浅谈PoE 以太网供电

以太网是有线网,而发送器和传感器通常需要电源,这样问题就来了:为何不使用以太网电缆同时进行数据传输和供电?

:one: 什么是PoE

PoE(Power Over Ethernet),即以太网共供电,通过网线传输数据的同时客户端设备供电。


:two: 为什么要通过PoE供电

PoE在楼宇自动化,监控或交通信号灯摄像头等应用中有着广泛的应用。

:small_orange_diamond:PoE 主要的优势:

:black_small_square: PoE 不需增加电源线 :降低硬件成本。

:black_small_square: 安全性高 :电压比较低,所以系统比较安全。供电设备在全功率供电前,会发出一个 10V 的测试电流。只有在受电设备上检测到 25 Ω 电阻时,才会施加全电压。这样可以防止连接设备受损。

:black_small_square: 安装方便 :使用Cat-5双绞线,连接供电设备(PSE) 和受电设备(PD),最长可达100m。非常适合在不宜安装电源插座的地方,如墙上,屋顶,天花板等地方。

:black_small_square: 即插即用 :这意味着可以在网络继续运行时进行更改。当需要更改时,更换以太网连接设备和交换电缆相对容易。只需要技术人员将新设备的线缆插入网络交换机即可。

:small_orange_diamond:PoE 供电标准
PoE一直在发展,从以太网写IEEE 802.3af发展到IEEE 802.3bt,通过PoE提供的功率越来越高。


:three: 如何供电

PoE 主要两部分组成:供电设备(PSE) 和受电设备(PD),通过Cat-5双绞线传输数据以及供电。
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:black_small_square: 供电设备PSE:

PSE设备是为以太网客户端设备供电的设备,同时也是整个POE以太网供电过程的管理者。

常见PSE: 以太网路交换器,路由器等

:black_small_square: 受电设备PD

PD设备是接受供电的PSE负载,即POE系统的客户端设备。

常见PD: IP电话、网络安全摄像机

:black_small_square: 电缆线

Cat-5双绞线,可以给终端提供44V到57V直流电压,最长可达100m。


:four: PoE 握手

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PSE负责像电源一样供电,而PD接收并使用功率(负载)。为了安全考虑,PSE连接PD并不是直接连接,而是有个“握手”过程。具体如下:

1) 检测:PSE在全功率供电前,会发出一个 10V 的测试电流,来检测PD的存在。只有在PD上检测到 25 Ω 电阻时,才会施加全电压。这样可以防止连接设备受损。

2) 分类:PSE检测到PD之后,会先开始分类;即确定连接设备的电源要求。PSE将施加规定电压并测量产生的电流。然后根据电流电平将PD分配至一个功率等级。

3) 供电:如果一切正常,将供应全部电压和电流。一旦为PD供电,PD就要负责将–48 V的PoE电压转换为适合终端设备的电源电压。


:five: PoE 实例

我们以ADI方案为例:
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:black_small_square: PSE 侧:

隔离式控制器LTC4271代表非隔离侧PSE主机的数字接口

隔离式控制器LTC4290在隔离侧提供以太网接口

这两个组件通过简单的以太网变送器连接

:black_small_square: 电缆:

Cat-5线缆是由四对双绞线组成,链接PSE和PD

:black_small_square: PD 侧:

一旦为PD供电,PD就要负责将–48 V的PoE电压转换为适合终端设备的电源电压。

理想二极管电桥控制器LT4321 与PD控制器 LT4295配合,可以全桥配置控制四个MOSFET


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