針對以太網(wǎng)" title="以太網(wǎng)">以太網(wǎng)電源" title="電源">電源（PoE" title="PoE">PoE）的IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定將直流電源與10/100/1000 Mbps數(shù)據(jù)一起傳輸，從而為以太網(wǎng)帶來了新的面貌,。其中,，PoE帶來了一系列獨(dú)特的問題，對于許多具備設(shè)計(jì)以太網(wǎng)設(shè)備經(jīng)驗(yàn)的工程師來說,，他們并不熟悉針對這些問題的新的思維方式,。PoE現(xiàn)在常用于VoIP 電話、無線接入點(diǎn)和安全攝像機(jī),。隨著PoE的發(fā)展,，有必要增強(qiáng)對該標(biāo)準(zhǔn)的了解以使新的應(yīng)用成為可能。

　　通過回顧標(biāo)準(zhǔn)可見,，PoE鏈接容許受電設(shè)備（PD）從供電設(shè)備（PSE）吸取最多12.95W的功率,。PoE鏈接或端口受到PSE的控制，PSE通過在上電前的檢測和分類,，可以識別 PD并監(jiān)測該端口（ICUT,、ILIM和斷開）。PSE承擔(dān)了大部分PoE的負(fù)擔(dān),，它必須檢測PoE并無縫地?cái)嚅_電源,，以避免損壞原有的設(shè)備。如果PSE 不能充分地執(zhí)行分類,、供電和監(jiān)測等功能,，那么，就可能出現(xiàn)間歇性故障并造成供電不穩(wěn)定。PSE不能控制一切,；當(dāng)它提供電源的時(shí)候,，它相信PD是符合標(biāo)準(zhǔn)的，并以無振蕩的方式打開電源,，從而避免吸取比要求更多的功率,。因?yàn)閮深愒O(shè)備都必須協(xié)作，所以,，PD和PSE設(shè)計(jì)工程師要從兩設(shè)備的觀點(diǎn)出發(fā)考慮設(shè)計(jì)問題,。

　　新興應(yīng)用需要更大的功率

　　13W對于基本功能IP電話是足夠的，但是,，對于電動攝像機(jī),、多點(diǎn)無線接入和大屏幕彩色顯示器等應(yīng)用，功率卻嚴(yán)重不足,。IEEE目前正在制訂更大功率的標(biāo)準(zhǔn),，稱為PoE+（官方稱為IEEE 802.3at）將與目前可用的 802.3af設(shè)備共存。由新標(biāo)準(zhǔn)定義的最終功率級別還沒有確定,，但是,，到目前為止，很可能我們將看到30W的兩對供電系統(tǒng)和60W的4對供電系統(tǒng),。 IEEE 802.3at委員會已經(jīng)下達(dá)了令人畏縮的任務(wù),，要定義一種安全、更大功率,、后向兼容并與現(xiàn)已部署的802.3af設(shè)備互通的全球標(biāo)準(zhǔn),。因?yàn)榫帉戇@種規(guī)范的復(fù)雜性很高，我們預(yù)期從現(xiàn)在開始算起,，一到兩年內(nèi)不可能看到最終規(guī)范,。

　　雖然典型的CAT 5電纜有四對雙絞線，但是,， 802.3af標(biāo)準(zhǔn)僅僅容許其中兩對線在給定時(shí)間內(nèi)傳送電流,。一種選擇是容許第三和第四對線傳送額外的電流，從而使可用功率翻一番,。第二種選擇是提大電流的限制，容許相同的線對傳送更大的功率,。這些技術(shù)都已經(jīng)出現(xiàn)在專用的PoE系統(tǒng)之中,。然而，每一種方法都有缺點(diǎn),，使在它們之間作出選擇更為復(fù)雜,。

　　實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)大功率PSE

　　在過渡時(shí)期，有些應(yīng)用需要大功率，等待新標(biāo)準(zhǔn)的到來顯然是不現(xiàn)實(shí)的,。為此,，有幾種解決方案。下列是構(gòu)建在符合基本802.3af標(biāo)準(zhǔn)之上的電路（翻譯注釋： complaint應(yīng)該是compliant）,，圖1a所示PSE電路采用LTC4258,，圖1b所示PD電路采用LTC4257。如果該應(yīng)用需要斷開交流,，在PSE電路中可以用LTC4259取代,；如果應(yīng)用要集成開關(guān)調(diào)整器，在PD電路中可以采用LTC4267取代,。

　　圖1a：采用LTC4258實(shí)現(xiàn)的符合基本802.3af標(biāo)準(zhǔn)的PSE電路,。

　　圖1b：采用LTC4257實(shí)現(xiàn)的符合基本802.3af標(biāo)準(zhǔn)的PD電路。

　　大功率工作

　　下列電路例子展示了實(shí)現(xiàn)大功率工作的幾種辦法,。注意：在下面的一些PSE電路中,，通道4被用于描述電路的變化，但是,，也可以采用任何其它通道,。

　　兩對大電流方案

　　通過簡單地改變傳感器電阻的數(shù)值（圖1a中的RS1到RS4），就可以增加PSE的功率級別,。RSn被設(shè)為0.5Ω,，符合802.3af標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定 （375mA ICUT， 425mA ILIM）,。例如,，將RSn減小到0.25Ω,，就可以把電流限制增加一倍（750mA ICUT， 850mA ILIM）,。當(dāng)采用短電纜時(shí)，這就可以把PD功率增加一倍,；如果電纜較長，其損耗就會增加,，從而把傳遞給PD的功率限制為小于原來的兩倍,。

　　圖2a：雙電流大功率,、符合802.3af標(biāo)準(zhǔn)的PSE,。

　　注意，LTC4258也采用傳感器電阻來檢測直流的斷路,。把該電阻的數(shù)值減少到0.25Ω,，直流斷路門限就可以增加一倍，技術(shù)上就不符合標(biāo)準(zhǔn)的要求,。其它 802.3af參數(shù)就不受影響：檢測和分類仍然符合標(biāo)準(zhǔn)的要求,；而交流斷路門限（僅僅對LTC4259）不受傳感器電阻變化的影響。因?yàn)樗岣叩闹绷鏖T限存在斷開非常低功率的802.3af PD的風(fēng)險(xiǎn),，盡管這種風(fēng)險(xiǎn)比較??；對于具備802.3af PD的互通性，推薦采用交流斷路,。

　　要改變每個通道的其它兩個元件,，以處理額外的電流。典型情況下,，MOSFET Q4要用較大的器件取代,，以在電流限制期間承受更大的功率,。在這種應(yīng)用中，采用D2PAK封裝的IRF530類器件就足夠了,。此外,，也要指定PoE數(shù)據(jù)磁性模塊以承載更高的電流。幾家磁性元件供應(yīng)商最近推出了具有足夠電流能力的器件,。

　　通過增加兩個新元件,，我們可以在符合802.3af的工作和大功率條件兩者之間進(jìn)行切換,。在這種情形下，RS4要設(shè)置為原始的 0.5Ω數(shù)值,，并要選擇RS4B,，以便RS4 II RS4B提供期望的更大電流,。把RS4B設(shè)置為0.5Ω（與RS4的數(shù)值相同），就可以把大功率模式設(shè)置為802.3af的功率電平的兩倍,。

　　當(dāng)Q4B關(guān)閉的時(shí)候,，端口工作在符合802.3af標(biāo)準(zhǔn)的模式。打開Q4B開關(guān),，端口就工作在大電流模式,。這種切換可以在任何時(shí)間進(jìn)行：在檢測/分類之前,；在檢測/分類之后,，但是要在端口上電之前,；或在供電之后。注意,，Q4B可以采用低壓 MOSFET，因?yàn)閮H僅Q4的漏極具有高端口電壓,。Q4B要選擇導(dǎo)通電阻非常低的MOSFET，以防止在更大電流限制中精度不夠,。例如， IRLML2502就是采用SOT-23封裝的一種合適的器件,。

　　對PD的改變稍微復(fù)雜一些（圖2b），因?yàn)閮?nèi)部的MOSFET被預(yù)先配置為工作在375mA限制電流,。然而,，添加受PWRGD引腳控制的外部無源器件,，就容許工作在大電流模式,；與此同時(shí),，維持完整的802.3af檢測和分類特征,，且限制瞬間峰值電流,。

　　圖2b：兩對大功率PD,。

　　四對小電流方案

　　為了增加傳遞到PD的功率,，另外一種技術(shù)是在CAT-5電纜中為所有四對線供電,。圖4a所示為四對PSE電路，其中每一對都具有標(biāo)準(zhǔn)的802.3af電源,。對傳感器電阻的數(shù)值不需要作出變更,。

　　圖3a：四對802.3af電源,。

　　四對PD電路是最大的變化（圖4b）。現(xiàn)在需要采用兩個LTC4257器件,，電源電路必須具備足夠的智能,，以便把從每一個通道吸取的電流限制在 802.3af規(guī)范容許的范圍之內(nèi)。要做到這一點(diǎn),，就要平衡從每一對線吸取的電流或平衡從每一對線吸取的功率,，直到它接近（但是不超過）ICUT極限,，然后,，才從其它線對吸取電流。這種電路可能相當(dāng)復(fù)雜,，不同的設(shè)計(jì)之間差異也很大,。

　　圖3b：四對小電流PD,。

　　四對技術(shù)（four-pair technique）的優(yōu)點(diǎn)是利用了電纜中的所有導(dǎo)線,，最大限度地減少了總的電纜阻抗及長電纜所產(chǎn)生的功率損耗,。任何利用標(biāo)準(zhǔn)電流的大功率技術(shù)也完全接近符合802.3af標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)閮H僅采用信號對或備用對就能夠符合標(biāo)準(zhǔn)的要求。主要缺點(diǎn)是復(fù)雜性高,，價(jià)格昂貴。PSE的每一個端口需要兩個通道的控制器芯片,，將端口密度減少了一半；而PD需要兩個通道和附加的電流平衡電路,，以確保從每一對線吸取的電流不超過最大值,。此外,，如果只有信號對具有連續(xù)性,，四對技術(shù)就不管用,，正如在一些CAT-3建筑安裝中看到的那樣。

　　因?yàn)樗膶€方案的成本昂貴且復(fù)雜性高,，在中等功率級別,，人們寧愿采用兩對大電流技術(shù),。只有當(dāng)PD功率上升到35W以上,，四對系統(tǒng)才最為適用,。

　　四對大電流方案

　　把大電流電路與四對連接結(jié)合起來,，可以沿著電纜比其它任何技術(shù)傳遞更多的功率,。四對大電流容許沿著100米的CAT-5電纜向PD傳遞50W的功率,，如果電纜長度縮短的話,，所傳遞的功率要更大,。盡管這種方案存在所有以前方案的缺點(diǎn)，但是,，所傳輸?shù)墓β蕝s最大,。對于50W以上的功率，長的電纜很快會出現(xiàn)“阻抗匹配”問題,，在此,，電纜所消耗的功率比傳輸給PD的功率還要大。如果縮短電纜的長度,，就可以進(jìn)一步增加電流,，其數(shù)值最終受限于RJ45連接器、磁性元件的偏置電流和CAT-5電纜中溫度上升的程度,。極大功率（ > 50W）電路只應(yīng)該用于由同一供應(yīng)商指定整個解決方案的系統(tǒng)之中,。

　　分類：何時(shí)適用大功率

　　特別情況下，如果不采用上述電路,，一種辦法就是確定何時(shí)把大功率施加在線路上,。在正常情形下，所有技術(shù)都將成功地為符合802.3af標(biāo)準(zhǔn)的PD供電,。雙門限電路需要從PD獲取一些信息以了解何時(shí)切換門限,；而四對方案需要了解何時(shí)才適合切換到第二組導(dǎo)線。IEEE 802.3at委員會正在努力解決這些問題,，但是,，還沒有確定最終方案。在過渡時(shí)期,，需要采用特殊的方案來識別大功率PD,。

　　802.3af定義了不使用的類（第四類），看起來就像為大功率PD特制的,；LTC4258/59 PSE芯片和LTC4257/67 PD芯片都支持第四類,。幸運(yùn)的是，第四類PD如果插入標(biāo)準(zhǔn)的 802.3af PSE之中的話,，它就可以采用第三類限制電流供電,；而如果它試圖吸取更大的功率，它就會重復(fù)地打開和關(guān)閉,。第四類可以被用作為連接了大功率PD的“報(bào)警”信號,，但是,，建議在傳輸更大功率之前，先發(fā)出一個附加的握手信號,。理想情況下,，大功率PD應(yīng)該從大功率PSE接收某種信號，確認(rèn)“工作在大功率模式”是可接受的,。如果沒有收到握手信號,，PD就應(yīng)該向用戶發(fā)出某種信號，表示它插入了錯誤類型的PSE,。