白雪公主 发表于 2012-6-22 22:55:35

以太网供电技术

以太网供电(Power over Ethernet,PoE)给有线以太局域网的设计、应用和长期可用性带来诸多好处,成本、灵活性、乃至安全都得到增强。它克服了系统设计人员经常遭遇的限制——凭什么他们非得把用电的网络设备和交流插座放置在一起呢。


  有了PoE,数据和电力就以安全标称48V直流电传输于同一条以太网电缆上。如果网络设备能配置为48V工作,那么,网络设备对本质不安全的交流供电——通过某个建筑物交流环网引出单独电缆线——的需求,得以消除,


  PoE给设备定位带来免于电源线限制的自由,使设备拥有随商务需求变化而迁移的长期易用性,这两点都是任何组织都想要的好处。


  比如,对于网络安全摄像机,当它们需要高挂在墙上而脱离交流电源时,PoE对其就很有用。在供电以太网上使用的典型设备,比如VoIP电话、摄像机和Wi-Fi接入点,可能需要特别设计以适应在以太网48V直流情况下工作。

  在网络设备中,DC/DC转换器通常需要隔离48V电源,并下调到一个低电压,如5V ,以适合设备的电路系统。为了充分利用PoE,网络设备也会需要进行握手过程,以允许网络集线器确认这个支持PoE的设备,理解和管理它的特定功率需要。


PoE网络基础

  一个PoE系统主要有三个部分,供电设备(power sourcing equipment,PSE),受电设备(powered device,PD)和电缆。PSE连接于以太网交换机,一般由UPS不间断电源供以48V直流电。PSE为网络上所有设备提供数据,为所有PoE兼容设备提供数据和电力。尽管标称电压是48V直流,但其支持范围是44-57V直流。

  PoE 受电设备的范围持续迅速地增长,PoE技术被采用被市场所接受。当前能够使用的设备类型主要包括VoIP 电话、EPOS 系统和Wi Fi 接入点。
PD给PSE一个“签名”,告诉它自己支持PoE,以及其所需的电量。对于输入的电力管理和转换通常由PD内的DC/DC转换器进行处理,更多细节可见文章后半部分。


  CAT5(五类线缆)本是用来传输数据,空余的导线可以用来传输附加的电力到另一导线的末端。PoE标准IEEE802.3af详细定义了其如何工作,并提供了一种PoE设计和实施方式的工业平台。

电力传送
  标准CAT5以太网电缆有四路双绞线,其中只有两路用来传输数据。通过PoE,IEEE802.3af标准支持直流电源不受极性限制通过两路空闲线路进行传输,或者把电力加载在两路数据线路上,高度灵活。PoE全兼容设备必须能够从这两种方式中选择一项。

  当前,IEEE标准允许标称电压48V和大约15W功率,通过一条传输容量13W 的以太线路,给予受电设备。对于有效功率的限定确实影响了可用PoE的外围设备类型。

  不过,标准被建议改变以支持更高的功率,因而,更多类型的设备可在以太网上通过CAT5线路供电工作。比如支持PoE的笔记本可以直接从网络连接中充电,而不必用笨重的AC适配器。

  为防止损坏已有的可能并不兼容PoE的以太网设备,IEEE802.3af标准要求有一个PSE发起的“发现进程”。这个进程将检查电缆寻找支持PoE的设备。它将校验远程设备能否呈现出25KΩ的排阻,如是将会发送48V电压供电。

  同时,供电也将进行限流,以防在错误情况下对设备和线路的任何损坏。在连接之前,PD也会返回PSE一个信号以表明在四个功率级别中自己的类型。
如果受电设备从电缆上汲取的电流小于一个阀值——设备掉线时这将可能发生——PSE在这条线路上就会切断电源,此外并可察觉电力供应对于其他装置是可用的。在供电中断时,PSE可能从选择的非关键设备上移去电力供应,以增加UPS的最大运行时间,维持更多的关键安全设备运行。

电力转换

  支持PoE的设备通常需要隔离的DC/DC转换器来变换电压,从48V到PD所需合适低压值。在PoE应用中,IEEE802.3af严格定义了转换器低噪、启动和隔离要求。比如,C
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