針對(duì)以太網(wǎng)電源(PoE)的高功率設(shè)計(jì)

針對(duì)以太網(wǎng)電源(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(lái)了新的面貌。其中，PoE帶來(lái)了一系列獨(dú)特的問(wèn)題，對(duì)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(lái)說(shuō)，他們并不熟悉針對(duì)這些問(wèn)題的新的思維方式。PoE現(xiàn)在常用于VoIP 電話、無(wú)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(duì)該標(biāo)準(zhǔn)的了解以使新的應(yīng)用成為可能。

通過(guò)回顧標(biāo)準(zhǔn)可見(jiàn)，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(guò)在上電前的檢測(cè)和分類(lèi)，可以識(shí)別 PD并監(jiān)測(cè)該端口(ICUT、ILIM和斷開(kāi))。PSE承擔(dān)了大部分PoE的負(fù)擔(dān)，它必須檢測(cè)PoE并無(wú)縫地?cái)嚅_(kāi)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(lèi)、供電和監(jiān)測(cè)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(wú)振蕩的方式打開(kāi)電源，從而避免吸取比要求更多的功率。因?yàn)閮深?lèi)設(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(wèn)題。

新興應(yīng)用需要更大的功率

13W對(duì)于基本功能IP電話是足夠的，但是，對(duì)于電動(dòng)攝像機(jī)、多點(diǎn)無(wú)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(jí)別還沒(méi)有確定，但是，到目前為止，很可能我們將看到30W的兩對(duì)供電系統(tǒng)和60W的4對(duì)供電系統(tǒng)。 IEEE?802.3at委員會(huì)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?xiě)這種規(guī)范的復(fù)雜性很高，我們預(yù)期從現(xiàn)在開(kāi)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(duì)雙絞線，但是， 802.3af標(biāo)準(zhǔn)僅僅容許其中兩對(duì)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(duì)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(duì)傳送更大的功率。這些技術(shù)都已經(jīng)出現(xiàn)在專(zhuān)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(guò)渡時(shí)期，有些應(yīng)用需要大功率，等待新標(biāo)準(zhǔn)的到來(lái)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?zhuān)?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(kāi)交流，在PSE電路中可以用LTC4259取代；如果應(yīng)用要集成開(kāi)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。