2003年6月以太网供电 (poe) ieee 标准的发布已成为因特网协议 (ip) 设备发展的有利条件。通过以太网同时提供专用设备所需的 13w 的电源和数据,从而降低了进入的门槛,进而使非常昂贵的解决方案变得可行。对诸如ip 摄像头、无线接入点或ip 电话等设备的基础设施的安装已变得如同在冲模 (punch block) 中截线一般简单。本文将以一种简单直接的方式讲述 poe 的基础知识。
poe 硬件可分为两种类型:为以太网链路提供电力的设备以及用电设备。为链路提供电力的设备我们称之为供电设备 (pse) ,用电设备 (pd) 的名称也同样非常好理解,即消耗以太网链路上电力的设备。本文将二者相互结合分别对 pse 和 pd 做了最佳评估。
乍一想,以太网供电似乎是一项微不足道的技术。标准电话在相同配线中同时提供电源和数据已有一百多年了。但是,对于以太网来说,在人们想为其添加电力之前,其已经有非常大的市场保有量。如果给现有的以太网线缆施加电压,那么所有已部署的每一台设备都可能会遭到损坏或破坏。为了避免这一缺陷,撰写该标准任务小组开发出了一种保护该设备的措施,从而可以向该设备施加电力。
向链路施加电压之前,由 pse 来完成检测程序。pse 通过使用至少两个低压和限流电平对链路进行检测,查找 pd 的特殊签名(其为 25kω 的电阻斜率)。这些信号应介于 2.8v~10v 之间,且不具备提供高于 5ma 电流的能力。在一定的条件下,该标准只需要两个测试探针就可将无效签名变成有效签名。当前最佳的实践采用了三个(有时为四个)独立的探针信号,这是标准所允许的探针信号数量。
如果 pse 成功地检测到一个 pd,然后其可能会向链路供电。如果 pse 没有向链路供电,那么其必须在 400ms 内再做一次同样的检测,或一直运行该检测程序。一旦向链路成功供电,则 pse 必须对链路进行监控,以确保既不会发生过电流事件又可满足 pd 所需电力的供应。过电流的出现几乎可以肯定要么连线出现了故障,要么 pd 出现了故障。然而,由于用户为 pd 缚上了一个本地电源或将 pd 与链路断开了,pd 可能不再需要电力。poe 无法弄清楚到底 pd 是与链路断开了还是“不需要”供电了,但最终结果都是一样的,pse 将不在为该端口提供电力。
除了检测对 pd 的供电以外,pse 可能还会通过一个称为“分类”的程序试图询问 pd 还需要多少电力。虽然规范标准未对此做出要求,但大多数 pd 均提供了有用的分类信息,大致将其分为:1/4、一半或满功率运行的设备。pse 利用这一信息对其电源进行高效分配。
在线缆的 pd 端,情况几乎是一样的。当 pd 检测并输入 2.7v~10.1v 电压时,其必须与一个 25kω 的负载相连。如果 pd 的输入范围为 14.5v~20.5v,那么 pd 将与一个恒流负载相连,该负载会显示出 pd 所消耗的电量。请注意,通过该电流负载报告分类信息为可选项。但是,当前市场上的每一款集成的 pd 芯片都支持该特性,且报告的信息都非常有用。一旦输入端口的电压范围介于 36v~42v 之间,pd 电源将开启;输入端的电压回落至 36v~30v 时,pd 电源将关闭。与 pse 不同,在 pd 中没有跟随状态连续性的要求。pd 是一个纯电压驱动型函数。
现实应用和对其进行设计的工程师一定很关心以下问题,如:浪涌保护、噪声抗扰度以及辐射频谱。但是,ieee 规范不包括某些隔离要求,不能将它们和终端设备目标市场的安全要求相混淆。这些要求大大超过了 ieee poe 规范的范围,且其他规定和要求对此做了说明。ieee 规范不要求 pse 满足限功率电源的要求就是一个非常明显的例外。
利用现有的集成电路,硬件设计人员摆脱了此处所述的 ieee 规范所有细则的束缚。本文应该提供了足够的信息,以使设计人员对其实施的新型 poe 技术应用更加放心。
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