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以太網(wǎng)供電(PoE)技術(shù)已經(jīng)在語(yǔ)音IP(VoIP)電話(huà)、無(wú)線(xiàn)路由器以及安保設備等上百種應用中大顯身手。許多PoE應用使用了輔助電源，例如，受電設備(PD)端的交流壁式電源和供電設備(PSE)端的不間斷電源(UPS)。集成輔助電源是一項極具挑戰性的設計工作，PoE設計者必須要理解不同的方法,并在它們之間作出折衷。 在PoE系統中加入輔助電源通常有三種配置方式：通過(guò)受電設備前端熱插拔部分；直連到受電設備的電源控制器輸入端；直連到受電設備的電源隔離輸出電壓。 在第一種配置方式中，電源能復接到受電設備的前端并通過(guò)熱插拔部分進(jìn)行傳遞。這種方式有時(shí)也稱(chēng)作前端輔助供電，如圖1所示。 圖1 前端輔助供電 由于電能通過(guò)受電設備的PoE接口控制器傳遞，所以前端輔助供電具有熱插拔保護優(yōu)勢。如果前端輔助供電的電壓低于正常的PoE電壓，先供電的電源輸出就會(huì )出現不確定狀態(tài)。這是因為在PoE之前加入輔助電源將使供電設備喪失PSE能力，因而無(wú)法檢測到受電設備的簽名電阻；而且無(wú)論什么時(shí)候使用輔助電源都會(huì )出現這種問(wèn)題。但是，如果先給PoE供電，輔助電源的低電壓將受到反偏的功率二極管抑制。低電壓前端輔助供電的另一個(gè)缺點(diǎn)是拽取功率限制。熱插拔限流功能對拽取輔助電源電流進(jìn)行限制的時(shí)候，會(huì )發(fā)生這種情況。 如果前端輔助供電的電壓大于或等于PoE電壓，情況就更復雜了，這是由于兩個(gè)電源將共享受電設備的負載，與它們的穩壓電壓成正比，與它們的輸出阻抗成反比。當使用高壓輔助電源時(shí)，情況將更為復雜，因為它為控制器引入一種新的熱插拔情況。由于MOSFET對電源的輸入電容充電，受電設備控制器輸入電壓的突然增長(cháng)將使熱插拔晶體管進(jìn)入限流狀態(tài)。這種情況將使系統暫時(shí)偏離輸入“電源良好”狀態(tài)，為了持續供電，必須將這種情況去除。熱插拔控制器的電流限制應該高于輸出到負載上的直流電流。如果直流電流限制設置得過(guò)低，熱插拔控制器在差錯出現前，將無(wú)法提供足夠的多余電流來(lái)對負載電容充電�！嚯娺^(guò)程必須經(jīng)過(guò)仔細地考慮。如果PoE電源斷開(kāi)，即前端輔助電源先工作，若斷開(kāi)輔助電源，供電將無(wú)法繼續，這是因為在供電設備檢測到一個(gè)合法的簽名并繼續供電之前，模塊的電容上的電荷必須被完全釋放掉。如果前端輔助供電能夠正常工作，那么無(wú)論PoE電源在什么時(shí)候斷開(kāi)，都可以持續供電。 前端輔助供電的應用可能是一個(gè)十分困難的問(wèn)題。如果輔助電源直接連接到模塊的電源部分(也稱(chēng)作后端輔助供電)，如圖2所示，問(wèn)題的復雜程度將大為降低。 如果后端輔助電源首先為模塊供電，那么它也將占據支配地位，這是因為它可以將輸入二極管橋反偏，并阻止供電設備檢測合法簽名。根據選擇不同的受電設備控制器IC，用戶(hù)可以在后端輔助供電應用中禁用PoE接口。禁用PoE而使用輔助電源供電的配置方式稱(chēng)為“輔助支配”。輔助支配方式將禁用熱插拔控制器的功率MOSFET開(kāi)關(guān)，從而禁止PoE供電。如果供電設備檢測出符合IEEE 802.3標準的直流保持電源簽名，供電設備將認為受電設備將要斷電并關(guān)斷PoE電源。這是后端輔助供電的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)，因為它移除了供電設備電源，從而將電能分配到其他端口。 如果后端輔助供電配置為非支配模式，且PoE電源先工作，那么輔助電源在PoE斷開(kāi)之前將不會(huì )供電。和前端輔助供電相同，只要后端輔助電源繼續工作，就可以支配模式或非支配模式持續供電。如果輔助電源斷開(kāi)并且PoE電源沒(méi)有啟用(因為輔助支配或者輔助電源先工作)，將無(wú)法持續供電。 最后一種配置方式，即輔助電源直接連接到受電設備的電源輸出方式，是一種簡(jiǎn)單卻具備很多優(yōu)點(diǎn)的方案。它需要一個(gè)為受電設備負載提供所需電流和調節電壓的輔助電源。另外，這種配置方式通常需要額外的元件和一些重復功能，有時(shí)甚至需要另一個(gè)隔離開(kāi)關(guān)穩壓器或線(xiàn)性二次穩壓器。 為PoE供電器件增加輔助電源是一件非常復雜的、極具挑戰性的工作。只有理解了每種配置方式的成本、優(yōu)點(diǎn)和限制，PoE設備的設計者才能夠選擇適合的方案并實(shí)現期望的系統性能。 |
