基于5G的以太網(wǎng)供電技術(shù)

以太網(wǎng)電纜通常用于傳輸數(shù)據(jù)。事實(shí)上，同樣的電纜也可以用來(lái)為連接的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供電。

以太網(wǎng)供電 （PoE） 是一種通過(guò)雙絞線以太網(wǎng)電纜傳輸電力的技術(shù)：提供電力的設(shè)備稱為供電設(shè)備 （PSE），而受電設(shè)備稱為受電設(shè)備 （PD）。大多數(shù) PSE 設(shè)備是網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)或 PoE 注入器，旨在與非 PoE 交換機(jī)一起使用。PD 設(shè)備的常見(jiàn)示例包括 VoIP 電話、無(wú)線接入點(diǎn)和 IP 攝像機(jī)。

Silicon Labs 推出了一個(gè)新的產(chǎn)品組合，旨在為未來(lái)的以太網(wǎng)應(yīng)用（如 5G 迷你蜂窩）提供動(dòng)力。PSE 和 PD 產(chǎn)品符合新的 IEEE 802.3bt 90W PoE 標(biāo)準(zhǔn)。

以太網(wǎng)供電技術(shù)

PoE 技術(shù)有時(shí)也稱為“在線電源”，可讓您顯著減少安裝網(wǎng)絡(luò)所需的電纜數(shù)量。其他好處包括在選擇安裝設(shè)備的位置方面具有更大的靈活性、減少停機(jī)時(shí)間以及降低布線和電力成本。自 2003 年推出以來(lái)，通過(guò)以太網(wǎng)供電 （PoE） 的電力傳輸能力已從最初的 15.4 瓦大幅增加到 30 瓦。新標(biāo)準(zhǔn) IEEE 802.3bt 通過(guò)將功率增加到 60 瓦，在某些應(yīng)用中增加到 90 瓦來(lái)滿足這一需求。IEEE 802.3bt 標(biāo)準(zhǔn)引入了類型 3 和類型 4 PSE/PD（圖 1）。

圖 1：如果通道長(zhǎng)度已知，擴(kuò)展的功率能力允許 PD 輸入功率高達(dá) 90W。

新的以太網(wǎng)供電 （PoE） 標(biāo)準(zhǔn) – IEEE 802.3bt – 在支持 10 千兆位以太網(wǎng) （10GBASE-T） 并保持與舊 PoE 標(biāo)準(zhǔn)的兼容性的同時(shí)，為新應(yīng)用提供更高的功率水平。

PSE 設(shè)備有一個(gè)最大功率預(yù)算，它表示它可以同時(shí)向 PD 設(shè)備提供的總功率，以瓦特為單位。大多數(shù) PSE 設(shè)備的功率預(yù)算不足以為所有 PoE 端口提供最大功率，因?yàn)榇蠖鄶?shù)用戶并未使用所有功率。因此，大多數(shù) PSE 設(shè)備實(shí)施電源管理以在連接的 PoE 端口之間智能分配電源。

當(dāng) PD 連接到 PSE 時(shí)，PoE 標(biāo)準(zhǔn)指定了 PD 的浪涌電流以防止高電流尖峰。此外，PoE 標(biāo)準(zhǔn)提供了 PSE 和 PD 之間的模擬握手（分類）以協(xié)商功率。PD 請(qǐng)求特定級(jí)別的功率，PSE 要么授予請(qǐng)求的級(jí)別，要么將 PD 降級(jí)到較低的功率級(jí)別。分級(jí)完成后，PD 將可用功率報(bào)告給 PD 系統(tǒng)控制器，PD 系統(tǒng)必須相應(yīng)地調(diào)整其功率消耗。

Silicon Labs 解決方案

Silicon Labs 的新 PoE 產(chǎn)品組合提供了一個(gè)完整的解決方案，其目標(biāo)是降低向供電設(shè)備 （PSE） 和受電設(shè)備 （PD） 添加 90 W PoE 的成本和復(fù)雜性。新的 90 W PoE 產(chǎn)品組合符合 IEEE 802.3bt 標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)將 PoE 功率提高一倍以上，portolio 擴(kuò)展了無(wú)線接入點(diǎn)、物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線網(wǎng)關(guān)和其他 PoE 應(yīng)用的功能。該產(chǎn)品組合的更高功率能力有助于使小型 5G PoE 供電單元和數(shù)字建筑成為現(xiàn)實(shí)。

該產(chǎn)品組合包括三種新的 PSE 和 PD 產(chǎn)品：符合 802.3bt 的單端口 90W PSE Si3471 控制器。Si3471 不需要外部主機(jī) MCU、固件下載或軟件編程，并且易于使用三個(gè)數(shù)字 I/O 引腳進(jìn)行配置。

Si3474 四路以太網(wǎng) 90 W 802.3bt 或最多八個(gè) 30 W 802.3at/af PoE 端口，用于工業(yè)和商業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)和安全記錄設(shè)備。

Si34071 單芯片 PD 解決方案將 802.3bt 接口與集成高效 DC-DC 轉(zhuǎn)換器相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)超過(guò) 90% 的端到端效率。Si34071 為小型 5G 蜂窩、無(wú)線接入點(diǎn)和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)提供高功率（圖 2-4）。

圖 2：Si3471 應(yīng)用布局

圖 3：Si3474 應(yīng)用布局

圖 4：Si34071 的應(yīng)用布局

Silicon Labs 電源產(chǎn)品高級(jí)產(chǎn)品經(jīng)理 Charlie Ice 說(shuō)：“以太網(wǎng)供電的一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)是能夠通過(guò)現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)電纜傳輸電力和數(shù)據(jù)，這消除了將交流電源連接到安裝位置的需要用于連接的設(shè)備，這反過(guò)來(lái)又降低了安裝的成本和復(fù)雜性。例如，在整個(gè)建筑物中部署 5G 小型基站通常涉及在無(wú)法使用交流電源的難以到達(dá)的地方安裝系統(tǒng)。通過(guò)使用 PoE 技術(shù)，一根低壓以太網(wǎng)電纜可以延伸到小型基站，以提供高速數(shù)據(jù)和高達(dá) 71 W 的功率?！?/p>

當(dāng)您必須在附近沒(méi)有墻上插座的地方供電和使用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時(shí)，PoE 非常有用。這是在無(wú)法輕松接入電源的地方使用 IP 攝像機(jī)進(jìn)行視頻監(jiān)控的簡(jiǎn)單案例。通常，您正在尋找配備長(zhǎng)壽命電池的設(shè)備。視頻監(jiān)控解決方案、傳感器、傳輸和接收設(shè)備以及其他物聯(lián)網(wǎng)只是 PoE 提供的一些可能性。

“隨著新的 90 W 標(biāo)準(zhǔn)于去年獲得批準(zhǔn)，我們認(rèn)為 PoE 將在應(yīng)用數(shù)量和使用它設(shè)計(jì)的客戶數(shù)量方面真正爆炸式增長(zhǎng)。PoE 不僅將用于 5G 小型基站，還將重振無(wú)線接入點(diǎn)和其他 PoE 應(yīng)用，”。Silicon Labs 電源產(chǎn)品高級(jí)產(chǎn)品經(jīng)理 Kevin Kilbane 說(shuō)。

圖 5：Si34071 71 W 正向轉(zhuǎn)換器 EVB

PoE 功能的使用允許開(kāi)發(fā)人員減少設(shè)備高度集中的環(huán)境或接線柜內(nèi)所需的電纜和電源插座的數(shù)量。

在無(wú)線占主導(dǎo)地位的時(shí)代，以太網(wǎng)可能看起來(lái)像昨天的技術(shù)，但無(wú)處不在。它甚至對(duì)提供 5G 服務(wù)至關(guān)重要，部分歸功于以太網(wǎng)供電和規(guī)范的最新迭代，這增加了單個(gè) 90W 連接上的可用總功率。

審核編輯：郭婷