LTPoE++通过可靠且易于使用的标准将PoE扩展到90W

以太网供电 （PoE） 是一种越来越流行的通过现有以太网电缆传输电源和数据的方式，从而使应用摆脱交流电源接近的限制。随着 PoE 解决方案数量的增加，应用对电源的需求也在增长。

新的专有标准 LTPoE++™，通过将 PoE 和 PoE+ 规格扩展到 90W 的 PD 传输功率来满足这种需求。与其他功率扩展解决方案相比，LTPoE++ 还显著降低了供电设备 （PSE） 和用电设备 （PD） 的工程复杂性。即插即用的简单性和安全、可靠的供电是 LTPoE++ 的标志。该标准的功能将以太网供电应用领域扩展了几个数量级，实现了全新类别的PD，例如高功耗的微微蜂窝、基站或用于平移-倾斜-变焦摄像机的加热器。

PoE 的历史

PoE 是通过铜质以太网数据布线发送直流电源的标准协议。管理802.3以太网数据标准的IEEE小组在2003年增加了PoE功能。最初的PoE规范称为802.3af，允许高达13W的48V直流电源。尽管最初的规格广受欢迎，但13W的上限限制了可能的应用数量。2009年，IEEE发布了一项新标准，称为802.3at或PoE+，提高了电压和电流要求，以提供25.5W的功率。

IEEE 标准还定义了 PoE 术语，如图 1 所示。为网络供电的设备称为 PSE 或供电设备，而从网络获取电力的设备称为 PD 或用电设备。PSE 有两种类型：端点（通常是网络交换机或路由器），它同时发送数据和电源，以及中跨，它注入电源但传递数据。中跨通常用于向现有的非 PoE 网络添加 PoE 功能。典型的 PD 应用包括 IP 电话、无线接入点、安全摄像头、蜂窝家庭基站、微微蜂窝和基站。

图1.典型的 PoE 系统。

IEEE PoE+ 规范指定了与 802.3af PSE 和 PD 的向后兼容性。PoE+ 规范将类型 1 PSE 和 PD 定义为包括提供 13W 功率的 PSE 和 PD。2 型 PSE 和 PD 可提供高达 25.5W 的功率。

LTPoE++ 演进

IEEE PoE+ 25.5W规范尚未最终确定，因为很明显，对超过25.5W的交付功率的需求显着且不断增加。为了满足这一需求，LTPoE++ 规范可靠地为 LTPoE++ PD 分配高达 90W 的输出功率。

LTPoE++ 规范为现有的 IEEE PoE 协议提供了可靠的检测和分类扩展。LTPoE++ 向后兼容，可与现有的类型 1 和类型 2 PD 互操作。与其他专有的功率扩展信号不同，凌力尔特的LTPoE++提供了PSE和PD之间的相互识别。 LTPoE++ PSE可以区分LTPoE++ PD和所有其他类型的IEEE兼容PD，从而使LTPoE++ PSE保持兼容并与现有设备互操作。

LTPoE++ PSE 和 PD 可与 IEEE 802.3at 类型 1 和 Type 2 设备无缝互操作。类型 1 PSE 通常包含 13W 及以下的 802.3af 功能。2 类 PSE 将传统 PoE 扩展到 25.5W。以下几点参考表1：

1 型 PSE 将以高达 13W 的功率为所有 1 型、2 型和 LTPoE++ PD 供电。

2 型 PSE 将为 1 型 PD 提供高达 13W 的功率，并为 2 型和 LTPoE++ PD 提供 25.5W 的功率。

LTPoE++ PD 即使在连接到传统的 1 类和 2 类 PSE 时，也能以有限的功能供电。

LTPoE++ PSE 与类型 1 和类型 2 PD 互操作。LTPoE++ PD 的供电达到 LTPoE++ PSE 的设计限制。识别出 LTPoE++ PD 后，如果 PSE 额定功率达到或超过请求的 PD 功率，则 PD 将上电。例如，52.7W LTPoE++ PSE 可以为 38.7W 和 52.7W PD 供电。

 

装置			PSE
	标准		802.3AT		LTPoE++
		类型	类型 1	类型 2	38.7瓦	52.7瓦	404	:04
PD	802.3AT	类型 1	234	234	234	234	234	234
		类型 2	234	25.5瓦	25.5瓦	25.5瓦	25.5瓦	25.5瓦
	LTPoE++	38.7瓦	234	25.5瓦	38.7瓦	38.7瓦	38.7瓦	38.7瓦
		52.7瓦	234	25.5瓦	—	52.7瓦	52.7瓦	52.7瓦
		404	234	25.5瓦	—	—	404	404
		:04	234	25.5瓦	—	—	—	:04

 

符合 IEEE 标准的 PD 检测

LTPoE++ 物理检测和分类是现有方案的简单、向后兼容的扩展。其他电源扩展协议违反了 IEEE 规范，如图 2 所示，并冒着启动已知不合规 NIC 的风险。任何违反IEEE规定的检测电阻规范的高功率分配方案都有损坏和破坏非PoE以太网设备的风险。

图2.IEEE 802.3 在签名电阻范围内。

以下规则定义了任何检测方法，以实现最高级别的安全性和互操作性。

优先级 1：不要打开不应该打开的内容。

优先级 2：打开你应该做的事情。

凌力尔特 PSE 利用四点检测提供极其稳健的检测方案。通过强制电流和强制电压测量检查特征电阻，将误报检测降至最低。

LTPoE++ 优势

标准 PoE PSE 使用四个可用以太网电缆对中的两个供电。一些功率扩展拓扑在一根电缆上使用两个 PSE 和两个 PD，以提供 2 × 25.5W 的功率。这种“双类型 2”拓扑如图 3 所示。这种策略的主要问题是它使组件数量翻了一番，从而使PSE和PD成本翻了一番。此外，出于稳健的设计考虑，PD上需要两个DC/DC转换器，每个PD元件一个，其中每个DC/DC转换器都是相对复杂的反激式或正激式隔离电源。

图3.扩展 PoE+ 电源的昂贵方法。双 Type 2 PD 提供比标准 PoE+ PD 更高的功率，但它的成本和组件数量也翻了一番。

双 Type 2 设置中的一个 DC/DC 转换器可以通过对 PD 的输出功率进行 OR运算来消除，如图 4 所示。这种方法仍然需要两个PSE和两个PD，并具有相关的成本和空间缺点。功率ORing二极管产生的压降可以被认为是使用单个DC/DC转换器所节省的公平权衡。在大多数情况下，二极管ORed功率共享架构在浪涌保护测试开始之前仍然具有吸引力。由于浪涌保护容差的内在降低，这些解决方案很少能满足PD设计目标。

图4.更便宜但有缺陷的扩展 PoE+ 电源的替代方案。该方案类似于图3所示的双2类设置，但二极管ORed功率共享架构通过消除PD中的一个DC/DC转换器来降低部分成本。然而，由于浪涌保护容限的内在降低，这些解决方案很少能满足PD设计目标。

相比之下，LTPoE++解决方案（如图5所示）只需要一个PSE、PD和DC/DC转换器，从而显著提高了电路板空间、成本和开发时间优势。

图5.LTPoE++ 架构是唯一一款可在 PD 上提供 90W 功率的 PoE 功率扩展解决方案，同时控制复杂性和成本。

LLDP互操作性和选项

在PoE系统的选择和架构过程中，许多PD设计人员惊讶地发现链路层发现协议（LLDP）实施的隐性成本。LLDP是IEEE规定的PD软件级电源协商。LLDP需要扩展到标准以太网堆栈，并且可能代表大量的软件开发工作。不幸的是，开源社区提供LLDP支持的努力仍处于起步阶段。

虽然类型 2 PSE 可以选择实施 LLDP，但完全符合 IEEE 标准的类型 2 PD 必须同时实现物理分类和 LLDP 电源协商功能。首先，这给所有第2类PD带来了LLDP软件开发的负担。此外，LLDP要求推断出的双电源要求使设计变得复杂。具体而言，PD端处理器必须在13W功率水平下完全正常工作，然后能够通过LLDP协商提供额外功率。显然，此要求会增加开发和系统成本和复杂性。

LTPoE++ 提供 LLDP 实现选项。LTPoE++ PSE 和 PD 在硬件级别自主协商功率电平要求和功能，同时与基于 LLDP 的解决方案保持完全兼容。简而言之，LTPoE++使系统设计人员可以选择实现或不实现LLDP。专有的端到端系统可能会选择放弃LLDP支持。这创造了上市时间优势，同时进一步降低了BOM成本、电路板尺寸和复杂性。

权力声明揭秘

PoE 电源路径可分为三个主要组件：PSE 产生的功率、输送到 PD 的功率和输送到应用的功率。在进行有用的比较之前，必须仔细检查PSE和PD供电能力的声明。一个供应商可能将PSE提供的功率描述为PSE提供的功率，另一个供应商可能描述为PD提供的功率，而PD设计人员通常关心应用的功耗。

尽管 PSE 功率指标是三者中最不有用的，但它是营销材料中最常引用的指标。PSE 电源通常定义为以太网电缆的 PSE 端提供的功率。当供应商指定最大额定电压下的功率时，功率能力有时会进一步失真，而这很少实现。

PD 功率或“输送功率”是在二极管桥之前输送到以太网电缆的 PD 端的功率。引用的 PD 功率是比 PSE 功率更有用的指标，因为它必须考虑超过 100 米的 CAT-5e 电缆的重大损耗。PD电源声明不对应用的DC/DC转换器和二极管桥效率做出任何假设，PSE和PD芯片供应商对此是未知的。

当考虑所有系统效应时，PD设计人员最感兴趣的是提供给应用的功率，包括以太网磁性元件的电阻、二极管桥电压降和DC/DC转换器效率。这个指标虽然最能说明问题，但却是最难准确指定的。

表 2 显示了电源路径所有阶段的实际性能比较。请注意，双 Type 2 配置提供的功率远低于 LTPoE++ 70W 和 90W 解决方案。

 

标准	类型	PSE 电源 V.MAX	PSE 电源 V最低	局部放电电源 V最低	应用功率*
802.3AT	类型 1	17.8瓦	15.4瓦	13	11.7瓦
	类型 2	36	34	25.5瓦	23
	双类型 2	72	68	51	46
LTPoE++	38.7瓦	47	43	38.7瓦	34.8瓦
	52.7瓦	66	63	52.7瓦	47.4瓦
	70	94	89	70	63
	90	133	125	90	81

 

PSE 可用性

凌力尔特致力于LTPoE++技术，并提供整个系列的PSE和PD解决方案。现在提供涵盖 1 到 12 端口解决方案的完整 PSE 系列，如表 3 所示。

 

PSE 部件	# 端口	输送的 PD 功率（最大）
LTC4274A-1	1	38.7瓦
LTC4274A-2	1	52.7瓦
LTC4274A-3	1	70
LTC4274A-4	1	90
LTC4266A-1	4	38.7瓦
LTC4266A-2	4	52.7瓦
LTC4266A-3	4	70
LTC4266A-4	4	90
LTC4270A	12	38.7W–90W（引脚选择）

 

结论

LTPoE++ 提供强大的端到端高功率 PoE 解决方案，可节省前期成本。结合凌力尔特出色的应用支持、久经考验的交付记录和可靠性声誉，LTPoE++ 是市场上最全面的高功率解决方案。LTPoE++ 系统简化了电源传输，使系统设计人员能够将设计工作集中在高价值应用上。