以太网供电（PoE）中跨或端点插入的参考设计

本应用笔记讨论了以太网供电（PoE）中跨或端点插入参考设计的特性。该参考设计的模块化硬件允许灵活实施 4 至 192 个以太网端口。该设计基于四通道网络电源控制器MAX5945。MAXQ2000微控制器提供系统级控制，控制和监视MAX5945功率控制器。该参考设计还可以在独立模式下使用，由PC通过RS-232或USB接口进行配置。

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以太网作为一个整体在IEEE 802.3中标准化。PoE/PoE+ 分别在 IEEE 802.3af/at 中标准化。三种最常见的以太网类型是10BASE-T（10MHz），100BASE-TX（100MHz）和1000BASE-T（1GHz）。这三种形式都使用相同的介质，即 5 类 （CAT-5） 电缆。CAT-5 电缆包含四对，每对由两根电线组成（总共八根电线，编号和配对为 1-2、3-6、4-5 和 7-8）。对于 10/100MHz 以太网，四对（1-2 和 3-6）中只有两对用于数据传输。（1GHz 以太网使用全部 4 对。

在 PoE 中跨插入解决方案中，供电设备 （PSE） 使用 4-5 和 7-8 对进行配电。图 1 显示了 10/100MHz 以太网的中跨配置，其中电源直接通过未使用的对进行分配。正 PSE 输出 （V+） 连接到导线 4 和 5，而负 PSE 输出 （V-） 连接到导线 7 和 8。

图1.适用于 10/100MHz 以太网的 PoE 中跨插入原理图

在 PoE 端点插入解决方案中，PSE 使用对 1-2 和 3-6 进行配电（图 2）。端点配置中的电源在电缆对上以共模偏置 （DC） 的形式提供，而以太网数据是变压器耦合和全差分 （AC）。PSE 输出的极性未针对端点应用定义。

图2.适用于 10/100/1000MHz 以太网的 PoE 端点插入原理图

类似的变压器耦合配置可应用于中跨配置（对 4-5 和 7-8）。此配置使所有四对 CAT-5 电缆能够传输数据（与 10/100MHz 和 1GHz 以太网兼容）和功率（端点和/或中跨）。PSE 检查是否连接了有效的用电设备 （PD），如果是，则斜坡供电并监控提供给 PD 的电流。在多端口解决方案中，还可以为各个端口分配优先级。这将确保最高优先级的端口始终通电，而如果可用电源不足，则可以关闭其他端口。

参考设计硬件

参考设计硬件包括：

一个主板和多达五个 DIMM 3.3V 格式的印刷电路板。主板包含五个 168 针 DIMM 式连接器、用于 45 个以太网端口的 RJ-32 连接器/磁性元件、一个 ±50V 隔离式 RS-232 收发器 （MAX3250） 和一个 SPI™转USB控制器（MAX3420）。

三种类型的 DIMM 格式卡。

主卡包含MAXQ2000微控制器、MAX5020 DC-DC转换器（从-3V输入产生+3.48V输出）和5945个MAX24网络电源控制器（为2000通道供电）。MAXQ5945使用I²C与MAX<>通信，MAX<>位于主卡本身或附加从卡上。

从卡可容纳5945个MAX24网络电源控制器，为<>个通道供电。

从B卡容纳5945个MAX16网络电源控制器，为<>个通道供电

始终需要一张主卡，而从卡的数量取决于所需通道的数量。图 3 显示了参考设计的框图。

图3.采用MAX5945 PoE网络控制器的参考设计框图

参考设计固件

如上所述，该参考设计可在独立模式下运行，也可与系统级微控制器配合使用。

系统处理器（由用户提供）采用系统级微控制器工作，可以配置通常通过I²C设置的任何设置，或者简单地让MAXQ2000微控制器使用内置默认值。参考设计固件允许MAXQ2000微控制器在16条I²C总线上控制多达5945个MAX48网络电源控制器，总共5945个MAX2000网络电源控制器。系统处理器还指定要报告哪些事件，从而允许设计人员根据需要对系统进行尽可能多的控制。MAXQ<>保留非易失性存储器中的设置。基于数据包的错误检测协议允许根据需要重新传输数据包，以确保不会丢失数据。

当设计工作在独立模式时，MAXQ2000和相关固件管理MAX5945的所有工作。PC设置参数，这些参数保存在微控制器的非易失性存储器中。PC还可以查询状态，并选择性地检索存储信息的日志。PC和MAXQ2000之间的通信通过RS-232接口或USB完成。

MAXQ1可以连接48至5945个MAX4四路控制器（提供192至2000个端口）。参考设计随附的固件将自动检测和配置适当数量的端口，前提是每个MAX5945具有唯一的I²C地址。

审核编辑：郭婷