驅動(dòng)高功率以太網(wǎng)絡(luò )供電技術(shù)的分析和設計

以太網(wǎng)絡(luò )供電 (PoE) 技術(shù)能夠透過(guò)標準 Cat-5 電纜進(jìn)行供電，完全不需要透過(guò)墻面轉接器或其它外部電源，就能夠驅動(dòng)網(wǎng)絡(luò )設備。這類(lèi)系統需要兩項主要組件，分別是供電的電源供應設備 (power sourcing equipment, PSE) 及接收并使用這個(gè)電源的動(dòng)力裝置 (power device, PD)，如圖1。

圖 1 具備電源設備及供電裝置的典型 PoE 網(wǎng)絡(luò )示意圖

目前有許多已開(kāi)發(fā)的實(shí)用PoE 應用，然而，新推出的應用所需要的功率高于現今 802.3af 標準所定義的功率限制，也就是為用電裝置端提供約 13 W 的功率?，F今需要新的 PoE+ 標準以滿(mǎn)足增加功率的需求，但這項新標準仍未定義完成。在新標準出爐前，勢必要能夠針對所需功率高于現今可提供功率的 PD 負載進(jìn)行供電。

高功率 PoE 的系統需求

任何采用 Cat-5 電纜的高功率解決方案都必須符合下列基本規范：

• 不得造成以太網(wǎng)絡(luò )纜線(xiàn)、電源供應設備 (PSE) 或 PD 過(guò)熱

• 不得造成電流不均衡，以避免變壓器飽和的危險
• 必須將操作電壓維持在 802.3af 標準電壓范圍內

任何解決方案應該盡可能提供下列功能：
• 與 802.3af 標準兼容：搜尋、分類(lèi)、電流消耗、欠壓封鎖（undervoltage lockout）、流入電流（in-rush current）、電流限制等
• 具備電源管理功能
• 電纜裝置時(shí)的損壞電線(xiàn)偵測

在較高電壓下運作

802.3af 標準規定 PSE 輸出電壓介于 44 至 57 V 之間，且 PSE ICUT (表示耗電過(guò)載的程度) 最低為 350 mA，而 ILIM (表示可能的最高耗電量) 最低為 400 mA。使用長(cháng)度為 100 公尺且最壞情況饋電電阻為 20 的纜線(xiàn)時(shí)，在允許最低電壓運作的狀況下，PD 輸入受限為 12.95 W。

若要提供更多的電源，只需要以接近 57 V 限制的較高母線(xiàn)電壓進(jìn)行運作即可。該解決方案的優(yōu)點(diǎn)是提升系統效能，并降低纜線(xiàn)與 PSE 及 PD 輸入階段的耗損。

現有的 Cat-5 電纜安裝仍可繼續使用，因為纜線(xiàn)耗損并未增加，而且只要遵照設計規則進(jìn)行，確保不會(huì )造成任何不良狀況，此解決方案出現電線(xiàn)不均衡與磁性飽和等風(fēng)險的機率便不會(huì )大于標準 PoE 安裝方式。另外，此解決方案與 802.3af 標準兼容，并且使用與 802.3af 裝置相同的磁性組件。

若要使此解決方案發(fā)揮效用，提供輸入電壓的切換式電源供應必須以較嚴格的容差（tolerance）進(jìn)行調節。例如，如果偏差介于 53 至 57 V 之間，則在電源供應的過(guò)壓防護之外，需要 ±3.5% 電壓容差。

如今，Cat-5 銅質(zhì)通信配線(xiàn)已成為寬帶服務(wù)的最低需求，其中采用的標準是 EIA/TIA-568，而 Cat-5 電纜的設計采用 24 AWG 導體，因此最壞情況饋電電阻為 12.5。