接口EMC设计（四）——POE接口

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 一、POE简介

       定义：POE（Power Over Ethernet）是有源以太网供电的简称，指的是在现有的以太网Cat.5布线基础架构上，为一些基于IP的终端传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电的技术，可以免去额外的电源布线。

       优势：POE具备安全可靠、简化布线、安装与维护成本低、安装方便等优点。       

 二、POE接口电路结构

       POE接口设计可能会影响的EMC问题有：辐射问题、干扰问题、雷击浪涌等。

       1） 接口可能带出单板内部的干扰，通过线缆形成对外辐射导致辐射发射测试超标；

       2） 电源和信号共存，干扰较大；

       3） 雷雨天气、插拔过程中产生的大能量浪涌或静电可能导致芯片损坏。

       针对上述风险，我们设计POE防护电路拓扑结构如下。

    1、电路设计分析

       1） D1~D4为TVS管，对线路进行进行差模防护，可以预防网络变压器和PCB板差分走线的不平衡产生的差模干扰；

       2） GDT1~GDT4为气体放电管，搭配压敏电阻MOV1~MOV3使用，用于抑制大能量浪涌冲击，浪涌电压击穿后流向FG，最终通过接地点流向大地，选用时考虑功率、器件残压要低于后级电路所能承受的最高电压值；

       3）DATA/LINK链路增加LC滤波电路（L3、L4、C10、C11），减少端口对外辐射及增强抗干扰能力；

       4） DC/DC链路增加共模电感及差模电感，搭配电容使用实现差模和共模滤波效果，3.3V电路同样需设计滤波电路，原理同之前的文章分析；

       5） 设备外壳为金属时，FG接到金属外壳上，GND与FG之间的连接采用Y电容连接，容值根据测试需要调整；设备外壳为非金属时，GND与FG直接连接。       

    2、PCB布局要点

       1） 同一组信号线以差分方式布线，通过连续的参考平面层，保持阻抗的一致性；

       2） GDT、MOV、TVS管元器件要靠近板边或者连接器端，使瞬态电流回路所占空间以及其生成的阻抗尽可能的小；

       3） 去耦电容靠近相关器件电路摆放。

       另外网线的阻抗越低传输距离越远，所以要保证网线的质量，推荐使用超五类网线。

三、总结

       本章对POE接口EMC设计进行了说明，相比之下该端口设计要求较多，器件选择也较为复杂。下一章我们将继续常用接口防护设计《接口EMC设计（五）——电源接口》。

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