Lattice LFCPNX-100 HSB+Fpga开发详解:2.2 Marvell MV-Q3244 Phy的Podl电路详解

1、概述

在HSB项目中,FPGA serdes光口输出,经过电口PHY芯片转接为电口H-MTD口输出,在经过电口时,根据客户需求,需要使用PODL电路,进行同一根双绞线传输数据电源;在汽车和工业物联网等领域尤为重要,它能显著简化布线,减轻线束重量并降低成本,为传感器、摄像头等设备供电。一个典型的PoDL系统由供电设备(PSE) 和受电设备(PD) 两大部分构成;

2、硬件原理框图PD部分

Marvell MV-Q3244 Phy芯片使用的PD部分的电源管理芯片为ti的LTC9111;

如上电路图描述,这是一个典型的 10GBASE-T1 车载以太网物理层(PHY) 与 数据线供电(PoDL) 结合的应用电路;

其中**PD(受电设备)控制器 -- ADI LTC9111,**从数据线(ETH P/N)上提取直流电源,并执行检测、分级、浪涌限流等 PoDL 握手协议;接收来自供电设备(PSE)的电源,并为后级的 PHY、Flash、晶振等提供稳定的系统电压(通常为 3.3V 或 5V);

其中CMC -- 共模扼流圈,作用抑制共模噪声,提高电磁兼容性(EMC),串联在连接器和 PHY 之间,ETH P/N 经过 CMC 后进入 PHY 和 PD 控制器;

3、podl解决方案

使用ADI PSE控制器芯片 IC LTC4296-1,PD控制器 IC LTC9111;

PSE端,LTC4296控制器安全、智能地将直流电源合并到单对以太网(SPE)线上,并为连接的设备供电;

在下面设计中,LTC4296-1和LTC9111各司其职,共同协作:首先微控制器(Host Micro)通过SPI总线配置LTC4296-1,后者通过SCCP协议对线缆进行检测和分级,确认存在有效的受电设备(PD),进行上电握手操作;握手成功后,LTC4296-1通过外部MOSFET将电源施加到线缆上。同时,LTC9111将来自微控制器的数据发送到同一对线缆上,实现电力与数据叠加**;**系统运行时,LTC4296-1持续进行功率监测和保护。ADIN1100则持续传输数据,并可通过其集成的诊断功能实时监测链路质量,实现运行管理;

最后,当远程PD设备不需要工作时,它可以发起"睡眠"请求。LTC4296-1接收到信号后,会将系统切换至低功耗待机状态,从而显著降低整体能耗。

4、总结

其中关键点有两个:

  • 电源路径:PoDL 电源从 ETH P/N 进入 → 经过 CMC → 到达 LTC9111 → LTC9111 输出系统电压给 PHY、Flash、晶振等。

  • 数据路径:高速差分数据从 ETH P/N 进入 → 经过 CMC → 到达 MV-Q3244 PHY → PHY 恢复时钟和串行数据 → 转换为标准 MAC 接口(如 USXGMII)传递给处理器。

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