驅(qū)動高功率以太網(wǎng)絡供電技術的分析和設計

以太網(wǎng)絡供電 (PoE) 技術能夠透過標準 Cat-5 電纜進行供電，完全不需要透過墻面轉接器或其它外部電源，就能夠驅(qū)動網(wǎng)絡設備。這類系統(tǒng)需要兩項主要組件，分別是供電的電源供應設備 (power sourcing equipment, PSE) 及接收并使用這個電源的動力裝置 (power device, PD)，如圖1。

圖 1 具備電源設備及供電裝置的典型 PoE 網(wǎng)絡示意圖

目前有許多已開發(fā)的實用PoE 應用，然而，新推出的應用所需要的功率高于現(xiàn)今 802.3af 標準所定義的功率限制，也就是為用電裝置端提供約 13 W 的功率?，F(xiàn)今需要新的 PoE+ 標準以滿足增加功率的需求，但這項新標準仍未定義完成。在新標準出爐前，勢必要能夠針對所需功率高于現(xiàn)今可提供功率的 PD 負載進行供電。

高功率 PoE 的系統(tǒng)需求

任何采用 Cat-5 電纜的高功率解決方案都必須符合下列基本規(guī)范：

• 不得造成以太網(wǎng)絡纜線、電源供應設備 (PSE) 或 PD 過熱

• 不得造成電流不均衡，以避免變壓器飽和的危險
• 必須將操作電壓維持在 802.3af 標準電壓范圍內(nèi)

任何解決方案應該盡可能提供下列功能：
• 與 802.3af 標準兼容：搜尋、分類、電流消耗、欠壓封鎖（undervoltage lockout）、流入電流（in-rush current）、電流限制等
• 具備電源管理功能
• 電纜裝置時的損壞電線偵測

在較高電壓下運作

802.3af 標準規(guī)定 PSE 輸出電壓介于 44 至 57 V 之間，且 PSE ICUT (表示耗電過載的程度) 最低為 350 mA，而 ILIM (表示可能的最高耗電量) 最低為 400 mA。使用長度為 100 公尺且最壞情況饋電電阻為 20 的纜線時，在允許最低電壓運作的狀況下，PD 輸入受限為 12.95 W。

若要提供更多的電源，只需要以接近 57 V 限制的較高母線電壓進行運作即可。該解決方案的優(yōu)點是提升系統(tǒng)效能，并降低纜線與 PSE 及 PD 輸入階段的耗損。

現(xiàn)有的 Cat-5 電纜安裝仍可繼續(xù)使用，因為纜線耗損并未增加，而且只要遵照設計規(guī)則進行，確保不會造成任何不良狀況，此解決方案出現(xiàn)電線不均衡與磁性飽和等風險的機率便不會大于標準 PoE 安裝方式。另外，此解決方案與 802.3af 標準兼容，并且使用與 802.3af 裝置相同的磁性組件。

若要使此解決方案發(fā)揮效用，提供輸入電壓的切換式電源供應必須以較嚴格的容差（tolerance）進行調(diào)節(jié)。例如，如果偏差介于 53 至 57 V 之間，則在電源供應的過壓防護之外，需要 ±3.5% 電壓容差。

如今，Cat-5 銅質(zhì)通信配線已成為寬帶服務的最低需求，其中采用的標準是 EIA/TIA-568，而 Cat-5 電纜的設計采用 24 AWG 導體，因此最壞情況饋電電阻為 12.5。