以太網(wǎng)供電(PoE)

關(guān)于PoE的IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)要求，所有數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)使用與數(shù)據(jù)相同的電纜線來接收功率，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了用未屏蔽雙絞線電纜傳輸48V直流電，如分類五。這樣，就不需要本地電源。

IEEE 802.3af都包含什么？

IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)提出了用已有電纜提供和接收電源的要求，包括給電纜提供電源的設(shè)備(PSE)，以及功率接收器件(PD)。該標(biāo)準(zhǔn)定義了PSE和PD之間的接口，也涉及相關(guān)探測和分類協(xié)議。圖示為一簡化的典型PoE系統(tǒng)。

PoE系統(tǒng)怎樣感測何時(shí)需要電源？

PD用一使PSE尋找有效PD的感測方法請求電源。PSE通過發(fā)出2.8V~10V信號(hào)到電源線上，來尋找有效PD。有效PD感測此電壓，并在電源線上加上23.75kΩ~26.25kΩ電阻。PSE一旦感測到產(chǎn)生的電流，就認(rèn)為有一有效PD在請求電源。

PD如果接收不到電源時(shí)如何動(dòng)作？

PD如果接收不到電源，它就加上一個(gè)電阻，其值高于或低于為有效PD所列出的的值。在低端，12kΩ~23.75kΩ表示PD不需要電源。在高端，范圍在26.25kΩ~45 kΩ之間。PSE認(rèn)為任何低于12 kΩ和高于45 kΩ都是無效PD探測特征。

PoE系統(tǒng)的功率和電流限制是什么？

單一節(jié)點(diǎn)接收的最大電流為350mA。要預(yù)留一些相關(guān)電纜的電源損失余量，各節(jié)點(diǎn)接收的連續(xù)功率總量為12.95 W。

PSE怎樣確定必要的功率要求？

感測環(huán)節(jié)結(jié)束后，PSE可以隨意產(chǎn)生一個(gè)PD分類。PSE使用PD分類確定PD正常工作時(shí)所需最大功率。IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)定義5個(gè)不同分類標(biāo)準(zhǔn)，包括最小和最大功率以及電壓。

PSE怎樣確定分類？

PSE通過將電源線上的電壓增加到15.5V~20.5V之間來實(shí)現(xiàn)。分類由PD吸入的電流量來確定。

PSE下一步如何動(dòng)作？

在完成感測和可選分類環(huán)節(jié)后，PSE使其輸出電壓斜坡上升到42V。一旦到達(dá)低電壓切斷(UVLO)釋放閾值，內(nèi)部一FET打開，PD開始正常工作。只要輸入電壓保持在UVLO閾值之上，一直保持如此。對大多數(shù)PD，一個(gè)板級(jí)直流-直流轉(zhuǎn)換器下變換輸入電壓，產(chǎn)生所需電壓。

如何選擇電容值？

根據(jù)IEEE 802.3af規(guī)范，如果輸入電容小于180 μF，PSE就必須對浪涌電流加以限制。輸入電容大于180μF時(shí)，要求PD將浪涌電流限制在小于400 mA。PD對PSE的輸入電容也必須在0.05μF~0.12 μF之間。

PoE怎樣處理電壓瞬變？

使用長電纜和變壓器會(huì)產(chǎn)生大于68V的瞬態(tài)變化。為避免這些瞬變超過應(yīng)用的最大電壓，設(shè)計(jì)師可以在正電源和負(fù)電源之間加上一個(gè)瞬態(tài)電壓浪涌抑制器(TVS)或類似的齊納器件。

瞬態(tài)抑制的要求是什么？

給TVS并聯(lián)旁路電容有助于保護(hù)PoE系統(tǒng)免受瞬變引起的損壞。選擇TVS，使其在大于57V最大應(yīng)用電壓，且在達(dá)到68V最大絕對額定值之前啟動(dòng)。

設(shè)計(jì)師如何配置PoE系統(tǒng)？

多個(gè)制造商提供的IC能簡化PoE系統(tǒng)設(shè)計(jì)。這些IC通常包括一IEEE 802.3af 兼容PD和直流-直流轉(zhuǎn)換器接口。

哪些系統(tǒng)單元可提供故障保護(hù)？

首先，PSE可能移除不符合其電源分類或者最大吸入電流400 mA的PD的電源。其次，PD接口芯片可能同時(shí)有內(nèi)部電流和熱電流限制保護(hù)。最后，所選電源控制器可能也有周期循環(huán)電流限制保護(hù)。不同芯片的保護(hù)水平也不同。