通过自动分类优化PoE输出功率

为了满足以太网供电 （PoE） 应用（如 Wi-Fi 接入点和闭路安全摄像头）对更高功率的需求，业界发布了新的 IEEE 802.3bt 标准，该标准于 2018 年 9 月获得批准。对于那些刚接触PoE的人来说，该技术允许通过以太网电缆与数据一起传输电力。提供的电量由电源设备 （PSE） 和用电设备 （PD） 连接时发生的一些握手管理。在此过程中，PSE 会检测 PD 是否支持 PoE，如果是，则确定需要多少功率。

PoE 的功率级别由设备类型和类别定义。最新标准增加了两种新类型（3 和 4）和四种新类别（5-8），将 PSE 可以提供的可能输出功率增加到 90 W.允许这种功率增加的关键是能够在以太网电缆中使用所有 4 对导体。以前，对于 1 型 （15.4 W） 和 2 型 （30 W） 应用，只需要两对即可保证正确操作，但 5-8 类应用将需要所有四对。

虽然IEEE 802.3bt标准规定PSE的输出为90 W，但它预测只有71.3 W将到达PD。该计算假设标准预测的以太网电缆上的最大损耗为 18.7 W，该标准定义了 12.5 的“最大配对直流环路电阻”为 12.5 ？适用于 100 米的电缆。以前，如果系统中的直流环路电阻低于标准允许的最大值，即使PD不需要，PSE仍将保留最大输出功率。这意味着PSE中任何多余的功率都不会被使用。

这可能是浪费，因此，为了克服这个问题，新的IEEE 802.3bt标准引入了一个名为Autoclass的功能，该功能可以优化功率分配。在一级事件期间，PD 将在 81.5 ms（典型值）后将分类电流从 4 类 （40 mA） 调整到 0 类 （2.5 mA），以指示其是否具有自动分类功能，如下图所示。这里的时序很关键，只能通过启用 802.3bt 的 PSE 检测到。

系统上电后，PD 将消耗运行所需的最大功率，该功率将由 PSE 测量。使用此测量，PSE可以准确确定PD实际需要多少功率，并相应地调整其分配水平。此功能意味着 PSE 现在可以跨多个端口优化其总可用功率。

为了更好地说明此优化，可以考虑以下 PoE 安装。如果此系统中 PD 的平均输入功率为 42 W，则 PSE 端口需要分配高达 51 W 的功率，以考虑最大电缆长度，并根据 6 类分配预算 60 W 的总功率。

启用自动分类并结合较短的电缆长度（《1 W的电缆损耗），PSE只需要分配43.75 W。如果其中 8 个 PD 由 8 端换机供电，则交换机需要提供 480 W 的功率，而无需自动分类功能。通过自动分类和（每个PD的电缆损耗《1W），开关的功率预算可以降低到350 W，从而使系统的功率优化为130 W。

利用其独特的高压制造工艺，安森美半导体开发了完全符合IEEE 802.3bt规范的全新PoE解决方案系列。该工艺包括市场上所有热插拔FET中最低的RDS（导通），这进一步提高了PD应用的电源效率并降低了整体PCB散热。

由于这些器件将支持新的Autoclass请求功能，因此它们将使802.3bt就绪的PSE能够优化其可用功率并支持更多更高功率的应用，使设计人员能够更经济、更高效地测量高功率PoE系统中PSE的输出功率能力。

审核编辑：郭婷