硬件电路设计之POE供电电路设计

1 简介

PoE(Power over Ethernet)是以太网供电的简称。通俗说就是以太网能同时传输数据和电能，不需要额外的线缆。今天我们主要讲述的村田相关的PoE电源传输方案，后续还会设计TI的相关方案。

2 PoE组成

POE一般由以下两个部分组成：

• PSE（Power Sourcing Equipment）:电源设备，提供电能。
• PD(Powered Decive):受电设备，用电设备，常见有IP摄像头，交换机等。

在PoE方案中，

3 POE协议标准

PoE的协议标准主要有一些三种，分别是PoE、PoE+、PoE++。详见下：

Standard	Type	Class	PSE's maximum suppling power	PD's maximum power	Main application
PoE IEEE802.3af	Type1	0	15.4W	12.95W	Network CameraWireless Access PointIP Phone
1	4W	3.84W
2	7W	6.49W
3	15.4W	12.95W
PoE+ IEEE802.3at	Type2	4	30W	25.5W	PTZ CameraWireless Access PointIP Video Phone
PoE++ IEEE802.3bt	Type3	5	45W	40W	4K/8K PTZ CameraWireless Access PointDigital SignageDisplayEdge Computer for Industry
6	60W	51W
Type4	7	75W	62W
8	90W	71.3W

4 PoE方案设计

今天参考设计主要以村田的模组为例，后续还有设计TI的相关方案。

• PSE方案

PSE的方案以MYBSS054R6EBF为例，实物和内部框图见下：

具体的参数见下：

Output power (W)Max	30W
Vin(V)	10.8V to 27V
Vin(V)typ	24V
Vout(V)	54V
Vout(V)typ	54V
Isolation Voltage (V)	2250V
Efficiency (%)	90.5％
Size(mm)W	35.5mm
Size(mm)L	22.4mm
Size(mm)T	8.9mm
Operatingtemperature(degC)	-40℃ to 85℃
Outputs (#)	1
Iout(A)Max	0.6A
Package	SMD

该模块的使用方法比较简单，仅包含四个PIN脚，每个PIN脚的功能如下：

• PIN1:电源输入引脚。
• PIN4：电源输出引脚；
• PIN2、PIN3：分别输入电压和输出电压的参考地。

电路设计相对也比较简单，其中C1为100uF电解电容,C2为33~56uF电解电容。RL为电子负载。

• PD方案

PD的方案以MYBSP0122BABFT为例，实物和内部框图见下：

具体的参数见下：

Output power (W)Max	25.5W
Vin(V)	37V to 57V
Vin(V)typ	48V
Vout(V)	12V
Vout(V)typ	12V
Isolation Voltage (V)	2250V
Efficiency (%)	92.5％
Size(mm)W	35.5mm
Size(mm)L	22.4mm
Size(mm)T	10.55mm
Operatingtemperature(degC)	-40℃ to 85℃
Outputs (#)	1
Iout(A)Max	2.125A
Package	SMD

该模块的使用方法比较简单，仅包含四个PIN脚，每个PIN脚的功能如下：

• PIN1：电源输入正极性。
• PIN2：检测以使能引脚。
• PIN3：PSE在线指示。
• PIN4：电压控制。
• PIN5：电源输入负极性，一般为输出端的参考地。
• PIN6：电源输出负极性，一般为输入端的参考地。
• PIN7：电源输出正极性。

电路设计相对比较复杂，其中C1为0-400uF电解电容,RL为电子负载，常见的有IP摄像头，交换机。

5 POE的优势

• 安装方便

PoE安装比较比较方便，无需额外的电源线缆。

• 简化布线，降低安装与日常维护成本

采用 PoE 供电的设备，由于只需要一根网线便能同时完成供电和传输数据的作用 ，所以可以避免过多的电源适配器和电缆的连接。还将有助于降低基础设施的安装和日常运营成本，因为可以利用现有网络基础设施，所以能够轻松完成部署，用户还能通过交换机集中管理电力输出节约成本。

• 安全可靠

主动 PoE 在设备接通前会有“握手”测试，确认两者间的兼容性。（在文末有提及具体的原理）此外，面对断电等突发状况，PoE 技术也能够提供可靠性保障。例如，对于配备了不间断供电系统的现代化机房，使用 PoE 供电的安全摄像头、门禁系统等设备不会因电力中断而被解除安全保护。