IEEE 802.3bt：多大電源？

　　當聽(tīng)到“高功率 PoE”或“4 對 PoE”時(shí)您所想到的功率等級是多少?您是否想到的是雙倍802.3at(提供給 PD 的 51W 總功率)?或者想到了更高的數值(60W、70W 或 80W 的 PD 功率)?如果您想到了甚至更高的功率，我有一個(gè)好消息和一個(gè)壞消息。好消息是我們正在研究可實(shí)現的方案及其實(shí)現方法;壞消息是這并不像您想象的那么簡(jiǎn)單。

　　在從 4PPoE 研究組階段發(fā)展成現在的 IEEE 802.3bt 任務(wù)組的過(guò)程中，我們聆聽(tīng)了大量解決該問(wèn)題的報告。這些報告包括以太網(wǎng)布線(xiàn)過(guò)程中的對至對電流不平衡、通道中其它器件(二極管與變壓器等)引起的電流不平衡以及線(xiàn)纜中功耗引起的線(xiàn)纜發(fā)熱等各種主題。事實(shí)上，所組建的專(zhuān)門(mén)小組已經(jīng)在會(huì )議間的不平衡主題方面取得了進(jìn)展。

　　現在您可能會(huì )問(wèn)：為什么這么復雜?實(shí)際上有很多原因，我會(huì )盡量介紹主要原因。首先，線(xiàn)纜廠(chǎng)商一般不會(huì )指定(或測量)對至對線(xiàn)纜不平衡參數。要想讓以太網(wǎng)數據系統正常工作，對內不平衡參數非常重要，而且線(xiàn)纜廠(chǎng)商會(huì )對其進(jìn)行測量和規定，但不會(huì )測量和規定對至對不平衡參數。

　　其次，雖然已經(jīng)有了大量線(xiàn)纜發(fā)熱數據，但我們還需要確定如何約束系統以限制溫度升高。在 IEEE 802.3at 任務(wù)組工作中，為具有 300mA 電流流經(jīng)所有導通的線(xiàn)纜記錄了數據(這相當于在沒(méi)有不平衡的 100 米線(xiàn)纜的末端提供 51W 電源)。要想讓包含 100 條線(xiàn)纜的線(xiàn)束溫度提升小于 10 攝氏度，這就成了限制因素。因此，盡管已經(jīng)傳輸了 51W(減去不平衡中的那一小部分)電源，傳輸更多電源也會(huì )使線(xiàn)束溫度過(guò)度升高。

　　這個(gè)問(wèn)題有兩種解決方法，但兩種方法都存在不足。首先，我們可以要求使用更好的線(xiàn)纜(更低電阻)。這可減少線(xiàn)纜中的功率損失和溫度提升。第二，我們可以規定更小的最大線(xiàn)束尺寸。這兩種方案都有問(wèn)題，因為人們使用的很多線(xiàn)纜基礎設施都已就位。要求升級線(xiàn)纜或重新布線(xiàn)實(shí)現更小的線(xiàn)束，會(huì )給高功率 PoE 的采用帶來(lái)另一種阻礙(或者因安裝人員忽略這些要求而產(chǎn)生安全隱患)。此外，線(xiàn)束尺寸以前從未在 IEEE PoE 標準中規定過(guò)。然而，可以參考以前關(guān)于功率等級的 PoE 標準中的單獨線(xiàn)纜規范。

　　產(chǎn)生這種復雜情形的第三個(gè)原因是 PSE 電源輸出與針對 PD 傳輸的電源之間存在非線(xiàn)性關(guān)系。這要歸因于大部分 PD 都將作為恒定功率負載的屬性。最簡(jiǎn)單的理解方法是：假設 PD 需要一定數量的電源，其電流負載增加的同時(shí)線(xiàn)纜中的壓降也會(huì )增大，這會(huì )導致 PD 上的電壓降低，使得 PD 需要更多電流來(lái)彌補壓降。我一直使用下面的公式和圖形來(lái)解釋這個(gè)問(wèn)題。請注意，該公式是二次方程(有兩個(gè)解)。能形成更高 PD 電壓和更低電流的解穩定，另一個(gè)解不穩定。

　　包含一個(gè) PSE、電阻式線(xiàn)纜和一個(gè)恒定功率負載 PD 的系統所得到的公式為：

　　其中 R 是線(xiàn)纜的電阻，PPD 是傳輸至 PD 的電源。我一直假設 PSE 的電壓是 54V，線(xiàn)纜的電阻是 6.25?(100m Cat 5E 線(xiàn)纜的最大有效電阻)。

　　應該記住，出于安全考慮，PSE 只能輸出 100W 的最大值(減去一些余量)，我們真正能輸出多大電源?我想我們應該將 PSE 限制在 90W(典型值)，這樣可使用上面針對 PSE 電壓和線(xiàn)纜電阻所做的假設將傳輸至 PD 的電源限制在大約 72.5W。在這種情況下，如果其它組件都很理想，則系統效率將為 80% 左右。如果 PSE 使用 50V 電源，這兩個(gè)數值將分別降至 70W 和 77%。