许多以太网供电(PoE)供电设备(PSE)单端口应用需要实时了解启动后使用的供电设备(PD)电流。带有集成MOSFET的MAX5971A PSE控制器能够使用端点或跨中模式向单个端口提供高达40W的功率。MAX5971A在启动和正常工作期间具有电流折返，内部检测电阻用于监测连续过流和短路情况。MAX5971A为持续的过度压力关闭端口。然而，没有机制可以实时监控和报告在正常运行期间发送到PD的实际电流。

本应用说明详细介绍了一种获取实时电流监测和报告发送到PD的实际电流的方法。它使用一个MAX4080高侧电流检测放大器和一个电流检测电阻在PSE高侧功率路径上。

电流传感方法

典型的PSE, MAX5971A内部MOSFET从输入48V源负低侧轨(通常为V(EE))连接和断开低侧负48V轨。MAX4080高侧单向电流检测放大器实现电流监测，而不会干扰低侧(电信V(EE))返回电流或增加低侧路径的额外电阻。对于PoE应用，这需要在高侧放置电流检测电阻，理想情况下，在正输入48V源轨之后，在PSE以太网磁之前。通常，与高侧电阻相关的电路必须处理大的共模信号;然而，MAX4080 76V输入电压范围独立适用于电源电压(V(CC))和共模输入电压(V(RS+))。此外，高侧电流监测不会干扰被测负载的低侧返回电流路径或MAX5971A IC的内部电流监测。请参阅“应用说明746”以获取有关高侧电流传感应用的附加信息。

系统和以太网电缆输送电阻

通常选择电流检测电阻，使最大负载电流在电阻上产生满量程电压。然而，从系统的角度来看，我们还需要考虑电源路径中的其他电阻，如电缆和PSE控制器。布线方面，最小化以太网布线系统电阻对于将所有可用的PSE功率传输到PD至关重要。5e类以太网电缆每100米(328英尺)的电阻约为12.5欧姆。这个电阻适用于一根有8根电线的以太网电缆，分成4对。

参见下面的图1，详细介绍了使用2对4根以太网线的以太网线和PoE电源对配置。

因此，考虑PSE到PD的供回线，PoE电源对回路总电阻为12.5欧姆 (6.25欧姆 + 6.25欧姆)。参见图1。

MAX5971A的内部MOSFET开关在85°C时的典型和最大R(DS(ON))分别为0.6欧姆和1.3欧姆。因此，从功率损耗的角度来看，电流检测电阻应该明显小于这些值，并且不会增加太多的整体布线和系统电阻。

从电流感应电阻器的角度来看，较高的电阻值可以精确地测量较低的电流。此外，检测电阻I(2)R在大电流下的损耗会变得显著，增加电阻温度并引入测量漂移。

选择高侧感测电阻需要平衡功耗限制、精度和温度引入的漂移。对于本应用，选择小于MAX5971A MOSFET典型电阻20%的感测电阻;因此，选择0.100欧姆感测值。MAX4080提供的电压输出正比于负载电流流过高侧感测电阻。因此，最大电流为1A，电压范围为0V-6V, max4080v (OUT)最大电压为6V。

产生应用所需的最大6V输出电压(V(OUT))所需的MAX4080增益为:

A(v) = v(输出)/ v(感知)= 6v / 0.100v = 60v / v

其中V(SENSE)为满量程检测电压(1A × 0.100欧姆)， A(V)要求MAX4080增益为60V/V。

检测电阻的功耗P(sense)如下:

我(感觉)= (LOADMAX)(2)×R(感觉)= 1(2)×0.100欧姆= 0.1 w

其中I(LOADMAX)为最大负载电流，R(SENSE)为检测电阻值。

请参阅MAX4080 IC数据表“选择感应电阻”部分了解更多信息。

PSE和电流检测配置和PD连接

MAX5971A评估套件配置用于跨中操作，控制器的过流阈值和电流限制配置用于所需的0-4类功率电平操作。有关详细信息，请参阅MAX5971A数据手册的供电设备分类(PD分类)部分和配置控制器的表1。

参考MAX5971A评估套件数据表，第5页和表4和表5，在EV套件的跨中配置跳线JU4和电阻R5-R8。电阻R7被替换为0.100欧姆1% 1206外壳大小的表面贴装电阻，用于在高侧正轨(MAX5971A评估套件的GND)上检测电流。

使用16号线将MAX5971A PSE评估套件V(EE) 2孔焊盘连接到MAX4080评估套件GND 2孔焊盘。另一根16号线用于连接MAX5971A PSE评估套件GND 2孔焊盘和MAX4080评估套件V(CC) 2孔焊盘。

拆除MAX4080评估套件上的检测电阻R1，并将24号双绞线焊接到MAX4080和MAX5971A评估套件上，如下所示。24号双绞线的一根红色导线连接到MAX5971A PSE评估套件电阻R7 GND侧，红色导线的另一端连接到MAX4080评估套件V(SENSE)+ 2孔焊盘。#24规格双绞线的黑色线连接到MAX5971A PSE评估套件电阻R7 VC3侧，黑色线的另一端连接到MAX4080评估套件V(SENSE-) 2孔焊盘。请参见图2了解ev套件的两个连接。

MAX5971A PSE以太网RJ45输出端口连接到22W大功率PD (MAX5969B EV套件)的RJ45输入端口，线缆长度为2.1m。ev套件的PD控制器的原始48V输出(V(DD)和R(TN))连接到HP6060B电子负载+和-输入端子。

实验室验证

在57V、48V和40V输入轨的PSE MAX5971A输入电压下，取不同PD电流下的测试数据。57V、48V和40V情况的数据请参考“6220_PSE_MAX5971A_CurrentSense_appnote_data”excel电子表格。测试数据显示了MAX4080在各种功率和电压水平下的电流测量结果。PSE- midspan Iin_mid电流(PSE输入)与I_PD电流(R7电流检测电阻)之间的微小差异是MAX5971A和MAX4080电路的工作和供电电流(6mA-11mA)。PD电流Iout_pd也与MAX4080电流测量值相关良好，差异是由于PD DC-DC转换器开关和电源电流(7mA-10mA)。请参考Excel电子表格以获取相应的数据。

接着在PSE输入电压48V下进行暂态负载测试。以太网电缆被替换为3英尺(0.91米)的6类以太网电缆，蓝/白对1暴露用于测量PD电流。MAX5969B PD在48V以太网电缆下测量的最小长静态电流约为7mA-10mA。在频率为20Hz、占空比为10%、20%和50%的情况下，用示波器采集直流电压100mA和瞬态电流600mA的测试数据。通道1是MAX4080 EV kit V(OUT)信号，通道2是以太网电缆(蓝/白，对1)测量电流馈送MAX5969B EV kit输入。对于通道1，将RMS或AMPL电压除以6得到各自的测量电流。通道2是测量电流到MAX5969B EV套件的输入。参见附录A，图3-5显示了各自范围的瞬态电流长。两个通道的当前数据在2位有效数字内相关。

结论

对于需要在启动后实时监测电流并从40W单端口PSE报告的PoE终端应用，MAX5971A PSE控制器集成MOSFET和MAX4080高侧电流检测放大器是一种极好的经济高效的简单解决方案。该方法避免了改变48V低侧导轨电阻，准确测量了PD在工作过程中使用的实时电流。

附录