如何實(shí)現遠距離傳輸電力

遠距離傳輸電能（例如在工廠(chǎng)內）并非易事。當然，電工可以在制造廠(chǎng)的任何位置將設備與電網(wǎng)連接。然而，這非常耗時(shí)且成本很高。

多年來(lái)，以太網(wǎng)供電(PoE)一直都是獨立電網(wǎng)連接的替代方案。借助PoE，可以向設備提供高達71 W的功率（傳輸距離達到100米）。PoE使用Cat 5和更高規格的雙絞線(xiàn)電纜，支持許多已布設以太網(wǎng)電纜的應用。

一種名為SPoE的PoE技術(shù)也適用于雙線(xiàn)電纜，提供了一種新選擇。利用SPoE，通過(guò)一根雙線(xiàn)電纜就能傳輸高達52 W的功率。傳輸距離可長(cháng)達1公里。許多工廠(chǎng)已將雙線(xiàn)電纜用于4 mA至20 mA應用。同樣可輕松用于SPoE。如果沒(méi)有現有的布線(xiàn)，即使沒(méi)有電工的幫助，也可以輕松添加新布線(xiàn)。

與PoE一樣，SPoE既可傳輸數據，也能傳輸電力。這一點(diǎn)很重要，因為遠程電子設備通常需要電源和數據連接。圖1顯示T1L PHY模塊的情況。

圖1 SPoE系統可傳輸高達52W的功率

如果僅傳輸電能，為什么要使用SPoE技術(shù)？SPoE是一項IEEE標準化技術(shù)，與來(lái)自各種不同制造商的SPoE硬件兼容，提供全面的系統遙測（用于監控能量傳輸狀態(tài)、檢測故障），并提供過(guò)壓保護和接地環(huán)路隔離。

SPoE解決方案需要一個(gè)供電設備(PSE)控制器和一個(gè)受電設備(PD)控制器，前者是一種通過(guò)雙線(xiàn)電纜傳輸電能的電路，后者從雙線(xiàn)電纜接收能量。圖1所示為點(diǎn)對點(diǎn)連接。也可以進(jìn)行星形和菊花鏈連接。如果使用現有的電纜，則可以減少電路重新布線(xiàn)所需的成本和工作量。

PSE控制器通常是為多個(gè)通道（電纜）設計的。這對于為多個(gè)遠程器件（即傳感器）供電的系統至關(guān)重要。例如，ADI公司的LTC4296-1可以為五個(gè)負載供電（圖2）。每條供電線(xiàn)可長(cháng)達1000米。

圖2 LTC4296-1 SPoE PSE控制器適合驅動(dòng)多達五個(gè)通道

圖3顯示采用LTC9111的PD接收器電路的方框圖。通過(guò)雙線(xiàn)電纜供電。PD電路負責對線(xiàn)路傳輸進(jìn)行分類(lèi)和監控。通過(guò)分類(lèi)確定電能傳輸的功率等級。如果運行的電氣設備需要24 V或55 V以外的電壓，則需要使用額外的DC-DC轉換器。

圖3 下游配備DC-DC轉換器的PD

除了SPoE，還有數據線(xiàn)供電(PoDL)技術(shù)。這兩種技術(shù)非常相似。SPoE的工作電壓為24 V或55 V，橋接距離可達1000米，而PoDL用于短距離（15米或40米）系統，工作電壓為12 V、24 V或48 V。PoDL主要用于汽車(chē)領(lǐng)域和類(lèi)似應用（如建筑設備）。SPoE主要用于工業(yè)環(huán)境。

借助一些巧妙的方式，即可通過(guò)雙線(xiàn)電纜安全供電。這樣就能實(shí)現大功率應用（如邊緣智能），重用現有的工業(yè)設施布線(xiàn)還可降低成本。

關(guān)于作者

Frederik Dostal是一名擁有20多年行業(yè)經(jīng)驗的電源管理專(zhuān)家。他曾就讀于德國埃爾蘭根大學(xué)微電子學(xué)專(zhuān)業(yè)，并于2001年加入National Semiconductor公司，擔任現場(chǎng)應用工程師，幫助客戶(hù)在項目中實(shí)施電源管理解決方案，進(jìn)而積累了不少經(jīng)驗。在此期間，他還在美國亞利桑那州鳳凰城工作了4年，擔任應用工程師，負責開(kāi)關(guān)模式電源產(chǎn)品。他于2009年加入ADI公司，先后擔任多個(gè)產(chǎn)品線(xiàn)和歐洲技術(shù)支持職位，具備廣泛的設計和應用知識，目前擔任電源管理專(zhuān)家。Frederik在ADI的德國慕尼黑分公司工作。