poe沟通机供电原理图

2017-05-08 09:51分类：电子技术阅读：

poe沟通机供电原理图
IEEE 802.3afPOE供电规范是经过以太网数据线对或备用线对来完结以太网设备供电，然后摆脱了选用沟通适配器所带来的费事，并将进一步拓宽以太网技能的运用领域。这篇文章详细剖析了以太网供电设备和受电设备的作业进程以及完结办法，即POE供电原理。
选用依据以太网供电的IEEE 802.3af规范，如IP电话、无线接入点等功率小于12.95W的设备都可经过一根传输以太网数据的CAT-5电缆来供给电源。以太网供电不只去除了厌烦的壁式变压器，还有助于推出一整套新的设备，这些设备联络了数据和电源接口，并可对现有的10、100或1000Mbps以太网设备后向兼容。802.3af突破了以太网的运用，它首要是一个电源传输协议，而不是数据协议。

图1 选用LTC4258/9 PSE操控器和LTC4257 PD接口的完好PoE供电原理图
以太网供电开端于能供给电源的供电设备(PSE)，该设备经过丈量其共模终端来查看需求供电的设备。一个有用的受电设备(PD)有必要具有一个25kΩ共模电阻的“查看特征”。PSE 用一个称为分级的第2次丈量来判别PD 的峰值功率恳求，把握了这一信息后PSE就能对那些需求供电的设备供给电源，而不会损坏不需求供电的设备，并能有用地分配可用功率。一旦PD在接纳电源(通常为48V直流)时，耗费的功率能高达12.95W。假设PD一向未接入或处于关断状况，PSE就中止运送电源，并不断查看有用PD的25kΩ电阻特征电阻。以太网供电衔接彻底由PSE来进行操控，共模或端口电压(VPORT)向PD传递如表1 所示的链路状况有关信息。

表1 802.3af 链路或端口电压和状况
受电设备
802.3af 规范的PD恳求开端于一个25kΩ和小于120nF的特征辨认，恰是这一特征使PSE将PD从不需求供电的其它以太网设备中差异出来。PD只需求具有这些查看特征，而一同链路处于查看形式即可完结查看。分级特征标明PD 的峰值功耗，恳求在端口电压为14.5到20.5V之间时PD吸收一个特定的DC电流。PD的分级电流有必要对应于表2 中五个功耗分级中的一个。PD有必要对极性不灵敏，而且能在备用线对和数据线对上正常作业(供给查看和分级特征以及承受供电)，这个主动极性电路通常用二极管桥堆来完结，如图1所示。以上这些是PD向PSE恳求供电有必要具有的。
在端口电压升到30V和40V之间前PD不会汲取电源，在较低电压条件下PD坚持在欠压闭锁状况(UVLO)，以避免对查看和分级发作搅扰。在开端的时分，PD 将5μF 或更大的输入旁路电容衔接到端口处。虽然旁路电容的切换会使端口电压下降到30V 到42V 导通阈值以下，但这一瞬态压降不会使其发作振动。IEEE 802.3af 规范答应PD 有50ms 的发动时刻，在它满意表2 中地址等级的电流极限曾经，足以使180μF 旁路电容充溢。PD 能运用浪涌电流极限来对较大的电容充电,一同满意电流约束恳求。通常PD 会坚持电路的别的有些不作业直至旁路电容充电完结，这关于DC/DC 改换器格外首要，由于它们会在较低输入电压时取得更多的电流，使得对旁路电容充电格外艰难。当旁路电容充电完结后，端口电压就增加进入供电形式，使电路的别的有些作业，并在它地址类的功耗极限内汲取电源。假设电流过高的时刻超出50ms 将会使电源关断。此外，PD 有必要吸收最低为10mA 的电流，这么PSE 就能知道它还坚持衔接。像恒温调理器这类功率灵敏的运用能够经过脉冲调制使“坚持功耗特征(MPS)”电流为10mA，而且脉冲间隔时刻坚持75ms 到250ms 之间以削减功耗。PD 也有必要有一个电阻小于26.25kΩ的MPS 共模阻抗与一个大于50nF 电容并联。通常，PD 的旁路和负载会构成一个比26.25kΩ低得多的阻抗。
802.3af 规范对受电设备来说相对简略，能够用少数分立器材来完结一个底子契合恳求的PD 接口，如凌特公司的LTC4257 能供给查看特征和可编程分级特征、带迟滞的UVLO、端口电流极限，以及在傍路电容充电时使DC/DC 改换器作业的电源杰出指示引脚。LTC4257 和简直一样的LTC4257-1 都是规划用来满意IEEE 802.3af规范的，LTC4257-1 运用一个140mA的低电流极限来对PD 的输入电容器充电，使它能兼容在802.3af 规范曾经开发的电源计划。
LTC4257 和LTC4257-1 电路端口能够承受高达100V 的电压，使它们能在很恶劣的环境中正常作业，包含负载电缆的理性回扫、高电压电缆放电和EDS 冲击影响等。
此外选用一对二极管构成的桥电路和瞬态按捺器(图1)，LTC4257、LTC4257-1 以及相似的器材能够使PD 能满意大大都运用恳求，使网络设备制作商能会集精力于完结设备的差异化规划。
供电设备
以太网供电的首要设备是PSE，它担任查看、分级和操控电源，以契合网络中802.3af PD的电源恳求。在查看时，PSE 经过丈量两个V-I 点和从它们之间的斜率来核算电阻以判别端口的共模终端。只需两个电压的差大于1V 且都在2.8V~10V 的规模内，PSE 就能施行强行电流或强行电压丈量，这么就有空间供给给PD 的串接二极管。关于以太网供电来说，查看很要害，由于它能确保48V 直流电压仅加在有用的PD 上，并永久不会损坏哪些不需求承受802.3af 电源的设备。像以太网供电的其它有些一样，以太网线的共模按捺对查看而言并没有啥优点，PSE 有必要经过累积多个沟通周期(单不行太多)来按捺50/60Hz 信号，查看有必要在500ms 内完结。

表2 802.3af 设备分级
在成功完结查看后，PSE对端口供给15.5V～20.5V的电压，并将PD置于分级形式。PSE在对PD进行分级(丈量端口电流)前会给它10ms的时刻使它安稳下来。为坚持合理的功耗，有必要在75ms内完结分级。
假设PSE能供给PD地址等级恳求的功率， PSE将对PD供给电源。功率恳求见表2中“最小PSE功率”一列。假设PSE能向每一个端口供给16W的功率，则能够挑选彻底越过分级。经过分级能更有效地运用电源，下降供给电源的本钱，因而大大都PSE都要选用分级。不管是不是对PD进行分级，PSE在对PD供给电源前有必要在400ms内完结有用查看，不然假设PSE等候时刻太长将会损坏插在原本是PD方位上不需求供电的以太网设备。
在加电时，有必要将电流主动地约束在ILIM(400mA~450mA)内，被动地约束为350mA到400mA的ICUT阈值内。端口电流也许永久不会超越ILIM，假设大于ICUT的时刻超越TOVLD(50ms到75ms)，端口就会关断。在发动和供电形式下运用这些约束。虽然IEEE规范恳求在发动时的最大电流为IINRUSH，但实习上与ILIM持平。这些约束对端口电源完结了严厉的操控，以避免一些毛病构成严峻事端，并答应PSE用低价位的MOSFET来操控端口。由于PSE常常施行ICUT和ILIM电流约束，PD有必要对它的旁路电容充电或在加电50ms后约束电流。PSE能够选用较严厉的ICUT阈值来操控分级1和分级2的PD。
当一个链路被供电后，PSE有必要进行接连的监测以确保PD仍坚持衔接，以及电缆没处于等候状况，并预备给下一个以太网设备提供48V电压。802.3af规范规矩了PSE用DC断接(DC disconnect)和AC断接(AC disconnect)两种办法来判别是不是与一个PD坚持衔接。DC脱开决议于PD最少汲取10mA的电流，假设电流降到5mA到10mA之间的IMIN阈值以下，且时刻超越TMPDO(300ms到400ms)，PSE就堵截电源。由于PD能够对端口发作10mA以上的脉冲电流，然后持续坚持供电，所以PSE有必要对小至60ms的脉冲做出呼应。PSE经过丈量端口阻抗来判定AC断接，一个高阻抗标明PD不再衔接，端口就必定要在TMPDO时刻后关断。
端点和中跨
802.3af界说了两类PSE，通常PSE联络了802.3af电源供电功用与数据终端设备(DTE)功用，或如今以太网沟通机和集线器的转发器功用。这些PSE存在于网络衔接的终端，并称为端点(Endpoint)。这些端点通常经过数据线对运送电源(虽然规范答应运用备用线对)，由于这些线对必定连在PD上。
第二类PSE设备在数据沟通机和PD之间的连线上，这类PSE称为中跨(Midspan)，只向备用线对施加电源，而数据线对则直接经过。关于依据中跨的网络，PD从一个已有的非802.3af沟通机接纳数据而从中跨取得电源。
别的还能够串接一个端点和一个中跨，这么电源就能够在备用线对和数据线对。为避免不希望的彼此影响，已加电的PD不能在别的的线对上呈现25kΩ的阻抗特征，图1所示的二极管或电路就完结了该功用。此外，一个中跨在一次查看失利后，在开端下一次查看前有必要等候最少两秒，这一延迟使端点在中跨再次查看前查看，并向PD供给电源。
如今，一些IC供货商正在出产能满意802.3af PSE恳求的芯片，其间有一些计划选用微操控器的外围器材来供给以太网供电接口，但要依靠操控器软件来完结大有些作业。更强功用的器材能自立查看和分级有效PD，以及用最小的软件开支来处理过电流和断接。这些器材也许只需求体系软件来决议是不是还有满意的功率余量来满意PD的功率恳求。例如，LTC4258 和LTC4259能操控四个契合802.3af规范的端口，而只需很少或不需求软件的干涉。在主动形式中，LTC4258/9假定有15.4W功率可用于每一个端口，或许LTC4258/9在查看和对一个新的PD分级时会提示操控器，让操控器决议是不是向端口供电。LTC4258和LTC4259模仿电路在运用很少的外围器材的条件下，能够完结802.3af规范的查看和分级、ILIM和ICUT极限以及DC断接(见图1)。高功用的电路答应LTC4258/9查看端口电流，包含在0.5?电阻下5mA到10mA的DC断接阈值。LTC4259也包含了立异的 AC断接电路，它丈量PD阻抗，不会受长电缆和杂散电容的搅扰。在大体系中，多达16个LTC4258或LTC4259能一同衔接在一样的I2C或SMBus上，操控64个以太网端口。此外，可编程中止和按键存放器使软件的杂乱性最小化。