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以太網(wǎng)供電PoE(Power over Ethernet)指的是在現有的以太網(wǎng)Cat.5布線(xiàn)基礎架構上，在為一些基于IP的終端傳輸數據信號的同時(shí)，還能為此類(lèi)設備提供直流電源的技術(shù)。PoE技術(shù)已在企業(yè)與工業(yè)中得到廣泛的應用，據統計，2006年，PoE供電交付量為3200萬(wàn)個(gè)端口，到2011年，交付量將達到1.45億個(gè)端口，年增長(cháng)量將超過(guò)30%。目前，業(yè)界采用的標準為IEEE802.3af，該標準規定了供電設備可通過(guò)以太網(wǎng)向功率在13W以下的受電設備供電。這對于傳統的IP電話(huà)和網(wǎng)絡(luò )攝像頭而言可以滿(mǎn)足需求，但隨著(zhù)雙波段接入，視頻電話(huà)、PTZ視頻監控等高功率應用的出現，13W的供電功率顯然無(wú)法滿(mǎn)足要求。為此，IEEE在2005年開(kāi)始制訂新的標準802.3at(PoE plus)，以提升PoE可傳送的功率。表1為802.3af與802.3at的參數對照。 按照IEEE的定義，PoE系統包含兩種設備—PSE和PD。顧名思義，PSE(Power Sourcing Equipment)是用來(lái)給其它設備進(jìn)行供電的設備，它又可以分為兩種，即端點(diǎn)設備(End point，PoE功能集成在交換機內)和中跨設備(Midspan，一種沒(méi)有交換機功能的中間設備)。PD(Powered Device)是用電設備，會(huì )消耗PSE的電能。 同時(shí)802.3af標準還定義了PI(Power Interface ● 通過(guò)空閑對供電(模式B)，如圖2所示，4、5鏈接成正極，7、8鏈接成負極。 按照標準，PoE工作時(shí)嚴格按檢測、分級、通電、斷電順序進(jìn)行，見(jiàn)圖3，以解決設備是否需要通過(guò)以太網(wǎng)供電，按哪級供電的問(wèn)題。 ● 檢測：在檢測階段，PSE通過(guò)有限的電流與電壓來(lái)確定是否存在一個(gè)25kW特征電阻。一個(gè)有效的PD必須在供電端呈現一個(gè)阻值在23.75kW與26.25kW間的電阻，對應電壓范圍在2.7V與10.1V之間，并聯(lián)電容在0.05mF與0.12mF之間。對于電阻小于15kW或大于33kW以及電容大于10mF的設備，PSE拒絕向它供電，以免損壞該設備。通常檢測過(guò)程在500ms內完成，若未檢測到PD，至少在2s后再重復檢測過(guò)程。 ● 分級：分級是可選的，向PD施加一個(gè)15.5V~20.5V間電壓來(lái)測量它的電流。PD最大可使用功率按表2確定。 ● 斷電：PSE會(huì )通過(guò)特定的檢測方法來(lái)判斷PD是否已經(jīng)斷開(kāi)，如果PD斷開(kāi)，PSE將關(guān)閉端口輸出電壓，端口返回到檢測狀態(tài)，很多設備還具有判斷是真切斷還是假斷開(kāi)的能力。 IEEE802.3af標準規定了兩種方法讓PSE檢測PD是否斷開(kāi)：即DC斷路檢測法和AC斷路檢測法。前者根據PSE流向PD的直流電流大小，判斷PD是否在線(xiàn)。當電流在給定時(shí)間TDIS(300ms~400ms)內保持低于閾值IMIN(5mA~10mA)時(shí)，PSE就認為PD不存在，從而切斷電源;后者測量端口的交流阻抗，接有PD時(shí)，端口阻抗會(huì )小于26.2kΩ，端口阻抗是通過(guò)加一交流電壓和測量得到的電流來(lái)決定的。 PoE高集成度解決方案 鑒于PoE技術(shù)的潛在應用市場(chǎng)，目前已有多家半導體廠(chǎng)商提供了符合IEEE802.3af標準的PSE控制器。這些器件在簡(jiǎn)化電路、降低系統成本、提供更高可靠性的同時(shí)，也加速了此項技術(shù)的廣泛普及。 博通(Broadcom)公司推出的BCM59101/103是市場(chǎng)上集成度最高的芯片之一，它集成了FETs、檢測電阻器、3.3V開(kāi)關(guān)調節器、微控制器、LED控制以及存儲器。功率消耗對于電源解決方案至關(guān)重要。公司通過(guò)兩部分設計減少了功率消耗。首先，3.3V開(kāi)關(guān)調節器比其它方案更為有效;其次，內置檢測電阻的功率消耗要遠小于外置電阻。Linear公司的LTC4258/59可以對四路供電端口進(jìn)行管理，具有自主運行(無(wú)需處理器干擾)模式，即可按順序處理各項任務(wù)的能力，對每路都可以單獨設置其工作模式(自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)、關(guān)閉)。其它產(chǎn)品還有Maxim的MAX5922和 MAX5935、TI的TPS 2383、Silicon Labs的Si3460、Freescale的MC234670、華為公司的S3900/S5600與S3026C-PWM等。 PD接口控制器除有檢測接口和分級接口外，通常還具有欠壓關(guān)閉、過(guò)壓保護、過(guò)沖電流限制、DC電流限制等功能。Maxim和Power Integrations還將用于DC/DC轉換的PWM控制器也集成在芯片中，利用它可以實(shí)現非常緊湊且高性?xún)r(jià)比的PD供電電路。 結語(yǔ) 使用以太網(wǎng)供電的優(yōu)勢是明顯的： ● PoE只需安裝和支持一條電纜，簡(jiǎn)單易行且節省空間，并且設備可隨意移動(dòng)。 ● 一個(gè)單一的UPS就可以為所有設備供電。 ● 像數據傳輸一樣，PoE可通過(guò)使用簡(jiǎn)單網(wǎng)管協(xié)議(SNMP)來(lái)監督和控制設備。 ● 用戶(hù)可以自動(dòng)、安全地在網(wǎng)絡(luò )上混合使用原有設備和PoE設備。 當然，PoE還面臨一些挑戰，如每個(gè)端口的用電設備需要的功率可能各不相同，如何準確地檢測每個(gè)用電設備的功率需求是個(gè)很重要問(wèn)題，否則會(huì )存在某些不安全因素。此外，電纜通常被匝成電 束并置于配線(xiàn)柜中，因此電束的散熱問(wèn)題亦需要注意。而成本問(wèn)題則是面臨的又一挑戰，特別是對PD制造商而言，在產(chǎn)品中加入PoE技術(shù)就要增加成本。雖然面臨諸多挑戰，但由于市場(chǎng)潛力巨大，存在的問(wèn)題還不斷地被廠(chǎng)商們加以解決。想信隨著(zhù)IEEE2.3at的實(shí)施，PoE技術(shù)將得到進(jìn)一步發(fā)展以及廣泛的應用。 |
