摘要：IEEE 802.3af規(guī)范定義了一種允許通過以太網(wǎng)線纜輸送DC電源的方法。首先簡要介紹以太網(wǎng)供電系統(tǒng)的構(gòu)成，詳細(xì)介紹以太網(wǎng)供電設(shè)備及其功能。然后，闡述受電設(shè)備及其特性，給出一些可用的芯片供設(shè)計(jì)時(shí)參考。

關(guān)鍵詞：以太網(wǎng)供電 IEEE802.3af 供電設(shè)備 受電設(shè)備

引 言

　　1999年，通過以太網(wǎng)電纜提供電源已經(jīng)不是什么新理念。在2003年6月IEEE最終批準(zhǔn)了802.3af標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)定義了一種允許通過以太網(wǎng)在傳輸數(shù)據(jù)的同時(shí)輸送DC電源的方法。它能安全、可靠地將以太網(wǎng)供電(PoE，Power over Ethernet)技術(shù)引入現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中，并且和原有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相兼容；它最大能提供大約13W的功率。這樣小型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備就可通過以太網(wǎng)連接供電而無需使用墻上的AC電源插座，從而大大簡化了布線，降低了網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)成本。另外，通過UPS備份的局域網(wǎng)供電，還可以使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備免受電網(wǎng)掉電的影響，像傳統(tǒng)電話那樣，在停電的時(shí)候仍然可以運(yùn)轉(zhuǎn)。

1 PoE系統(tǒng)的構(gòu)成

　　在PoE系統(tǒng)中，提供電源的設(shè)備被稱為供電設(shè)備PSE(Power Sourcing Equipment)，而使用電源的設(shè)備稱為受電設(shè)備PD(Powered Device)。PSE負(fù)責(zé)將電源注入以太網(wǎng)線，并實(shí)施功率的規(guī)劃和管理�？梢圆捎脙煞N類型的PSE：一種為“Endpoint PSE”，另一種為“Mid-span PSE”。Endpoint PSE就是支持PoE的以太網(wǎng)交換機(jī)、路由器、集線器或其它網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備。mid-span PSE是用來將以太網(wǎng)供電功能添加到現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的一種設(shè)備。它專門用于電源管理，并通常和交換機(jī)放在一起，和交換機(jī)一樣也有多路輸入輸出RJ-45端口，對應(yīng)每路的兩個(gè)RJ-45插孔，一個(gè)用短線連接至不具有以太網(wǎng)供電功能的網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備，作為數(shù)據(jù)輸入口；而另一個(gè)連接到支持802.3af供電的遠(yuǎn)端用電設(shè)備(PD)，作為數(shù)據(jù)/電源雙用的RJ-45輸出口。mid-span設(shè)備通常通過未使用的4/5和7/8線對來承載供電，剩下的部分預(yù)留給數(shù)據(jù)傳輸。電源在機(jī)箱內(nèi)被注入網(wǎng)線而信號未作任何調(diào)整。PD則有多種形式，如IP電話機(jī)、網(wǎng)絡(luò)攝影機(jī)、無線橋接器、收銀機(jī)、安全存取與監(jiān)測系統(tǒng)等。實(shí)際上，任何需要數(shù)據(jù)連接并能在13W或更低功率下工作的設(shè)備都可無需AC電源或電池供電，僅從RJ-45插座就能夠得到相應(yīng)的電力。圖1給出了采用Mid-span的PoE系統(tǒng)工作示意。
　　　　　　
2 供電設(shè)備PSE

　　PSE負(fù)責(zé)PoE系統(tǒng)的電源管理。它連續(xù)監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)上PD設(shè)備的連接狀況，并根據(jù)PD的功率要求，將適當(dāng)?shù)碾娏νㄟ^五類電纜中的信號線對(Endpoint PSE)或備用線對(Mid-span PSE)輸送到PD，并在PD下線時(shí)切斷電源。

　　Endpoint PSEs 支持10BASE-T、100BASE-TX 和1000BASE-T網(wǎng)絡(luò)。Endpoint的PoE系統(tǒng)中的PSE可以在信號線對之間或備用線對之間(但不是兩者同時(shí))提供標(biāo)稱48V的DC電源。其中在信號線對之間傳輸電力時(shí)，48V電源通過向耦合變壓器的中間抽頭供電以共模方式施加在雙絞線上，如圖2所示，對于差分?jǐn)?shù)據(jù)信號沒有影響，并且由于耦合變壓器的隔離，也不會對數(shù)據(jù)收發(fā)器產(chǎn)生影響。Mid-span PSEs只支持10BASE-T和100BASE-TX網(wǎng)絡(luò)，而對1000BASE-T網(wǎng)絡(luò)的支持802.3af標(biāo)準(zhǔn)目前還未定義。Mid-span PSE在備用線對之間提供48V的DC電源。Mid-span PSE較Endpoint PSE需要額外的線纜，占用了更多的空間，并增加了系統(tǒng)成本。
　　
　　在允許PSE向線路供電之前，它必須用一個(gè)有限功率的測試源來檢查特征電阻，以避免將48V電源加給非兼容PoE的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，對其造成危害。在加電之前，PSE首先用2.8V~10V的探測電壓去偵測是否有PD接入。具體實(shí)施時(shí)，是將2.8V~10V之間的兩個(gè)電壓(間隔在1V或以上)送到網(wǎng)絡(luò)鏈路，然后根據(jù)得到的兩個(gè)不同的電流值再作運(yùn)算(ΔV/ΔI )。為了便于PSE識別，IEEE802.3af對于PD在偵測過程中的表現(xiàn)(特征)作了規(guī)定，如表1所列。
　　　　　　　　
　　一旦偵測到有效的PD，PSE需要了解PD的用電量，便于系統(tǒng)對電源的管理。這個(gè)過程稱為PD分級(IEEE標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定此過程是可選的)。這一階段，PSE利用一個(gè) 15.5V~20.5V的探測電壓來檢測PD的功率級別。通過從線上吸收一個(gè)恒定電流——分級特征信號，PD向PSE表明自己所需的最大功率。PSE測量這個(gè)電流，以確定PD屬于哪個(gè)功率級別。分級期間使用的PSE電壓源必須限制到100mA，以避免損壞失效的PD，而且它的連接時(shí)間不能超過75ms，以對PD功耗加以控制。表2列出了分級情況及其恒流特征。
　　　　　　　　
　　成功偵測和分級后，PSE就可向PD供電了。供電期間，PSE還要對每個(gè)端口的供電情況進(jìn)行監(jiān)視，提供欠壓和過流保護(hù)。

　　PSE不能向非PD設(shè)備傳輸電力，同樣PSE也不能在PD已經(jīng)斷