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以太网供电芯片:合规与超规

Margery Conner?? EDN技术编辑?? 2009年01月01日 ?? 收藏0

  以太网供电使基本的5类或6类电缆能同时承载数据和电力,从而使人们能简单而廉价地安装VOIP电话、摄像机、无线接入点等设备。
  要点
  * POE设备在5类或6类电缆中结合了数据与电力,因此无需昂贵的电力装置,从而能降低成本。
  * 当前的POE标准IEEE 802.3af把设备能消耗的功率限制为12.95W,而暂为草案版的802.3at则把限制提高至25W。
  * 人们可以尝试把应用功率需求保持在低于25W的水平,但对于具有更高功率需求的应用,他们可以采取非标准途径。
  * 一旦网络来到室外,就应格外注意电涌保护。


  对于IEEE 802.3af/t POE(以太网供电)标准的用户而言,好处是显而易见的:任何人只要能拉5类或6类电缆,就可以撇开电工,在没有交流电插头的位置为联网应用廉价地安装电力端口和数据端口。用户可以简单地在网络设备柜中添加典型价格为39.95美元的POE电源,并把它与5类双绞线连起来。不妨把这种情景与新电源插头的成本(可达2000美元,包括人力和零件成本)以及陪电工浪费的时间作对比。

  POE网络有两个主要组件:PSE(供电设备),比如网络交换机或中央路由器;PD(受电设备),比如VOIP电话或无线接入点,它们连至提供电力和数据的网络。配备非POE交换机的网络仍能利用POE,添加中跨电源(比如网络设备柜中的促成式电源)即可,它独立于交换机或路由器,将电力注入网络。若用UPS作为PSE的后备,即可确保包括VOIP电话在内的网络设备即便在办公室遭遇电力故障时也能继续工作。

  VOIP电话和无线接入点的功耗较低。当前POE IEEE标准是IEEE 802.3af,它的制定者考虑到上述类型的应用,把PD的功率极限设为12.95W。但是,13W功率对于许多类型的设备而言不够用,比如多端口无线接入点以及建筑安全和监视领域的PZT(摇移/变焦/俯仰)摄像机。该标准委员会已开始制定第二版,即802.3at,或称POE Plus。该版本目前是草案形式,把PD能消耗的最大功率增值25W。半导体厂商们已经推出了多种基于草案版的POE IC,目标是促成功率更高的POE PD(图1)。(另请参阅“POE devices cater to higher-powered applications”,见http://www.edn.com/article/CA6600506.html。)但是,25W对于某些应用而言仍然不够用,它们可能需要远大于30W的功率。

图1POE-PD接口芯片可处理IEEE802


  IEEE 802.3at标准委员会一开始设置的极限为30W,后来把它降至25W,这是因为测试数据表明:当安装者把5类或6类电缆埋在一大捆电缆中,并且它承载着高达750mA电流时,它的温度会显著上升。委员会并不担心安全性,这是因为这种情况下起火的可能性微乎其微,而是担心:当5类或6类电缆温度超过60℃时,它的信号质量会退化。

  但是,需要较高功率的应用所需的电缆并非总是捆在一起。例如,具有低温加热器、IR(红外线)灯、可操纵麦克风等特性的PZT安全摄像机经常位于室外,并有专用电缆。这些应用的系统设计者可以考虑使用非标准版POE,它们在其中遵循所有802.3at参数,唯独最大PD功耗例外。着眼于这些非标准应用,所有面向POE Plus版的POE接口IC都能支持大于25W的功率。

  偏离行业标准可能是一种令人生畏的举动,但如果PD需要大于25W的功率,那么人们也许就别无选择。但是,人们可以采取措施来降低与非标准途径有关的风险。首先,确保设备设计方案的确需要大于25W的功率。过去的PD有一个几乎所有电子设备都有的共同特点,它是在能源价格猛涨之前出现的:能效很低。五至十年前,电源的能效经常仅为80%或更低。人们现在应该可以买到或设计效率超过90%的电源,它提供的额外功率也许足够大,使得设计方案不必超过该标准的25W极限。
 
  但是,如果PD拥有高效率电源,并且仍需要大于25W的功率,则人们随后也许会考虑网络电缆。人们的应用将必须借助最低标准的电缆来工作吗? 如果的确如此,则人们必须顾及电缆系统中相当高的损耗。另一方面,如果人们可为自己的设备规定电缆,则他们可从5类改用6类,后者一般具有更大的导线直径,并且电阻和浪费的功率相应更低。

  德州仪器公司(TI) POE产品部经理Mike McCormick说:“随着时间的推移,电缆在承载更多电力时将会出现退化,这是因为以太网电缆并非真正的电力输送电缆。它们不是实心电缆,它们的主要用途是信号传输。因此,当我们用它们提供电力时,它们并非最佳导体。你必须意识到自己的客户将使用哪种类型的电缆,当然,前提是你将使用某种超标的东西。如果你的设备不是标准型,那么使用标准电缆也许就没有意义了。”


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德州仪器? 以太网? 供电芯片?

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