增加电力输送将 PoE 带入新市场

以太网供电 (PoE) 的功率传输能力不断提高，根据最新的 IEEE 802.3bt 标准，它可以提供高达每通道 90W 的功率。在此博客中，我们将研究 802.3bt 供电和供电标准背后的基本概念，以及它们如何演变以满足当今发展的电力需求。我们还将讨论为什么 PoE 是建筑环境的理想选择，为智能办公照明、房间门禁和供暖控制提供数据和电力。

以太网供电

通过网络布线供电的概念可以追溯到 2003 年，当时 IEEE 批准了第一个以太网供电 (PoE) 标准，这是对核心 IEEE 802.3bt 标准的修订。第一个标准，名为数据终端设备 (DTE) 通过媒体相关接口 (MDI) 供电，是 IEEE 802.3af。在部署越来越多的以太网连接设备时，以这种方式供电的前提是围绕降低成本的举措。任何联网设备，无论是安全摄像头、无线接入点还是工业传感器，都需要电源才能运行。通常，这会涉及在设备附近放置一个线路电源插座，用于其相关的插入式电源适配器，即使低压功率要求相对较小，通常不超过 10W。在大多数情况下，该设备可能是需要线路电源插座的唯一原因，而且显然，广泛部署可能与连接所有设备之前的大量电气安装成本相关。PoE 的另一个好处是为重要的基础设施提供备用电源，

在深入研究 PoE 之前，让我们先解释一下所涉及的一些术语。以太网供电是一种通过链路（以太网电缆）从供电设备 (PSE) 向受电设备 (PD) 供电的方法。该标准根据功率传输要求定义了不同类型的设备。例如，类型 1 指的是最初的 IEEE 802.3af 标准，该标准指定为 PD 负载提供最多 15.4W 的电缆损耗（表 1）。IEEE 802.3at 标准随后在 2009 年将其提高到 30W，也称为 PoE+，并引入了 Type 2 设备。每个配对使用的电压在 44V DC到 52V AC范围内，并且取决于类型。

表 1：按类型、等级和标准分类的以太网供电功能。（来源：以太网联盟）

电力与数据一起通过两对或多对以太网电缆传输（参见表 2）。定义了两种 PSE：

端点 PSE：端点 PSE 通常是具有标准设计的 PoE 电源功能的网络交换机。

中跨 PSE：中跨 PSE 提供了一种将电源注入以太网链路段的方法，例如，交换机和 PD 之间的连接。通过这种方式，以前不具备 PoE 功能的任何网络都可以进行改造，以包含 PD 设备，例如平移、倾斜和变焦 (PTZ) IP 摄像机。

除了类型之外，类别参数还定义了从 1 到 8 的八个类别，其中 8 是最高功率，表示可在任何基于 PoE 的系统中提供或能够提供的最大功率。

电源接口 (PI) 可能是任何 PoE 接口中最关键的部分（图 1）。八根导线电缆对中的两对始终一起供电，两对（正对和负对）形成一对。最初的标准将每个配对称为备选方案 A/模式 A 或备选方案 B/模式 B。

图 1：八线以太网电缆的电源接口架构。（来源：以太网联盟）

PoE 与 Type 3 和 Type 4 应用的演变

随着 PoE 成为为有线网络设备供电的可行方式，以这种方式传输的电量也受到了限制。Type 1 和 Type 2 虽然可为许多简单设备提供足够的电力，但无法为销售点终端、基于 IP 的智能 PTZ 摄像机和 IP 可视电话等 PD 应用提供足够的电力。此外，智能工厂和智能办公产品的出现将利用 PoE 产生的组合电源和数据功能。

2013 年，IEEE 802.3 工作组回应了行业对提高功率容量的需求，目标是在所有四个对上提供功率。这项工作最终于 2018 年 9 月批准并启动了 802.3bt 标准，该标准引入了 3 类和 4 类设备以及从 5 类（PSE 45W）到 8 类（PSE 90W）的四个功率等级。这四个对始终用于 Class 5 到 Class 8 802.3bt 兼容设备。802.3bt 标准还向后兼容两对组的 Type 3 PD。

在四种成对配置中，802.3bt 标准还引入了两种为同一 PD 中的一个或多个电路供电的方式。称为单特征或双特征 PD，四对组被整流并提供给负载的方式如图 2 所示。

图 2：单签名和双签名 PD 架构。（来源：微芯科技）

Microchip PoE 系列

如果您正在将 PoE 功能整合到您的下一个设计中，Microchip Technology提供了全面的 PSE 和 PD 设备产品组合。示例产品包括Microchip Microsemi PD69208，这是一个 PSE 以太网 IC 系列，在单个 QFN 封装中集成了 802.3at 或 803.bt 功率传输和模拟数据（图 3）。它们支持 32V 至 57V 的以太网供电电压，适用于以太网交换机和中跨设备。对于供电应用，PD70224EVB开发板有助于基于 PD 的设计的评估和原型设计。

Microchip/Microsemi除了提供IC外，还提供PD-96xxGC系列等一系列集成中跨功率注入器。提供 1、6、12 和 24 端口版本，能够提供符合 IEEE 802.3bt 标准的 90W，中跨可以为各种 IP PTZ 摄像机、IP 视频电话和瘦客户端工作站供电。

图 3：Microchip Technology 的 PSE 和 PD 设备每通道提供高达 90W 的功率，是 PoE 802.3bt 应用的理想选择。（来源：微芯科技）

结论

随着以太网供电供电能力的增长，其范围也在扩大以支持越来越多的应用。许多新应用将 PoE 带到传统联网设备领域之外，以涵盖建筑环境的控制和管理，例如占用感知办公室照明、供暖和通风以及访问安全。

Robert Huntley 是一位获得 HND 资格的工程师和技术作家。凭借他在电信、导航系统和嵌入式应用工程方面的背景，他代表 Mouser Electronics 撰写了各种技术和实用文章。

审核编辑 黄宇