PoE+系統(tǒng)滿足更高功率需求設(shè)計(jì)

第一個(gè)以太網(wǎng)供電（PoE）標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.3af，適用于在受電設(shè)備上提供高達(dá)15.4 WDC的系統(tǒng)（考慮到電纜運(yùn)行中的損耗）。然而，對(duì)PoE的增強(qiáng)，PoE +（IEEE 802.3at）現(xiàn)在迎合向連接設(shè)備提供高達(dá)25.5 WDC的系統(tǒng)。

PoE +越來越受歡迎，因?yàn)轭~外的功率處理能力使工程師能夠比原始標(biāo)準(zhǔn)允許的更多。硅供應(yīng)商已經(jīng)做出反應(yīng)，為PoE應(yīng)用引入了可以應(yīng)對(duì)PoE +額外需求的組件。例如，PoE +系統(tǒng)采用供電設(shè)備（PSE）控制器來管理以太網(wǎng)電纜的輸入功率，并集成將輸入電壓轉(zhuǎn)換為PoE +系統(tǒng)所需的電壓調(diào)節(jié)器。

本文解釋了如何引入這些單片PSE控制器 - 設(shè)計(jì)用于處理PoE +的更高功率需求 - 使得實(shí)現(xiàn)該技術(shù)變得更加容易，然后引導(dǎo)描述主要供應(yīng)商的一些最新產(chǎn)品。

靈活的網(wǎng)絡(luò)

PoE的最大好處可能是它的簡單性。該技術(shù)使用單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)RJ45連接器（圖1）和CAT 5（甚至CAT 3）電纜，可以處理數(shù)十瓦 - 因此一旦安裝用于通信，它也可以用于電源。這節(jié)省了材料，人工，安裝時(shí)間和持續(xù)維護(hù)成本。此外，該技術(shù)的集中和靈活性質(zhì)消除了對(duì)網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)受電設(shè)備（PD）具有其自己的本地電源的需要。這允許將PD放置在任何地方，并在需要時(shí)稍后重新定位。

圖1：PoE的標(biāo)準(zhǔn)RJ45連接器簡化了實(shí)施。

PoE +的電力承載能力意味著它可以為相機(jī)，無線LAN接入點(diǎn)，遠(yuǎn)程以太網(wǎng)交換機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)，瘦客戶機(jī)，LCD和IP電話等設(shè)備供電。對(duì)于這些應(yīng)用，PoE優(yōu)于USB，因?yàn)樗梢栽诟L的運(yùn)行時(shí)承載更多功率。

PoE可以在PD上提供15.4 WDC，與USB 3.0的900 mA相比，這是很多。但是，一些可以從PoE中受益的設(shè)備需要15.4 W系統(tǒng)可以提供的更多功率（例如，具有平移，傾斜和縮放功能的攝像機(jī)）。這就是PoE +的用武之地.PoE +由額外的IEEE標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.3at覆蓋，可以為PD提供高達(dá)25.5 WDC。 PSE提供50至57 VDC，而PoE為44至57 VDC。與先前技術(shù)的350 mA相比，PoE +的電流增加到600 mA。（參見TechZone文章“以太網(wǎng)供電以滿足更高的需求”。）

有兩種類型的PSE：“Endspans”和“中跨”.Endspans（通常稱為“PoE +交換機(jī)”）是包含PoE +傳輸電路的以太網(wǎng)交換機(jī)。中跨設(shè)備是常規(guī)以太網(wǎng)交換機(jī)和PD之間的電源“注入器”，可在不影響以太網(wǎng)電纜傳輸數(shù)據(jù)的情況下提升功率。

Endspans通常用于新安裝或必須更換交換機(jī)作為升級(jí)到PoE +的一部分。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)升級(jí)到PoE +但保留現(xiàn)有以太網(wǎng)交換機(jī)時(shí)，將使用中跨設(shè)備。

PoE +的簡潔性讓它相對(duì)容易設(shè)置。例如，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了PSE和PD之間的信令，以允許前者檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備，然后確定所需或可用的功率量。

PD然后從PSE獲得其功率。 PD的示例包括無線接入點(diǎn)，IP電話和IP攝像機(jī)。許多PD還具有輔助電源連接器，用于可選的外部電源。根據(jù)PD設(shè)計(jì)，可以從輔助端口提供部分，無電源或所有電源，以便在以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)提供備用電源。2傳統(tǒng)上，PSE將分立電路分為兩個(gè)之間的通信接口。電源和以太網(wǎng)，以及電源本身。但為了使實(shí)施更加容易，芯片供應(yīng)商推出了一系列集成的PSE控制器，以優(yōu)化PoE +安裝的運(yùn)行。

這些控制器通過將PoE +接口電路與線性穩(wěn)壓器或開關(guān)電源相結(jié)合，將電源電壓轉(zhuǎn)換為適用于以太網(wǎng)電纜的50至57 VDC，從而降低了PoE +設(shè)備所需外部組件的復(fù)雜性和數(shù)量。

新一代PSE控制器

Maxim的MAX5952是新一代PSE控制器的一個(gè)很好的例子，能夠處理更高功率的PoE +。該芯片設(shè)計(jì)用于與IEEE 802.3at兼容的PSE。該設(shè)備提供符合標(biāo)準(zhǔn)的PD發(fā)現(xiàn)，分類，電流限制以及DC和AC負(fù)載斷開檢測(cè)。

MAX5952具有高功率模式，每個(gè)端口可提供高達(dá)45 W的功率，并具有過流檢測(cè)功能，使系統(tǒng)電源管理能夠檢測(cè)PD是否消耗的電流超過允許電流。

該設(shè)備提供四種操作模式，以滿足不同的系統(tǒng)要求。自動(dòng)模式允許自動(dòng)操作，無需任何軟件監(jiān)控。半自動(dòng)模式在初始軟件激活后自動(dòng)檢測(cè)并分類連接到端口的設(shè)備，但在軟件指示之前不會(huì)啟動(dòng)該端口。手動(dòng)模式允許對(duì)設(shè)備進(jìn)行全面的軟件控制，對(duì)系統(tǒng)診斷非常有用。關(guān)機(jī)模式終止所有活動(dòng)并安全地關(guān)閉端口電源。

凌力爾特公司最近發(fā)布了一款用于PoE +的PSE控制器。 LTC4266是用于IEEE 802.3at PoE +系統(tǒng)的四通道PSE控制器，可提供45至57 V電壓。

LTC4266擁有先進(jìn)的電源管理功能，包括電流和電壓回讀。專有的四點(diǎn)檢測(cè)電路可最大限度地減少錯(cuò)誤的PD檢測(cè)，并通過內(nèi)置的雙事件分類和退避時(shí)序支持中跨操作。 LTC4266的應(yīng)用原理圖如圖2所示。

圖2：凌力爾特公司的應(yīng)用原理圖用于IEEE 802.3at的LTC4266四路PSE控制器。

就其本身而言，Microsemi提供PD69104B PoE +控制器，可用于端盤和中跨設(shè)備。該器件是一款四端口混合信號(hào)高壓PoE +控制器，支持三種工作模式：擴(kuò)展自動(dòng)，自動(dòng)和半自動(dòng)。

PD69104B可以支持傳統(tǒng)/預(yù)標(biāo)準(zhǔn)PD器件，并通過過載，欠載，過壓，過熱和短路機(jī)制提供PD實(shí)時(shí)保護(hù)。該器件支持44至57 V的電源電壓，無需額外的電源，并具有內(nèi)置熱保護(hù)功能。

擴(kuò)展PoE +

增強(qiáng)型PoE標(biāo)準(zhǔn)PoE +允許以太網(wǎng)電纜承載更大的功率，從而擴(kuò)展了可連接到網(wǎng)絡(luò)的PD的范圍。這使得工程師可以使用這種易于實(shí)現(xiàn)的技術(shù)進(jìn)行通信，并為以前需要比傳統(tǒng)PoE能夠處理的功率更多的應(yīng)用提供電源。這種應(yīng)用的一個(gè)流行示例是安全性，其中PoE +現(xiàn)在可用于為聯(lián)網(wǎng)相機(jī)的傾斜，平移和縮放操作提供動(dòng)力。

主要的硅供應(yīng)商通過提供PSE控制器使PoE +更容易實(shí)現(xiàn)。這些器件將PoE +接口和電源集成到一個(gè)芯片中。