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[導(dǎo)讀]以太網(wǎng)供電PoE (Power over Ethernet) 是指在現(xiàn)有的以太網(wǎng)布線基礎(chǔ)架構(gòu)下, 除了能夠保證為基于以太網(wǎng)的終端設(shè)備(如IP 電話機(jī)、無線局域網(wǎng)接入點(diǎn)A P、安全網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等) 傳輸數(shù)據(jù)信號的同時(shí), 不作任何改動(dòng)就同時(shí)可以為此類設(shè)備提供直流供電的能力。PoE 系統(tǒng)主要包括供電設(shè)備( Power SourceEquipment, PSE) 和用電設(shè)備(Powered Device, PD)兩部分, 兩者基于IEEE2802.3af 標(biāo)準(zhǔn)確定有關(guān)用電設(shè)備PD 的連接情況、設(shè)備類型、功耗級別等信息聯(lián)系, 并以這些信息為根據(jù)控制供電設(shè)備PSE 通過以太網(wǎng)級向用電設(shè)備PD 供電。

以太網(wǎng)供電PoE (Power over Ethernet) 是指在現(xiàn)有的以太網(wǎng)布線基礎(chǔ)架構(gòu)下, 除了能夠保證為基于以太網(wǎng)的終端設(shè)備(如IP 電話機(jī)、無線局域網(wǎng)接入點(diǎn)A P、安全網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等) 傳輸數(shù)據(jù)信號的同時(shí), 不作任何改動(dòng)就同時(shí)可以為此類設(shè)備提供直流供電的能力。PoE 系統(tǒng)主要包括供電設(shè)備( Power SourceEquipment, PSE) 和用電設(shè)備(Powered Device, PD)兩部分, 兩者基于IEEE2802.3af 標(biāo)準(zhǔn)確定有關(guān)用電設(shè)備PD 的連接情況、設(shè)備類型、功耗級別等信息聯(lián)系, 并以這些信息為根據(jù)控制供電設(shè)備PSE 通過以太網(wǎng)級向用電設(shè)備PD 供電。

供電設(shè)備PSE 通常和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備結(jié)合在一起, 主要進(jìn)行PD 設(shè)備的信息檢測、控制和監(jiān)測供電狀況。供電設(shè)備可以用兩種方式進(jìn)行供電: 中跨方式(M idspan) , 在交換機(jī)外部加一個(gè)擴(kuò)展設(shè)備, 將從交換機(jī)來的以太網(wǎng)線接入該設(shè)備, 保持原有信號線對不變,該設(shè)備通過雙絞線中未使用的備用線對給用電設(shè)備供電; 端跨方式(Endspan) , 將供電控制電路集成到以太網(wǎng)交換機(jī)中, 在以太網(wǎng)供電控制電路的控制下, 供電既可以從以太網(wǎng)端口隔離變壓器的中芯抽頭, 也可以從備用線對注入到以太網(wǎng)的信號線對中, 對終端用電設(shè)備供電。

IEEE-802.3af 標(biāo)準(zhǔn)中定義了設(shè)計(jì)PoE 網(wǎng)絡(luò)時(shí)必須遵循的參數(shù), 包括: 操作電壓為48V DC, 波動(dòng)范圍可以在44~ 57V 之間; 由PSE 產(chǎn)生的電流在350~400mA 之間, 以確保以太網(wǎng)電纜不會(huì)由于其自身的阻抗而導(dǎo)致過熱。因此PSE 在其端口輸出的最大功率是15.4W??紤]到電纜損耗, 受電端設(shè)備PD 所能獲得的最大的功率為12.95W。同時(shí), IEEE-802.3af 標(biāo)準(zhǔn)定義了一個(gè)可選的供電分級機(jī)制, 以方便對用電設(shè)備消耗功率的控制和管理

在以太網(wǎng)供電 (PoE) 應(yīng)用中,由于輸入功率有限,因此高效率是首要考慮因素。低功率系統(tǒng)限制為 13W,而高功率系統(tǒng)限制為 25.5W。通常需要更高功率水平(高達(dá) 200W)的電信電源出于熱原因也需要高效率。在正激轉(zhuǎn)換器中采用有源復(fù)位可實(shí)現(xiàn)非常高的效率,同時(shí)仍使用單端拓?fù)洹?

首先,有源鉗位重新捕獲變壓器的泄漏能量,防止該能量被耗散。更重要的是,主動(dòng)復(fù)位以適合它們采用自驅(qū)動(dòng)同步整流器的方式調(diào)節(jié)變壓器的繞組電壓波形。

有源鉗位正激轉(zhuǎn)換器的正確設(shè)計(jì)需要仔細(xì)選擇變壓器匝數(shù)比和電感,以及適當(dāng)設(shè)置開關(guān)延遲。將開關(guān)延遲設(shè)置得太短會(huì)導(dǎo)致同步整流器的交叉導(dǎo)通,從而增加損耗并降低效率。延遲過長會(huì)導(dǎo)致同步整流器上的體二極管過度導(dǎo)通。與體二極管反向恢復(fù)相關(guān)的損耗可能與交叉?zhèn)鲗?dǎo)引起的損耗一樣嚴(yán)重。

超過 5V 的輸出電壓通常需要一些額外的調(diào)節(jié)電路來保護(hù)同步整流器的柵極。圖 1 顯示了這種調(diào)節(jié)電路的一個(gè)示例。齊納二極管 D8 限制了柵極電壓。Q6 允許更高的電流為柵極充電。D7 提供了一個(gè)低阻抗路徑來快速關(guān)閉同步整流器。


如何最大限度地提高 PoE 和電信電源的效率

圖 1.超過 5V 的輸出電壓需要柵極驅(qū)動(dòng)電路來保護(hù)柵極。


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