（上接一）

    3、設(shè)備(PD)

    3.1 PD檢測(cè)

    當(dāng)受電設(shè)備(PD)被接入以太網(wǎng)鏈路時(shí)，PSE必須檢測(cè)每個(gè)以太網(wǎng)設(shè)備是否需要電源。因而PD必須表現(xiàn)出區(qū)別于傳統(tǒng)以太網(wǎng)設(shè)備的特性。IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)的PD要求開(kāi)始于一個(gè)25kΩ和小于120nF的特征識(shí)別，正是這一特征使PSE通過(guò)測(cè)量其“檢測(cè)特征”－共模終端來(lái)檢測(cè)需要供電的設(shè)備,將PD從不需要供電的其它以太網(wǎng)設(shè)備中區(qū)分出來(lái)。PD只需要具有這些檢測(cè)特征,同時(shí)其鏈路處于檢測(cè)模式,則即可實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。

    PSE對(duì)PD檢測(cè)的具體方法:

    為實(shí)現(xiàn)這種檢測(cè)，PSE通過(guò)測(cè)量?jī)蓚€(gè)V-I(電壓-電流) 點(diǎn)和從它們之間的斜率來(lái)計(jì)算電阻以判斷端口的共模終端來(lái)檢測(cè)需要供電的設(shè)備，就是利用2.7V至10.1V的限流電壓探測(cè)信號(hào)線。表1列出檢測(cè)狀態(tài)下PSE對(duì)要被檢測(cè)為有效的PD必須具備的參數(shù)條件。表1參數(shù)之所以允許1.9V的串聯(lián)電壓偏移是因?yàn)橥ǔ２捎?a target="_blank">二極管橋來(lái)控制電壓極性。每個(gè)PD會(huì)用到兩個(gè)這樣的二極管全橋(見(jiàn)圖4所示,為用MAX5935 PSE控制器和MAX5940 PD接口/控制器的PoE供電糸統(tǒng)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)方框圖)，因?yàn)镻D 必須向后兼容于中間PSE。而10μA的電流偏移是因?yàn)镻D內(nèi)部通常具有一定的泄漏。另外,通過(guò)表2給出了另外一系列參數(shù)條件，任何滿足這些條件的檢測(cè)都將判定以太網(wǎng)設(shè)備為一個(gè)無(wú)效的PD。

    3.2 PD功率分級(jí)

    今天，有兩種主要的用電裝置成為推動(dòng)PoE增長(zhǎng)的主導(dǎo)力量，它們分別是：無(wú)線 LAN接入點(diǎn)和IP電話(VoIP)電話以及它類(lèi)型的以太網(wǎng)設(shè)備(RFID閱讀器、PDA充電器、移動(dòng)電話甚至膝上電腦等。而促使供電與以太網(wǎng)走向結(jié)合的早開(kāi)始的動(dòng)力卻來(lái)自于IP電話(VoIP)。

    IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)還包含了一個(gè)可選的功能，稱(chēng)為功率分級(jí)。這項(xiàng)功能使PSE能夠更加精細(xì)地管理其功率預(yù)算。PSE用一個(gè)稱(chēng)為分級(jí)的第二次測(cè)量來(lái)判斷PD的峰值功率要求，掌握了這一信息后PSE就能對(duì)那些需要供電的設(shè)備提供電源，而不會(huì)損壞不需要供電的設(shè)備，并能有效地分配可用功率。

    為實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)可選的功率分級(jí)方法，PSE施加一個(gè)14.5V至20.5V間的探查電壓。作為回應(yīng)則PD呈現(xiàn)出某種特征(分級(jí)電流)，指示PSE該P(yáng)D將要吸取的功率。PD在接收電源(一般為48VDC)時(shí)，消耗的功率能可高達(dá)12.95W。如果PD一直未接入或處于關(guān)斷狀態(tài)，PSE就停止輸送電源，并不斷檢測(cè)有效PD的25kQ特征電阻。這個(gè)信息便于PSE管理任意給定時(shí)刻它向已連接的PD傳遞的功率。表3列出了可以供應(yīng)一個(gè)PD使用的不同功率級(jí)別，以及它們所對(duì)應(yīng)的分級(jí)特征,表中的分類(lèi)電流是PD上的電流,PSE電流范圍更寬一些，例如按等級(jí)2,一個(gè)PSE必須要能識(shí)別16mA到21mA的電流。

    通過(guò)選擇合適的PSE控制器IC，還可以實(shí)現(xiàn)另外一些IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)之外的功能：即對(duì)于PSE向每個(gè)端口輸出功率的硬性限制。

    另外一些緊急情況下非常有用的功能是，PSE能夠排出一個(gè)優(yōu)先級(jí)順序，決定首先為那個(gè)端口加電，或者當(dāng)UPS或備用電源能量快用完時(shí)，哪些端口應(yīng)該首先被切斷。然后，交換機(jī)就可維持重要的以太網(wǎng)端口的供電。這樣的端口可能包括E911電話、標(biāo)記閱讀器、某些監(jiān)視攝像頭或接入點(diǎn)、或者一些經(jīng)營(yíng)性的數(shù)據(jù)電路。這些失效保護(hù)特性被整合于PSE 控制器IC 內(nèi)部，可通過(guò)硬件接線或軟件方式進(jìn)行配置，有助于緊急情況下管理功率預(yù)算。因此，應(yīng)尋找軟件可配置的PSE 控制器IC。

    3.3 檢測(cè)斷開(kāi)的PD

    3.31 PSE用“維持功率”特征檢測(cè)

    PSE 加電給PD后，按照IEEE 802.3af 標(biāo)準(zhǔn)它必須監(jiān)視PD的“維持功率”特征。PD必須吸收為10mA的電流，這樣PSE就能知道它還保持連接。像恒溫調(diào)節(jié)器這類(lèi)功率敏感的應(yīng)用可以通過(guò)脈沖調(diào)制使“保持功耗特征(MPS)”電流為10mA，并且脈沖間隔時(shí)間保持75ms到250mS之間以減少功耗。PD也必須有一個(gè)電阻小于26.25kΩ的MPS共模阻抗與一個(gè)大于50nF電容并聯(lián)。通常，PD的旁路電容和負(fù)載會(huì)形成一個(gè)比26.25kΩ低得多的阻抗。

    3.32 PSE還要檢測(cè)PD是否已斷線

    IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)定義了交流和直流兩種檢測(cè)PD斷線的方法。例如，考慮這種情況，當(dāng)PD被斷開(kāi)，而一個(gè)傳統(tǒng)的以太網(wǎng)設(shè)備被立即插入交換機(jī)的同一個(gè)RJ-45插孔時(shí)的情況。如果48VDC電源沒(méi)有在PD離開(kāi)后被立即切斷，傳統(tǒng)設(shè)備就會(huì)受到傷害。

    對(duì)PD 進(jìn)行交流阻抗測(cè)量一般要比純直流電阻測(cè)量方法更。一個(gè)小幅度的共模交流電壓與數(shù)據(jù)信號(hào)和48VDC 被同時(shí)送到以太網(wǎng)線上。然后測(cè)量交流電流并算出端口阻抗，如果PD還沒(méi)有被斷開(kāi)，這個(gè)值應(yīng)該低于26.25kΩ。交流電壓的頻率應(yīng)該在1MHz至100MHz之間。有關(guān)直流和交流斷線檢測(cè)方法的其他更多細(xì)節(jié)，設(shè)計(jì)者應(yīng)參考IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)。不管選擇哪種方法，都必須迅速執(zhí)行測(cè)量，并在PD斷線后迅速移走電源。

    4、用于以太網(wǎng)供電的電源控制芯片及其特性

    目前，一些IC供應(yīng)商正在生產(chǎn)能滿足802.3af　PSE要求的芯片，其中有一些方案采用微控制器的外圍器件來(lái)提供以太網(wǎng)供電接口，但要依賴(lài)控制器軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)大部分工作。更強(qiáng)性能的器件能自主檢測(cè)和分級(jí)有效PD，以及用的軟件開(kāi)銷(xiāo)來(lái)管理過(guò)電流和斷接。這些器件可能只需要系統(tǒng)軟件來(lái)決定是否還有足夠的功率余量來(lái)滿足PD的功率要求。

    當(dāng)今用于多端口PSE 的硅芯片現(xiàn)在已可從市場(chǎng)上找到，常見(jiàn)的是控制四端口在線電源的PSE控制器。具有 兼容串行接口、具有可編程寄存器的器件提供了配合MCU使用的選項(xiàng)。出于對(duì)緊急情況的考慮，各種工作模式下的一些特性現(xiàn)在變得日益重要，而且重要性進(jìn)一步擴(kuò)大了。

    圖5為簡(jiǎn)化的PSE電源控制示意圖,控制芯片為MAX5935,其特點(diǎn)為：四個(gè)獨(dú)立-48V PoE端口；可提供的工作模式包括自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)、關(guān)斷和調(diào)試模式。自動(dòng)模式允許器件在無(wú)需軟件干預(yù)的情況下工作。半自動(dòng)模式(按需)連續(xù)檢測(cè)并分級(jí)連接到端口上的設(shè)備，但在接到軟件指令前不會(huì)給端口加電。手動(dòng)模式允許軟件完全控制器件，對(duì)于系統(tǒng)診斷非常有用。關(guān)斷模式終止所有活動(dòng)，并關(guān)閉端口上的電源。，調(diào)試模式允許精細(xì)地步進(jìn)器件狀態(tài)機(jī)，以便進(jìn)行細(xì)致的系統(tǒng)診斷。

    PSE控加制器應(yīng)用實(shí)例見(jiàn)圖4所示, 是用MAX5935 PSE控制器和MAX5940 PD接口/控制器的PoE供電糸統(tǒng)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)方框圖。它給出了千兆位以太網(wǎng)中PSE 和PD的連接。由于千兆位以太網(wǎng)不支持中間電源注入，100/10M以太網(wǎng)模式只能連接到一個(gè)端點(diǎn)PSE交換機(jī)上,MAX5940 PD接口控制器根據(jù)需要也可以加一個(gè)或二個(gè)。PD還需DC-DC 轉(zhuǎn)換器以輸出+Vout –Vout。

    5、小結(jié)

    IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)是通過(guò)以太網(wǎng)信號(hào)線對(duì)或備用線對(duì)來(lái)實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)設(shè)備供電，從而擺脫了采用交流適配器所帶來(lái)的麻煩，并將進(jìn)一步拓展以太網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。

    用遍及各地的網(wǎng)絡(luò)所具有的RJ-45端口,它不僅給你帶來(lái)了數(shù)據(jù)包，還帶來(lái)了電源。正因?yàn)镻oE具有的這些優(yōu)勢(shì)使以太網(wǎng)供電成為一種突飛猛進(jìn)的新技術(shù)，它從根本上改變了低功耗類(lèi)設(shè)備的供電方式。還有更多的設(shè)備能通過(guò)以太網(wǎng)供電驅(qū)動(dòng)。