基于MAX5980和RTL8305芯片的PoE交换机

首先声明：
本工程原理图仅供学习交流使用，不得用于任何商业用途，请遵守相关开源协议，勿用于商用及售卖，若由此产生的法律问题作者概不负责

这个是25年10月份做的项目，参加了开源活动，加上当时老是出差，时间比较紧，就打板回来贴片，测试了一下功能，能跑，就开源了，今年翻到这个东西，就完善一下资料和重新layout加测试（主要是跳槽了，不忙了）

项目简介及功能描述

本项目为纯硬件方案，是基于 MAX5980（PoE供电控制器）和 RTL8305（以太网交换芯片）的五端口百兆PoE交换机（其中四端口可以实现PoE功能），集成千兆以太网数据交换与PoE供电功能，无需额外电源适配器即可为终端设备供电并传输数据，实现“供电 + 通信”一体化设计

支持 5 个百兆以太网端口，其中 4 个端口具备 PoE 供电能力，1 个端口作为上联口（仅数据传输），满足多终端接入需求

兼容 IEEE 802.3af（15.4W）和 IEEE 802.3at（30W）PoE 标准，可自动检测合规 PD 设备（如 IP 摄像头、Wi-Fi AP、IP 电话）并安全供电

具备过流、过压、短路、反向电流保护功能，实时监控端口供电状态，故障时自动切断供电，保障设备安全

支持端口速率自适应（10/100Mbps）、存储转发、地址学习、VLAN 划分等基础交换功能，提升数据传输效率与网络安全性

配备端口状态 LED 指示灯，直观显示端口连接状态与数据传输情况

应用场景：中小办公网络、家庭组网、小型安防监控系统、商铺智能设备组网等

原理解析（硬件说明）

首先是DC-DC部分

DC-DC电源芯片选择的是TPS54360DDAR，这颗芯片可以支持65V是Vin（PoE正常情况下48V开启），Vout是可调的，在芯片手册找到Output Voltage and Feedback Resistors Selection（选择你的需要输出电压和反馈电阻），下面有计算公式，你根据他的计算公式改变FB电阻的值，可以选择你所需要输出电压，我这里的公式是 R4 = R5 * {(Vout-0.8V)/0.8V}

DC-DC电源电路部分根据数据手册进行参考设计

下面就是电源的另外一个部分：LDO

LDO没什么好讲的就，就要输出多大的电压，选择什么类型的芯片就行了，反正正常都用得是AMS1117-3.3V的

那么有老铁看完全部原理图，就要问了，为什么你的DC5V只是出现了一次为什么还要用DCDC呢，用一个LDO不就行了。
能量守恒啊老铁，你输入48V输出3.3V,那多出来的40多伏去哪里了呢，
这些多出来的40多伏都转化成了热量，热量太高了，不能长时间。

那么这一时刻，又老铁要问了，~~鹏哥鹏哥你的技术究竟是是怎么练成的~~
那你直接DCDC干3.3V不就行了，DCDC也是有缺点的，能用也能用，不建议这么使用，DCDC缺点是纹波大、输入输出存在延时，建议看看这个文章

所以这里结合了一下，使用DC-DC和LDO的结合（主要是大家都是这么用的，我当时学习的时候也这么学习的）

下面就是本项目的重点了MAX5980（PoE供电控制器）电路

*这个确实有难度，要把Datasheet好好看看，如果是想应用直接看数据手册的最后两页*

该芯片的Typical Operating Circuit（典型工作电路），如图所示，直接进行参考

但是参考也是要抱着学习的方式去参考，要看Datasheet中各个引脚的定义，怎么接，主要是看Pin onfiguration这个

例如 pin1 pin2 pin3 这个引脚我这里是不需要用的，直接连接至DGND

例如 pin10 SVEE2在功能中写了Use Kelvin-sensing technique in PCB layout for best accuracy current sensing

建议这个地方在PCB布局中采用开尔文连接，以实现最佳精度的电流检测（这个主要在layout中讲）
可以看看这个文章开尔文连接PCB布局指南

可以看着MAX5980 Datasheet慢慢参考

最后就是本项目的以太网电路了

采用RTL8305NB这款芯片作为本次交换机电路的主控，主要是这个芯片的资料多，网上很多，有成熟的方案，可以直接抄

直接搜RTL8305NB电路原理图，这里也可以看看 5口百兆交换机RTL8305NB

立创开源平台有很多，可以学习学习他们

layout布局

首先讲DC-DC部分
在这个dcdc芯片TPS54360DDAR是数据手册中搜索layout，仔细阅读

根据这里的layout指导，进行布局
例如其中的两点：
1、由于SW连接点为交换节点，因此捕偏二极管和输出电感器应被安置在靠近SW端子处，同时需尽可能减小PCB导线的面积，以避免出现过度的电容耦合。
2、RT/CLK端子对噪声敏感，因此RT电阻应尽可能靠近IC放置，并采用最短长度的走线布线。

如图下使示：

LDO的layout没什么技巧，把滤波电容布局好就行

滤波电容的摆放的口诀是

“大电容管慢的，管多的(稳全局)，
小电容管快的，管少的(贴芯片)
按先大后小摆放，先粗后精，噪声处理更高效

MAX5980（PoE供电控制器）电路的layout

在他的引脚定义中就有layout要注意的事项

这些都是建议你在PCB layou中使用开尔文感应技术，以获得最佳的电流检测精度

如上图，Layout Procedure会告诉你如何布局，遵循这个布局指南可以获得最佳性能，对于实现高效率和低EMI至关重要

我这里是这么处理的

如上图，Layout Procedure会告诉你如何布局，遵循这个布局指南可以获得最佳性能，对于实现高效率和低EMI至关重要

下面就是RTL8305以太网交换机的layout

主流双绞线以太网（10M/100M/1000M BASE-T）的 PCB 设计中，PHY芯片与网络变压器之间的差分信号链路，IEEE 802.3 标准明确规定差分阻抗为 90Ω±10%，这是行业统一的强制规范，并非可自由选择的参数；

阻抗值----信号类型------典型应用电路
50Ω-------单端为主------射频天线、WiFi / 蓝牙射频链路、高速单端时钟、DDR 单端信号
90Ω-------差分为主------USB 2.0/3.x 差分对、以太网 PHY - 变压器差分对
100Ω------差分为主------LVDS、MIPI CSI/DSI、HDMI 差分数据、DDR 差分时钟、以太网双绞线

这里我们知道了，以太网电路需要差分阻抗为 90Ω ，我们就需要用到嘉立创阻抗计算神器

填好我们需要的参数，点击计算

计算出来的结果

建议使用下面这两种方式，因为只有这两种才可以白嫖

差分走线规则
差分线对内等长：对内误差≤10mil；高可靠场景建议控制在 5mil 以内；对外不需要等长
差分线紧耦合，间距固定，中途不要随意改变间距，不要绕大弯；转弯用 45° 斜角，禁止 90° 直角
尽量走同一层，不要过孔；如果必须打过孔，两根线同步打孔，过孔数量一致，过孔尽量少
下方完整参考地平面，不要跨分割、不要跨电源分割，差分路径下方不能有开槽
长度：PHY 到变压器走线尽量短，百兆建议控制在＜1500mil

打板焊接

这么没有什么，选择你需要--需要阻抗--,然后就正常打板呗

焊接，这里建议大家开一张钢网，主要是有QFN的芯片，不好焊接

然后就是贴片-----------铁板烧

测试

在开头说了，本项目为纯硬件方案，上电就可以使用，所以只要你的电源没有问题，如果其他有问题那就是焊接的问题

电源测试

上电不要直接干48V,从5V--12V--36V--48V，这样就行调试，用万用表测量他的TP5V和TP3.3V，下面是测试的图片

第二代加了两个灯，可以直接观察

然后就是测试路由器的功能

路由器的功能
首先ping内网地址 ping 192.168.1.1 -t

其次ping外网地址 ping www.baidu.com -t

这些ping命令一共是跑了整整一晚

还有一个更简单的方法，网络和共享中心，点击以太网

网站测试

下面都是我用这个网站，测试的结果------Bufferbloat Test

这是这个网站的功能

首先是首页的网络响应能力的30秒测试，主要测试这些空闲延迟下载负载上传负载抖动评分
以下是网络响应能力测试结果

网络抖动测试------检测Ping稳定性
以下是网络抖动测试结果

丢包测试------估算请求失败和超时
以下是丢包测试结果

游戏延迟测试------检测游戏延迟尖峰
以下是游戏延迟测试结果

WiFi质量测试------检测WiFi延迟和抖动
以下是WiFi质量测试结果

视频会议网络测试------检测视频会议质量
以下是视频会议网络测试结果