針對以太網(wǎng)電源(PoE)的高功率設計

針對以太網(wǎng)電源(PoE)的IEEE　802.3af標準規定將直流電源與10/100/1000　Mbps數據一起傳輸，從而為以太網(wǎng)帶來(lái)了新的面貌。其中，PoE帶來(lái)了一系列獨特的問(wèn)題，對于許多具備設計以太網(wǎng)設備經(jīng)驗的工程師來(lái)說(shuō)，他們并不熟悉針對這些問(wèn)題的新的思維方式。PoE現在常用于VoIP 電話(huà)、無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)和安全攝像機。隨著(zhù)PoE的發(fā)展，有必要增強對該標準的了解以使新的應用成為可能。

通過(guò)回顧標準可見(jiàn)，PoE鏈接容許受電設備(PD)從供電設備(PSE)吸取最多12.95W的功率。PoE鏈接或端口受到PSE的控制，PSE通過(guò)在上電前的檢測和分類(lèi)，可以識別 PD并監測該端口(ICUT、ILIM和斷開(kāi))。PSE承擔了大部分PoE的負擔，它必須檢測PoE并無(wú)縫地斷開(kāi)電源，以避免損壞原有的設備。如果PSE 不能充分地執行分類(lèi)、供電和監測等功能，那么，就可能出現間歇性故障并造成供電不穩定。PSE不能控制一切；當它提供電源的時(shí)候，它相信PD是符合標準的，并以無(wú)振蕩的方式打開(kāi)電源，從而避免吸取比要求更多的功率。因為兩類(lèi)設備都必須協(xié)作，所以，PD和PSE設計工程師要從兩設備的觀(guān)點(diǎn)出發(fā)考慮設計問(wèn)題。

新興應用需要更大的功率

13W對于基本功能IP電話(huà)是足夠的，但是，對于電動(dòng)攝像機、多點(diǎn)無(wú)線(xiàn)接入和大屏幕彩色顯示器等應用，功率卻嚴重不足。IEEE目前正在制訂更大功率的標準，稱(chēng)為PoE+(官方稱(chēng)為IEEE　802.3at)將與目前可用的 802.3af設備共存。由新標準定義的最終功率級別還沒(méi)有確定，但是，到目前為止，很可能我們將看到30W的兩對供電系統和60W的4對供電系統。 IEEE?802.3at委員會(huì )已經(jīng)下達了令人畏縮的任務(wù)，要定義一種安全、更大功率、后向兼容并與現已部署的802.3af設備互通的全球標準。因為編寫(xiě)這種規范的復雜性很高，我們預期從現在開(kāi)始算起，一到兩年內不可能看到最終規范。

雖然典型的CAT　5電纜有四對雙絞線(xiàn)，但是， 802.3af標準僅僅容許其中兩對線(xiàn)在給定時(shí)間內傳送電流。一種選擇是容許第三和第四對線(xiàn)傳送額外的電流，從而使可用功率翻一番。第二種選擇是提大電流的限制，容許相同的線(xiàn)對傳送更大的功率。這些技術(shù)都已經(jīng)出現在專(zhuān)用的PoE系統之中。然而，每一種方法都有缺點(diǎn)，使在它們之間作出選擇更為復雜。

實(shí)現準標準大功率PSE

在過(guò)渡時(shí)期，有些應用需要大功率，等待新標準的到來(lái)顯然是不現實(shí)的。為此，有幾種解決方案。下列是構建在符合基本802.3af標準之上的電路(翻譯注釋?zhuān)?complaint應該是compliant)，圖1a所示PSE電路采用LTC4258，圖1b所示PD電路采用LTC4257。如果該應用需要斷開(kāi)交流，在PSE電路中可以用LTC4259取代；如果應用要集成開(kāi)關(guān)調整器，在PD電路中可以采用LTC4267取代。



圖1a：采用LTC4258實(shí)現的符合基本802.3af標準的PSE電路。




圖1b：采用LTC4257實(shí)現的符合基本802.3af標準的PD電路。

大功率工作

下列電路例子展示了實(shí)現大功率工作的幾種辦法。注意：在下面的一些PSE電路中，通道4被用于描述電路的變化，但是，也可以采用任何其它通道。