本文先容以太网设备如何同时利用电缆传输数据和供电。以太网供电(PoE)系统在工业中广泛利用,未来也将发挥主要的浸染。
PoE标准
通过Cat-5电缆供电在IEEE 802.3af以太网供电标准中进行了定义。PoE标准以前限定在几瓦以内,但更新的PoE技能可实现更高的功率。例如,PoE+许可每端口功率高达25 W,而PoE++(四 对以太网供电系统)通过利用现有电缆的所有电线许可70 W到100 W的功率。与此PoE标准并行的是ADI公司定义的专有标准 LTPoE++™,该标准定义高达90W的受电设备(PD)功率规范(请拜会表1)。
表1. ADI的最新PoE标准
LTPoE++ 降落了PoE系统与类似办理方案干系的技能繁芜性。即插即用功能、易于实现和安全可靠的电源是LTPoE++的其他特性。此外,LTPoE++还可与IEEE的标准PoE规范互操作和向后兼容。但是,由于系统损耗和电缆损耗,实际可用功率略低于指定的PD功率,PoE+和PoE++也是如此。
PoE组件
通过以太网电缆给设备供电紧张须要两个组件:受电设备和供电设备(PSE)。
图1. 显示PoE系统的紧张组件的方框图。
PSE卖力像电源一样供电,而PD吸收并利用功率(负载)。PSE设备在通电时有一个署名过程,以保护不兼容设备在连接时不受破坏。这涉及先检讨PD的署名电阻。仅当此值精确时(25kΩ), 才会为PD供电。如果PSE检测到PD,会先开始分类;即确定连接设备的电源哀求。为此,PSE将施加规定电压并丈量产生的电流。然后根据电流电平将PD分配至一个功率等级。如果统统正常,将供应全部电压和电流。一旦为PD供电,PD就要卖力将–48 V的PoE电压转换为适宜终端设备的电源电压。在范例的PD设计中,利用一个附加DC-DC转换器(二极管桥掌握器)。该DC-DC转换器卖力调度或覆盖PD供应的组件的电源哀求。更新的IC已经能够将接口和DC-DC转换器集成到一个低功率等级的组件中,这就简化了设计。
根据IEEE 802.3 PoE规范,PD必须通过其以太网输入接管任何极性的直流事情电压,因此PD的输入前端须要两个二极管桥。因此,不管利用什么线对,PD也都可以利用反极性事情。
PD实现变得大略
在ADI的LT4276中,存在符合LTPoE++-, PoE+-和PoE标准、具有集成隔离式开关稳压器的PD掌握器。它可以同时用于正激和反激拓扑,以及2 W至90 W的功率等级。与较低功率等级的传统PD掌握器不同(它也有集成功率MOSFET),LT4276供应驱动外部MOSFET的选项。通过这种办法,PD减少了损耗,提高了效率。
由于IEEE 802.3以太网规范哀求从设备外壳的接地处进行电气隔离,LTC4290/LTC4271 隔离式掌握器芯片组适宜用作PSE。LTC4271代表非隔离侧PSE主机的数字接口,而LTC4290在隔离侧供应以太网接口。这两个组件通过大略的以太网变送器连接。通过这种可靠的PSE芯片组设计,可避免利用产生隔离电源的附加组件。
如果用空想二极管更换PD侧全桥整流器的两个二极管,可提高全体PoE系统的功率和效率。因此,就像对待范例二极管一样利用和掌握MOSFET。通过这种办法,由于低通道电阻(RDS(ON))。正向电压大幅降落。将LT4321空想二极管电桥掌握器和LT4295 PD掌握器结合,可以全桥配置掌握四个MOSFET(拜会图3)。
图2. PoE电路示例。
图3. 传统二极管整流与通过二极管电桥掌握器驱动。
借助PoE,可在为以太网设备供电的同时通过RJ45电缆进行实际数据传输。ADI开拓了自己的专有标准LTPoE++,该标准支持高达90W的功率,与传统PoE标准并行。LTPoE++供应的可靠、端到端、高功率PoE办理方案简化了电源和设计。
新的Chronous™ 产品系列是ADI创新工业以太网产品系列。它包括实时以太网交流机、PHY、协议处理产品,以及完全的网络接口产品。ADI推出两个可靠的工业以太网PHY新产品ADIN1300(速率范围为10 Mbps至1 Gbps)和ADIN1200(速率范围为10 Mbps至100 Mbps),由此扩大了Chronous产品系列。通过将这些新的PHY和ADI的PoE技能相结合,Chronous产品系列实现了出色的系统级电源和数据办理方案。