日本电子维修技术 PoE以太网网线供电技术

PoE以太网供电技术概述       在过去的一段时间，以太网供电逐渐进入大家的视线，而IEEE802.3af标准的制定，则为以太网供电的大规模应用拉开了序幕。以太网供电(Power over Ethernet， PoE)是一个比较通俗易懂的概念，它通过使用一根五类以太网线缆就可以同时为用户提供数据连接和电源，不需要另外进行布线。这不仅对于那些需要供电、但电源并不方便获取的设备特别有帮助，而且一般的终端设备也可以从这项技术中获益，IP电话、无线接入点、网络安全照相机都是很好的例子。
       以太网供电的优点是显而易见的，主要包括：       灵活性：交流电源不再是必不可少的部分，无线接入点也不必再位于交流电源附近。       远程管理功能：IP电话和无线接入点可以实现远程供电或断电；远程主机可以决定各终端设备需要多少电量，并确定应当启动哪些设备。       更高的可靠性：可以在远方供电端采用冗余电源。       全球范围内的兼容性：以太网供电可为我们提供全球范围内通用电源供电标准。
       以太网供电技术通过以太网线缆提供约48伏直流电源，提供给每个受电节点的电流限制在350毫安。扣除线缆传输造成的功率损耗，它可提供给每个受电节点的总连续功率为12.95瓦，这对于一般较为小型的用户端设备已经足够。       IEEE802.3af标准定义了制造以太网电源供电设备(Power Sourcing Equipment，PSE)和受电设备(Powered Device，PD)的方法。供电设备是向以太网链路提供电源的设备，而受电设备是从以太网链路接受电源或按照一定规则申请电源的设备。如果要实现真正意义上的以太网供电，两者缺一不可。       供电设备的主要功能为检测是否有受电设备通过以太网链路请求供电，以及检测受电设备的类型，并提供相应功率的电源给受电设备。供电设备根据其应用类型可以分为两种：终端供电设备(Endpoint PSE)和中间供电设备(Midspan PSE)。顾名思义，终端供电设备可以直接通过下行以太网线缆为受电设备提供电源，如采用嵌入式“Power over LAN”技术的以太网交换机；而中间供电设备安装在传统交换机和受电设备之间，传统交换机下行的以太网线是不提供电源的，但以太网线缆通过中间供电设备后就具备了向受电设备输送电源的能力，用户可以在保留现有传统交换机的情况下通过以太网为受电设备提供电源，尽量减少一次性的投资。
       供电设备支持两种以太网供电模式，分别命名为模式A和模式B：模式A采用以太网线缆中的1，2，3，6 四根数据线(注：1，2线为发送数据线，3，6线为接收数据线)来传输电源，模式B则采用以太网线缆中的4，5，7，8 四根空闲线来传输电源。终端供电设备的下行链路可以采用模式A，或模式B，也可针对不同的链路分别采用两种模式。并且这类设备可以兼容十兆，百兆，乃至千兆的以太网。       值得注意的是：在实际使用中，终端供电设备不应同时以A和B两种模式向同一条以太网链路上传输电源，一条以太网链路在同一时刻只会工作在一种模式下。而对于中间供电设备而言，一般只采用以太网线缆中的4，5，7，8 四根空闲线来传输电源，即只能工作在模式B，并且目前的标准还不支持千兆以太网。       图1、图2和图3分别给出三种供电模式的示意图，可以帮助大家更好的了解三种供电设备供电情况的区别及其各自的应用特点。       为了与供电设备的几种供电模式相配合，IEEE802.3af标准规定：一个标准的受电设备应该既可以从以太网线缆中的1，2，3，6 四根数据线来获取电源，也可以从以太网线缆中的4，5，7，8 四根空闲线来获取电源，但不会同时通过两种途径。原因是供电设备的一条以太网链路不会同时工作于A和B两种模式，从图1中也可以清楚的看到这一点。当然，受电设备绝对不允许向以太网线提供电源，而且必须保证受电范围为直流0-57V电压而不致损坏，出于安全考虑，这些规定是很必要的。以太网供电技术原理       如果要实现以太网供电，必须遵循一定的条件。这一点很容易理解，因为如果终端设备不支持以太网供电方式，但供电设备对其强行供电的话，很可能会出现问题，所以供电设备必须率先启动检测算法，来判断是否有受电装置连接到链路。具体方法是向各条下行链路馈送2.8V至10V的电压，并实时检测线路的电流。当有受电设备连接到以太网链路后，受电设备将一个阻值在23.75至26.25千欧之间的检测电阻串联到链路中，致使整条链路的电流发生变化，相当于向供电设备发送有效的申请电源信号。于是供电设备知道有受电设备已经连接到以太网链路上并正在申请供电。值得说明的是：如果检测电阻在12至23.75千欧之间或在26.25至45千欧之间，供电设备将会正确检测到受电设备，但并不认为受电设备在申请电源，当然也不会向受电设备输送电源，而如果相应的电阻值小于12千欧或者大于45千欧，供电设备将根本不会正确识别受电设备。       一般情况，到此为止供电设备应该可以向受电设备输送电源了。但受电设备种类众多，需要的电源功率也存在很大差别，所以供电设备接下来会进行选择性的功率分级操作，以便知道应该给链路上的受电设备分配多大功率的电源。具体实现方法是供电设备会增加向链路馈送的电压至15.5V到20.5V之间，同时检测链路上的电流。此时，受电设备会将一个分级电阻串联进链路中去，该分级电阻的大小同样会直接改变整个链路的电流值，供电设备由此就可以知道受电设备的分级情况。       分级操作是为了向供电设备提供受电设备正常工作时需要的最大功率信息。默认情况下是0级。受电设备最好能够根据本身的实际情况向供电设备上报自己的实际级别，这样可以方便供电设备对受电设备进行电源管理。受电设备的电源级别共有0-3级，在表1中详细的列出了几种级别的区分标志。      上面提到的检测电阻和分级电阻在完成其各自的使命后应该可以从电压馈送链路中移去，才不至于成为一个新的功率消耗源。较为常见的用法是通过场效应管控制检测电阻和分级电阻的连接和断开，这样的实现方法较为灵活。在了解到受电设备的确切电源级别后，供电设备会将馈送电压升高至48伏，开始向受电设备的电源馈电，但必须注意几个因素，如浪涌电流限制、过压保护以及欠压锁定等问题，这几点会结合TPS2370芯片的应用时具体谈到。  R! t  J: b  a6 k, Y5 M
       丰润达PoE交换机的基本特性       丰润达公司的系列PoE交换机就是安防专用的PoE以太网供电交换机，它完全符合IEEE802.3af/at的相关标准，具备所有必须的检测、分类、浪涌电流限制等功能，其智能双标准智能供电可以实现最大效率的电力供应，此外，它还拥有高可靠性的防雷功能。

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