以太網(wǎng)供電 (PoE) 是為了響應供電設備 (PD) 之間快速、經(jīng)濟高效的網(wǎng)絡(luò )通信需求而發(fā)展起來(lái)的。電氣與電子工程師協(xié)會(huì ) (IEEE) 制定了各項安全標準，為互聯(lián)設備提供支持。自2003年以來(lái)，IEEE已經(jīng)批準并推出了多個(gè)版本的標準。對于傳輸速度較慢的10Mbps 10Base-T和100Mbps 100Base-TX，四對5類(lèi) (CAT5) 雙絞線(xiàn)中只有兩對用于傳輸信令，其余兩對雙絞線(xiàn)用于向終端設備供電（圖1）。
圖1：此圖演示了兩對電源連接方式， 兩對紅色電纜用于供電，而所有四對電纜均用于傳輸數據（圖源：Microchip） 其他版本的標準使用未占用的電線(xiàn)（標準B）作為電源和地線(xiàn)。同時(shí)，版本A將同時(shí)傳輸信號和電源，例如用于音頻電容話(huà)筒的48V幻象供電。這種巧妙的技術(shù)可以讓每對雙絞線(xiàn)產(chǎn)生電壓差， 在不干擾差分信號的情況下提取電源。 進(jìn)一步演變而來(lái)的4PPoE標準使用所有四對雙絞線(xiàn)供電，并能提供更高的功率，不僅僅適用于電子設備，如電動(dòng)攝像機、應急照明源、通風(fēng)口執行器、繼電器和泵（圖2）。
圖2：圖中演示了四對電源連接方式，所有八條電纜均用于傳輸電力 （圖源：Microchip） 有意思的是，PoE并不是第一個(gè)網(wǎng)絡(luò )供電技術(shù)。早在幾十年前，基于RS-232的網(wǎng)絡(luò )方案便開(kāi)始使用4線(xiàn)RJ-11電纜遠距離傳輸/接收和整流交流電。整流后的交流電不受電纜阻抗的限制，并且都有一個(gè)用于NRZ（不歸零）信號的公共接地基準。 為什么選擇有線(xiàn)連接？ 有了Wi-Fi®、藍牙、Zigbee和超寬帶 (UWB) 等許多無(wú)線(xiàn)協(xié)議，為什么還有人想要使用有線(xiàn)連接？主要是因為并非每個(gè)需要控制或監控的位置都能連接電源，比如 埋入建筑物中的傳感器和執行器可能位于爬行空間、閣樓、內部通風(fēng)口，甚至是無(wú)法容納人的位置，這時(shí)獨立供電的有線(xiàn)連接可能是唯一的解決方案。同樣，緊急照明等關(guān)鍵系統在主電源斷電時(shí)，仍然可以使用PoE電源繼續工作。在緊急情況下，這一點(diǎn)尤為重要，比如摩天大樓中的疏散樓梯需要持續不間斷的照明。此外，相對于易于受干擾的無(wú)線(xiàn)連接，有線(xiàn)連接更加可靠，不容易破壞，這也是所有安全系統都非常重視的一個(gè)因素。 最新標準 - IEEE 802.3bt 早在2003年，802.3af標準就可以提供15.4W的功率，不僅可以用于嵌入式、埋入式和分布式傳感器系統，還適用于攝像頭、IP電話(huà)和無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的接入點(diǎn)。2009年推出的IEE 802.at標準允許每根電纜提供30W的功率，為用戶(hù)界面終端和低電平照明等可能更耗電的應用提供了可能，現在更是可用于聲音和警報系統。 最新的IEEE 802.bt標準于2018年獲得批準并獲得了廣泛關(guān)注，其中802.3bt 3類(lèi)設備的功率將達到60W，802.3bt 4類(lèi)設備的功率甚至將達到90W。此標準不僅支持單端口端點(diǎn)應用，還支持遠程多端口實(shí)現，即每個(gè)端口都能夠支持高達90W的多端口交換機。此外，還可用于電磁閥、電機和其他機電功能，如緊急開(kāi)門(mén)或鎖定駕駛艙系統。 802.bt PoE可滿(mǎn)足USB-3C需求 PoE轉USB-3C接口隨著(zhù)最新PoE和USB標準的出現逐漸流行起來(lái)。這可以讓筆記本電腦、平板電腦和更復雜的用戶(hù)界面連接到有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，在供電的同時(shí)傳輸數據。 這項技術(shù)的優(yōu)勢并不僅限于此。有線(xiàn)PoE端口與USB-3C端口之間的接口可以改變數據流構建方式，甚至在住宅和公寓中也可以做到。盡管Wi-Fi很容易實(shí)現這一功能，但試圖爭奪同一空間的人員和設備越多，就可能會(huì )產(chǎn)生延遲，甚至導致性能下降。將流媒體電視等大數據源從Wi-Fi移除，便可以提高公寓樓等流量嚴重擁堵區域的可用帶寬。借助于有線(xiàn)USB-3C端口，可為手持設備、固定功能單元（如全屋A/V分配用戶(hù)界面）、云和物聯(lián)網(wǎng)設備提供更多充電器端口。 許多建筑物已經(jīng)安裝了以太網(wǎng)線(xiàn)路、交換機甚至是路由器。使用互聯(lián)網(wǎng)和云連接、重新構建數據流乃至沿用舊系統，對于使用標準功能和限制使用專(zhuān)有增強功能的用戶(hù)非常重要。如果一臺設備符合當前標準，并且與舊系統向后兼容，那么網(wǎng)絡(luò )就可以對數據流和系統性能進(jìn)行優(yōu)化。 Microchip mPoE產(chǎn)品線(xiàn) Microchip的多以太網(wǎng)供電 (mPoE) 技術(shù)能夠無(wú)縫高效地為有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )設備供電，成為了以太網(wǎng)應用的理想解決方案。利用獨特設計的算法，mPoE實(shí)現了與暫行設備的向后兼容性，并支持所有IEEE® PoE標準， Microchip mPoE堪稱(chēng)傳統網(wǎng)絡(luò )設備的優(yōu)選解決方案，如IP電話(huà)、無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn) (WAP)、IP監控攝像頭、5G小蜂窩、LoRa®網(wǎng)關(guān)、LED燈具、門(mén)禁終端和其他物聯(lián)網(wǎng)設備。 設計靈活、可擴展、性能可靠、經(jīng)得起未來(lái)考驗并能夠適應業(yè)務(wù)增長(cháng)的網(wǎng)絡(luò )至關(guān)重要。隨著(zhù)業(yè)界逐漸開(kāi)始采用新一代PoE技術(shù)來(lái)通過(guò)單個(gè)以太網(wǎng)電纜管理數據和電源，在單個(gè)以太網(wǎng)基礎設施中同時(shí)使用暫行標準PD與兼容IEEE 802.3bt的新PD，成為了越來(lái)越多的公司將面臨的挑戰。Microchip的供電設備 (PSE) 芯片組采用mPoE技術(shù)，因此能夠支持符合暫行標準和IEEE標準的設備在同一網(wǎng)絡(luò )上協(xié)同工作。PoE注入器/中跨和PoE交換機采用了這項獨特的技術(shù)，允許在任何網(wǎng)絡(luò )中快速簡(jiǎn)單地部署Microchip mPoE，而無(wú)需更改現有交換機或布線(xiàn)。Microchip mPoE解決了不同PoE標準和傳統解決方案之間的互操作性問(wèn)題，提供了一個(gè)國際性網(wǎng)絡(luò )供電標準。 Microchip mPoE同時(shí)支持PoE 1、PoE 2、PoE+、IEEE 802.3af/at/bt、傳統af/at、12.5K、UPoE、Class 4 60W和PoH標準。這項創(chuàng )新技術(shù)能夠靈活快速地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )設計升級，以滿(mǎn)足業(yè)務(wù)需求。Microchip mPoE為現在乃至未來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )供電提供了所必需的可擴展性和互操作性。 特色產(chǎn)品 Microchip為原始設備制造商 (OEM) 提供了多個(gè)單端口即插即用PoE 802.3bt模塊配置，應用于符合日本、歐洲和美國標準的60W中跨設備。單RJ45連接器支持10/100和1G速度，可提供60W功率。借助于現成的傳統支持和型號（如戶(hù)外現成PD-9501GCO IP67單端口PoE中跨），基礎設施可以輕松地整合到支持這些增強功能和優(yōu)勢的新結構和現有結構中。此外，還可以使用多端口現成解決方案。PDS-408G PoE交換機等8端口PoE BT交換機最高傳輸速度達1G，可提供高達480W的功率。 設計人員可以使用Microchip的控制器設計集成以太網(wǎng)、USB、混合信號設備，甚至利用以太網(wǎng)設計經(jīng)驗，將PoE優(yōu)勢融入到PD69208以太網(wǎng)IC等PoE供電交換機中（圖3）。PD70xx和PD-Imxx PoE開(kāi)發(fā)工具等開(kāi)發(fā)套件可幫助不了解這項新技術(shù)的設計人員，以較低的成本和風(fēng)險快速地進(jìn)行測試、評估和開(kāi)發(fā)。
圖3: 借助于供電交換機和隔離電路便可輕松添加符合802.3bt規范的以太網(wǎng)供電系統 （圖源：Microchip） 結論 有線(xiàn)以太網(wǎng)為越來(lái)越多的受電設備提供了安全可靠的連接。自2003年采用第一個(gè)PoE標準以來(lái)，PoE的使用量迅速增加，并擴展到了新的應用領(lǐng)域。影響PoE在新應用中使用情況的主要限制因素是可用功率的大小。雖然15.4W的電源足以滿(mǎn)足大多數IP電話(huà)和802.11a/b/g接入點(diǎn)的需要，但不能滿(mǎn)足支持額外設備的更高功率需求，如PTZ安全攝像頭、信息亭、POS終端、瘦客戶(hù)端、802.11ac和802.11ax接入點(diǎn)、小電池和連接的LED照明。新一代標準IEEE802.3bt可通過(guò)四對CAT5e及更高級別的電纜提供90W的功率。 Microchip的mPoE技術(shù)利用獨特設計的算法，無(wú)縫高效地為有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )設備供電。這項技術(shù)在支持所有IEEE-PoE標準的同時(shí)，實(shí)現了與暫行標準設備的向后兼容性。mPoE同時(shí)支持PoE 1、PoE 2、PoE+、IEEE 802.3af/at/bt、傳統af/at、12.5K、UPoE、Class 4 60W和PoH標準。這種多功能技術(shù)能夠靈活快速地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )設計升級，以滿(mǎn)足不斷變化的業(yè)務(wù)需求。 文章來(lái)源：貿澤電子 作者簡(jiǎn)介：Jon Gabay擁有電氣工程專(zhuān)業(yè)背景，曾就職于國防、商業(yè)、工業(yè)、消費、能源和醫療公司，擔任過(guò)設計工程師、固件編碼師、系統設計師、科學(xué)家和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員。作為一名替代能源研究者和發(fā)明家，在2004年之前他曾成立并運營(yíng)了一家專(zhuān)注于自動(dòng)化技術(shù)的公司 - Dedicated Devices。此后，他一直從事著(zhù)技術(shù)研發(fā)工作，并撰寫(xiě)了多篇文章，為新一代工程師和學(xué)生提供了多種參考資源 |
