树莓派4B上的PoE电路设计指南

为树莓派4B设计PoE（Power over Ethernet）电路需要仔细考虑供电需求、兼容性以及安全因素。以下是实现PoE功能的完整设计步骤：

一、PoE基础原理
PoE技术允许通过以太网线同时传输数据和电力，符合IEEE 802.3af/at标准。树莓派4B本身不支持原生PoE，需要额外设计PoE分离器电路。

二、电路设计要点

1. 输入保护电路

• 部署TVS二极管防止浪涌电压

• 添加保险丝和过流保护装置

• 使用PoE专用变压器实现隔离

1. 电源转换电路

• 采用PoE控制器芯片（如TPS23754）

• 设计DC-DC降压转换电路

• 将48V PoE输入转换为树莓派所需的5V/3A输出

1. 接口设计

• RJ45连接器集成PoE引脚

• 保留标准以太网数据通路

• 设计GPIO连接接口

三、关键元件选型

1. PoE控制器：推荐使用TI TPS2375系列
2. 电源芯片：选择高效率同步降压转换器
3. 网络变压器：带PoE功能的集成磁性元件
4. 滤波电容：多层陶瓷电容和电解电容组合

四、PCB布局考虑

1. 电源路径最短化
2. 模拟和数字区域隔离
3. 充分的热设计考虑
4. 符合EMC/EMI标准

五、测试验证
完成设计后需要进行：

• PoE协议兼容性测试
• 负载调整率和效率测试
• 长时间稳定性测试
• 热成像检查

六、注意事项

1. 确保符合安全规范（UL、CE认证）
2. 考虑散热片安装空间
3. 预留调试测试点
4. 注意静电防护设计

通过合理的设计和严格的测试，可以为树莓派4B打造稳定可靠的PoE供电解决方案，实现单线缆供电和网络连接的便利性。