以太网供电(PoE)是一种将功率从中央交换机传输到以太网连接设备(VoIP电话、WLAN发射机、安全摄像头)的供电方法。通过利用现有的CAT-5电缆,这些设备可以不需要AC供电(同时节省配线成本)。交换机也可以对受电设备(PD)所消耗的功率进行控制分配,这样允许对某些重要系统进行精确不间断的功率管理。
工作方式:基本上,一个PoE负载或受电设备(PD)为了实现与发送端设备PSE(功率源设备)的连接,要完成三个步骤,包括检测、分级及欠压锁定。
检测阶段:当具有PoE功能的以太网电缆插入到一个PD设备时,PSE会询问该PD设备以确定其是否为具有PoE功能的设备。这段时间定为检测阶段。在检测阶段,PSE会给PD施加一个斜坡电压用来寻找负载端是否有25 kΩ的阻抗特性。如果没有检测到该阻抗,PSE会假定负载不是具有PoE功能的负载,从而关断PoE发送端。此时系统工作在标准的以太网连接工作方式。如果检测阶段检测到识别阻抗,PSE会继续进行到分级阶段。阻抗识别的斜坡电压上升期间在2.5V和10V之间。在检测阶段,一个24.9kΩ的电阻可以提供恰当的识别阻抗(见图1)。
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分级阶段:PSE给PD提供的斜坡电压继续上升。在15V到20V之间,开始进行分级。在此电压过渡期间,PD设备必须拉出一个规定的电流以确定其设备级别(见图2)。使用24.9kΩ识别电阻可以确定其为最简单的级别(0级)。分级电流用来确定该PD设备在正常工作期间所消耗的总功率大小。此电流信息反馈到PSE的控制端,由系统来确定功率预算的要求。表1列出了分级电流的大小及相应的PD工作时的功率要求数值。
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| Class |
PMIN |
PMAX |
ICLASS (MIN) |
ICLASS (MAX) |
RCLASS |
| 0 |
0.44 W |
12.95 W |
0 mA |
4 mA |
Open |
| 1 |
0.44 W |
3.84 W |
9 mA |
12 mA |
150 Ω |
| 2 |
3.84 W |
6.49 W |
17 mA |
20 mA |
82.5 Ω |
| 3 |
6.49 W |
12.95 W |
26 mA |
30 mA |
53.6 Ω |
| 4 |
Reserved |
Reserved |
36 mA |
44 mA |
38.3 Ω |
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| 表1. 分级功率大小 |
图3. 使用MOSFET导通开关的0级PoE接口电路 |
启动阶段:在分级阶段之后,PSE继续将斜坡电压上升至30V,此时欠压锁存(UVLO)电路解除,PD设备开始有供电。要求有缓启动电路以限制从PSE拉出的电流。图3为典型的欠压锁存电路。
通过这样的过程,PSE与PD协同工作,确定了具有PoE功能的设备的负载特性及功率要求。在中心位置的系统管理员可以确定负载要求,在停电期间根据UPS电源预算及各级工作需要对功率加以分配。
其它关于驱动PoE兼容负载设备和1级到3级分级的电路请见设计参考DI-70和DI-88。 |