Author:臥龍會 關羽兄弟
|| 前言
POE是什麼鬼?POE全程Power Over Ethernet,可以理解為通過網絡供電。
PD又是什麼鬼?PD全稱Power Device,可以理解為受電端。
既然有了受電端,按道理應該還有個啥啥,電源提供端。對的,這個叫做PSE,全稱Power Sourcing Equipment。原創今日頭條:臥龍會IT技術
供電機制大概如下圖:
這部分東西太多了,POE供電有相應的標準,例如802.3at-2009、802.3af-2003,最新的應該是802.3bt不確定是否已經release了。
POE在VOIP、IP Camera、通訊產品領域有較大範圍應用,功率也從12.95W(af)、25.5W(at)到最新95W(bt)了。
如果找不到標準下載,TI、ADI、Microchip(Microsemi)都有很多公開資料講的非常詳細,這些資料對標準部分項目解讀的非常容易理解,並有給出相應解決方案及規避手段。標準讀起來還是有點晦澀。
||正文
前方傳來消息,說是產線測試POE功能出現兩pcs不上電。其他細節一概不知,問了下產線測試人員說LCD沒有亮,系統沒有起來,用適配器供電正常。
初步看起來問題在PD電路上邊,圍繞PD電路問題繼續展開下。
1- PD detection
PSE是否檢測到合法PD設備,只有檢測到是一個合法的PD設備,才會進行接下來的功率等級確認。
2- Classification
PD設備在一個標準允許規定的範圍內。原創今日頭條:臥龍會IT技術
3- Vout
標準不規定PD輸出電壓電壓電流,但是與PD輸出電壓電流有間接關係,有輸出功率限定。
4- Vc
Vc是PD電路中一個最容易出問題的地方(不同PD晶片方案此部分叫法有點區別,但是實現機制都是一樣的)。PSE與PD完成Detection、Classification後,PD晶片供電將會從內部供電轉換為通過變壓器繞組供電,內部供電效率低發熱有影響。不同廠家此部分方案有輕微區別,TI TPS23754是必須轉換到繞組供電(PD輸出後關閉內部供電),MPS、Silicon Labs兩家是通過內部電壓與繞組輸出比較,繞組超過門限後轉為繞組供電,也可以不用繞組供電。
講了一大堆,到底是什麼問題引起的了,還沒有看到半毛錢關係。嗯,確實也是,小羽老覺得對於一個新東西或者不熟悉的東西,在分析前應該做一些準備工作,有助於方向不錯或者中間卡殼。即使分析方案不完善但是也縮小了分析範圍,更有助於問題快速浮出水面。
產品帶回,先確認了PD輸入輸出及相應pin阻抗在正常範圍內。可能有同學問為什麼不直接上電測量了,對於分析樣子其實數量特別少,一定要珍惜和不讓問題轉移。有時候部分分析工作最終不了了之了,不是說沒有思路沒有方法,而是樣機破壞了沒有樣機來繼續進行下去了。
如果沒有前邊的一系列相關知識準備開拓,準備這幅圖能看出什麼?
兩幅圖可以看出上述三點懷疑地方
輸出持續了近500ms
循環供電建個2.5s左右
為什麼PSE關閉輸出,重新循環檢測功率等級分級,因為Ihold不滿足
嚴格來說,我們的產品是PD設備,按照PD要求更合適。維持電流需要大於10mA,我們實際上電前375ms電流只有7mA左右哦
為什麼設備起機電流這麼小,其實不算小了(0.5W左右了)。因為設備此時沒有起來,有可能運行到uboot有可能還沒有到uboot階段,這個與底層軟體或者晶片內部底層軟體有緊密關聯。相同平台不同批次DSP,從上電到SDRAM運行相差200ms左右,延遲的讀取Flash程序運行SDRAM導致系統被PSE誤判為空載(小於10mA)
A批次從上電到SDRAM CLK輸出間隔時間417ms
B批次從上電到SDRAM CLK輸出間隔時間137ms,原創今日頭條:臥龍會IT技術
工作原理和導致機制基本都清楚了,解決方案就不囉嗦了。軟體也可以解決,硬體也可以解決,提升輸入電流大於Iport_mps最小值。儘管最終原因為晶片批次內部程序運行時間導致出現此類問題,但是從嚴禁的角度來說硬體設計是不嚴謹的。
||總結
POE供電在某些行業應用特別廣泛,幾家大廠都有相應的PSE、PD晶片,同時加上802.3bt(90W供電)標準release或者即將release,後續大家會見到越來越多的POE供電設備。因為篇幅時間關係,本文對於POE工作機制只是簡單一筆帶過,更深層次的機制還是需要熟悉標準和相應晶片規格書。
對於分析方法,囉嗦一點。在基礎知識和行業知識都有限條件下,多想多做,多拿數據說話,少用想當然排除。
原創:臥龍會 關羽兄弟
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