90瓦大功率PoE供电实现多场景应用

电子发烧友网报道（文/李诚）智慧城市、智能楼宇的不断发展和IP Camera的普及使PoE（以太网供电）技术得以快速发展，PoE供电方式开始被大家熟知。PoE既能实现传统的网线数据传输能力，也能在此基础上为用电设备提供电能。
 
PoE（以太网供电）的优势
 
布线简单，PoE供电方式是通过一根网线实现数据传输和为用电设备供电能的，与其他方式为网络设备供电方式相比省去了很多排布线的烦恼、节省空间，不会因为布线过多而影响美观。且铺设线路较少，方便移动、灵活性强。
 
降低成本，目前很多网络监控、无线AP等网络设备还是单独采用电源适配器供电的方式，若在大型企业或工厂中使用非PoE供电的网络设备不仅浪费安装的时间成本，电源适配器的购买及电网的铺设也是一笔不小的费用。若采用PoE供电的网络设备，安装简单、免去了不必要的电网铺设，大大的降低了建设成本。
 
降低触电风险，一般电网铺设大多为220V或以上的电压，若电网因长时间未养护或因不可抗力因素导致绝缘皮裸露造成漏电风险是非常危险的。使用PoE交换机供电能将触电风险大大降低，使人因触电而受到的伤害最小化。PoE目前最大输出功率为90W，输出电压在40V~60V之间，与220V相比更低，且PoE交换机在工作时会给用电设备传输一个低电压信号，当供电设备与用电设备实现通信连接后才会向用电设备提供电能，若网线的另一端连接的不是PoE受电设备，则不会供电，总的来说PoE供电还是比较安全可靠的。
 
POE供电标准
 
国标POE标准主要有三种分别为IEEE 802.3 af（POE），IEEE 802.3 at（POE+），IEEE 802.3 bt（POE++）。
 
IEEE 802.3 af（POE）标准输出电压一般为44V~57V，受电端接收到的电压为37V~57V，输出最大功率为15.4W，受电端接收到的功率为12.95W。该标准的多用于路由器、普通IP Camera和IP电话中。
 
IEEE 802.3 at（POE+）标准输出电压一般为50V~57V，受电端接收到的电压为42.5V~57V，输出最大功率为30W，受电端接收到的功率为25.5W。该标准的多用于无线AP、视频电话、可视门禁中。
 
IEEE 802.3 bt（POE++）标准输出电压一般为52V~57V，受电端接收到的电压为52V~57V，输出最大功率为90W，受电端接收到的功率为71.3W。该标准的多用于桌面一体机、收银系统、PTZ摄像机、智能LED、医疗设备、数字广告灯牌中。
 
IEEE 802.3 bt（POE++）最大输出功率达90W，突破了传统PoE功率的限制，能够将传统受电设备多功能化，如工作功率为15W的IP Camera在功率提升到90W后摄像头可实现全方位移动及镜头变倍、变焦控制。POE++不仅能够提供大功率输出，待机功耗也相对较低，能够满足多场景的应用。
 
ADI POE PSE控制器
 

（图片来源：ADI官网）

 
LTC4291-1和LTC4292是一组应用于供电设备控制器的芯片，此组芯片最高支持4口输出，满足IEEE 802.3 bt（POE++）标准，并且其他供电标准也完美兼容，可为不同标准的受电设备供电，最大输出功率为90W，这组芯片能在 1MHz 频率下运行。受电设备接收到的最大功率为71.3W。通过降低MOSFET和检测电阻器的导通电阻，以降低LTC4291-1和LTC4292芯片组的功耗。该芯片组还应用了一种专用的芯片间通信的隔离方案，将价格较高的光电耦合器和3.3V隔离电源替换为低成本的隔离变压器。进一步降低BOM成本。此组芯片还集成了第五代PSE功能，包括每个端口均可配置触发中断信号、电流检测、VEE监测等。LTC4291-1/LTC4292芯片组多用于路由器和以太网中跨设备中。
 
Silicon Labs 90W PoE

（Si3474 EVB 图片来源：Silicon Labs官网）

Silicon Labs拥有完整的90W PoE组合芯片，Si3474为PSE（供电端）控制芯片，Si3474 为PD（受电端）控制芯片，这两款芯片的组合能有效降低设计复杂程度和元器件的使用成本，且这两款芯片现已实现量产。Si3474 PSE（供电端）控制芯片符合IEEE 802.3 bt（POE++）标准，可支持4口单口90W大功率输出，并且该芯片不需要外部控制器、固件下载、软件编程，只需要通过配置I/O口即可满足主要的功能需求。芯片内部还集成了寄存器映射，实现电源的高效管理。受电设备在功率需求不大且需要更多输出端口的情况下，该芯片还可实现8个输出口，单口最高为30W的供电输出。Si3474拥有两种运行模式，一种是主机运行模式，另一种为自治模式，在自治模式下可对各个端口的功率进行调节。Si3471 PD（受电端）可将接口与DC-DC转换器相互结合，使从输出端到受电端的转换效率提到90%以上。Si3474 PD同样满足IEEE 802.3 bt标准，接收到的功率最大为71W。该芯片可应用于5G基站、无线AP、和IoT网关中。
 
总结
 
PoE供电具有布线简单、低成本的特性，现被应用于众多网络设备的供电系统中。现在的网络设备朝着智能化发展，功能逐渐增多，对PoE功率要求也随之上涨。90W大功率PoE供电芯片的推出满足了大部分网络设备在不同工作场景的用电需求。