS電源には必要です。 絶縁 IEEE 802.3af規格は、 イーサーネット・ポートが、 ユーザーがア クセス可能なすべての他の導体から電気的に絶縁されている ことを要求しています。 これには、 メタル・シャーシ、他の部品、 AC電力ラインが含まれます。環境クラスAの絶縁は最も一般 的であり、単一のAC電力システムによって給電されている単 一の建物内の配線に適用されます。 この種のアプリケーショ ンでは、PSEの絶縁の要件は、単一の絶縁された48V電源を 使っていくつかのLTC4263ポートに給電することによって満た すことができます。環境クラスB（もっと厳しい絶縁要件）は、 AC電力配電の境界を越えるネットワーク用です。 この場合、 PSE内の各ポートの間に電気的絶縁を維持する必要がありま す。別個の絶縁された48V電源から各LTC4263に給電するこ とにより、 マルチ・ポートの環境クラスBのPSEを作成するのに LTC4263を使うことができます。 すべてのPSEアプリケーション で、RJ-45ポート以外に、 ユーザーがアクセス可能なLTC4263 への接続があってはなりません。 4263fe 19 LTC4263 標準的応用例 電力管理が30Wに設定された3ポートのミッドスパンPSE MIDSPAN OUT MIDSPAN IN ISOLATED 48V 1 2 3 4 5 6 7 8 0.1µF 100V 14 12 0.1µF 2 3 13 5 6 LTC4263 VDD5 VDD48 SD LED LEGACY PWRMGT MIDSPAN ENFCLS OSC ACOUT VSS OUT VSS OUT 11 1 1k 4 7 1 2 3 4 5 6 7 8 RJ45 8 0.1µF 100V 10 9 RJ45 SMAJ58A MIDSPAN OUT MIDSPAN IN 1 2 3 4 5 6 7 8 0.1µF 100V 14 12 0.1µF 2 3 13 5 6 LTC4263 VDD5 VDD48 SD LED LEGACY PWRMGT MIDSPAN ENFCLS OSC ACOUT VSS OUT VSS OUT 11 1 1k 4 7 1 2 3 4 5 6 7 8 RJ45 8 0.1µF 100V 10 9 RJ45 SMAJ58A MIDSPAN OUT MIDSPAN IN 1 2 3 4 5 6 7 8 0.1µF 100V 14 12 0.1µF 2 3 13 5 6 LTC4263 VDD5 SD LEGACY MIDSPAN ENFCLS VDD48 LED PWRMGT OSC ACOUT VSS OUT VSS OUT 11 1 1k 4 7 1 2 3 4 5 6 7 8 RJ45 8 0.1µF 100V 10 9 RJ45 SMAJ58A 4263 TA02 RPM 7.15k 1% CPM 1µF 4263fe 20 LTC4263 パッケージ DEパッケージ （4mm 3mm） 14ピン・プラスチックDFN （Reference LTC DWG # 05-08-1708 Rev B） 0.70 ±0.05 3.30 ±0.05 3.60 ±0.05 2.20 ±0.05 1.70 ± 0.05 パッケージの 外形 0.25 ± 0.05 0.50 BSC 3.00 REF 推奨する半田パッドのピッチと寸法 半田付けされない領域には半田マスクを使用する 4.00 ±0.10 (2 SIDES) R = 0.05 TYP 3.00 ±0.10 (2 SIDES) R = 0.115 TYP 8 0.40 ± 0.10 14 3.30 ±0.10 ピン1のノッチ R = 0.20または 0.35 45 の 面取り 1.70 ± 0.10 ピン1 トップマーク （NOTE 6を参照） (DE14) DFN 0806 REV B 7 0.200 REF 1 0.25 ± 0.05 0.50 BSC 0.75 ±0.05 3.00 REF 0.00 – 0.05 底面図露出パッド NOTE： 1. 図はJEDECのパッケージ外形MO-229のバリエーション （WGED-3） として提案 2. 図は実寸とは異なる 3. すべての寸法はミリメートル 4. パッケージ底面の露出パッドの寸法にはモールドのバリを含まない モールドのバリは （もしあれば）各サイドで0.15mmを超えないこと 5. 露出パッドは半田メッキとする 6. 網掛けの部分はパッケージの上面と底面のピン1の位置の参考に過ぎない 4263fe 21 LTC4263 パッケージ Sパッケージ （細型0.150インチ） 14ピン・プラスチック・スモール・アウトライン （Reference LTC DWG # 05-08-1610） .337 – .344 (8.560 – 8.738) NOTE 3 .045 ±.005 .050 BSC 14 N 13 12 11 10 9 8 N .245 MIN .160 ±.005 .228 – .244 (5.791 – 6.197) 1 .030 ±.005 TYP 2 3 N/2 N/2 推奨半田パッド・レイアウト 1 .010 – .020 × 45° (0.254 – 0.508) .008 – .010 (0.203 – 0.254) 2 3 4 5 .053 – .069 (1.346 – 1.752) .014 – .019 (0.355 – 0.483) TYP NOTE： インチ 1. 寸法は （ミリメートル） 2. 図は実寸とは異なる 3. これらの寸法にはモールドのバリまたは突出部を含まない モールドのバリまたは突出部は0.006"（0.15mm） を超えないこと 7 .004 – .010 (0.101 – 0.254) 0° – 8° TYP .016 – .050 (0.406 – 1.270) 6 .150 – .157 (3.810 – 3.988) NOTE 3 .050 (1.270) BSC S14 0502 4263fe 22 LTC4263 改訂履歴 （Rev Eよりスタート） REV 日付 E 6/10 概要 ページ番号 「アプリケーション情報」 セクションの図3を差し替え 11 4263fe リニアテクノロジー・コーポレーションがここで提供する情報は正確かつ信頼できるものと考えておりますが、その使用に関する責務は一切負い ません。また、ここに記載された回路結線と既存特許とのいかなる関連についても一切関知いたしません。なお、日本語の資料はあくまでも参考資 料です。訂正、変更、改版に追従していない場合があります。最終的な確認は必ず最新の英語版データシートでお願いいたします。 23 LTC4263 標準的応用例 内蔵RJ45付き、完全なシングル・ポートのエンドポイントPSE J1 TX+ 1 TD+ 1 ISOLATED 48V 7 CT LED1 LN1351C-TR GRN C3 0.1µF 100V D1 BAS19 C1 0.1µF 8 TD– 2 RD+ TX– RX+ R2 1k 9 RD– RX– 1:1 R6 1k 2 3 OUT TO CABLE 1:1 L1 10mH, 21mA DS1608C-106 COILCRAFT U1 LTC4263 11 VDD48 1 14 LED VDD5 4 12 PWRMGT SD 7 2 OSC LEGACY 3 MIDSPAN 8 13 ACOUT ENFCLS 10 5 VSS OUT 9 6 VSS OUT PHY C7, 0.47µF 100V, X7R D5 CMLSHO5-4 C5 0.1µF F1 1A D2 SMAJ58A C4 0.1µF 100V 5 10 6 11 VC1A VC1B VC2A VC2B 4 5 22nF 22nF 22nF 22nF 75Ω 75Ω 75Ω 7 8 2kV 1000pF R5 510k 6 75Ω 4263 TA03 JKO-0044 PULSE 関連製品 製品番号 説明 LTC1737 高電力、絶縁型フライバック・コントローラ 注釈 1次側巻線から直接出力電圧を検出 LTC3803 ThinSOT™の電流モード、 フライバックDC/DCコントローラ 200kHz固定周波数、可変スロープ補償、 高入力電圧アプリケーション向けに最適化 LTC4257 IEEE 802.3af PD用インタフェース・コントローラ 100V 400mAの内部スイッチ、 プログラム可能な分類機能 LTC4257-1 IEEE 802.3af PD用インタフェース・コントローラ 100V 400mAデュアル電流制限 LTC4258 クワッドIEEE 802.3af Power Over Ethernetコントローラ DC切断のみ LTC4259A-1 クワッドIEEE 802.3af Power Over Ethernetコントローラ LTC4267 スイッチャ付きIEEE 802.3af PD用インタフェース AC切断機能付き 電流モード・スイッチング・レギュレータを内蔵 4263fe 24 リニアテクノロジー株式会社 〒102-0094 東京都千代田区紀尾井町3-6紀尾井町パークビル8F TEL 03-5226-7291 FAX 03-5226-0268 www.linear-tech.co.jp ● ● LT 0610 REV E • PRINTED IN JAPAN LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION 2006
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