有刪節。
嵌入式牛介紹:PoE，全稱以太網供電，指供電的10BASE-T、100BASE-TX、1000BASE-T以太網，即數據線和電源線在同壹網絡上傳輸，可靠供電的最長距離為100米。
這樣可以有效解決IP電話、無線AP、便攜設備充電器、刷卡器、攝像頭、數據采集等終端的集中供電。對於這些終端來說，不再需要考慮其室內電力系統的布線問題，在接入網絡的同時即可實現供電，大大簡化了綜合布線的復雜程度，降低了系統使用成本。
通用性方面，目前PoE供電有壹個統壹的標準。只要遵循已經公布的IEEE802.3af和IEEE802.3at標準，就可以解決不同廠商設備之間的互聯互通問題。
有什麽優勢和應用？
使用以太網電纜供電的優勢顯而易見:
1.POE只需要安裝和支撐壹根線纜，簡單節省空間，設備可以隨意移動。
2.節約成本。很多帶電設備，比如視頻監控攝像頭，都需要安裝在難以部署交流電源的地方。POE使得不必使用昂貴的電源和安裝電源所花費的時間，節省了金錢和時間。
3.與數據傳輸壹樣，POE可以使用簡單網絡管理協議(SNMP)來監控設備。
4.POE供電終端設備只會給需要供電的設備供電。只有接通需要供電的設備，以太網電纜上才會有電壓，從而消除線路漏電的風險。
5.單個UPS可在停電時為所有相關設備提供電源。
6.用戶可以在網絡上自動安全地混合原始設備和POE設備，這些設備可以與現有的以太網電纜壹起存儲。
7.使網絡設備易於管理。因為當遠程設備連接到網絡時，它可以被遠程控制、重新配置或重置。
8.在WLAN中，POE可以簡化射頻測試任務，並且接入點可以方便地移動和接入。
二。PoE設備供電方式描述
根據802.3af/at標準的定義，PoE供電系統包括PSE和PD兩種設備，典型設備應用組網圖如下。
1.？部分性脾動脈栓塞術
(1)PSE設備定義:
PSE(電源設備)主要用於向其他設備供電。
(2)2)PSE設備的分類:
它可以分為兩種類型，
中跨設備:PoE功能在交換機或其他網絡設備之外；
端點設備:PoE功能集成到交換機或其他網絡設備中。？
2.？帕金森氏癥
(1)PD設備的定義:
PD(poed Device)是PoE供電系統中用來受電的裝置。
(2)2)PD設備的類型:
無線AP設備；
IPPHONE設備；
相機；壹些低功率SOHO開關。
3.？電源模式:
同時，802.3af/at標準還定義了PI(電源接口:PSE/PD與網線之間的接口)。
(1)?PI的分類:
方案A:由網線12和36對供電，即由信號線供電；
方案B:由壹對網絡電纜45和78提供電源，即由空閑的電纜供電。
(2)?PoE電源的安全性/可靠性描述:
因為DC電流和數據頻率互不幹擾，所以它可以在同壹對導線上同時傳輸電流和數據。事實上，它可以被視為電纜的壹種“復用”。
PoE提供的電壓在57V以下，屬於“安全電壓”，符合安全要求。
三。IEEE802.3af簡介:
1，概述
早在1999，以太網供電就不是什麽新概念了。事實上，當時已經有很多公司提供了專門的解決方案，包括3Com、PowerDsine和Cisco。然而，壹個相對新穎的想法是制定壹個工業標準，以確保各種設備之間的全面互操作性。
IEEE於1999年開始制定該標準，最早參與的廠商有3Com、Intel、Powersine、北電、Mitel、國家半導體。然而，這壹標準的缺點壹直制約著市場的擴大。直到2003年6月，IEEE批準了802。3af標準，明確規定了遠程系統的電源檢測和控制事宜，規定了路由器、交換機和集線器通過以太網電纜向IP電話、安防系統和無線局域網接入點供電的方式。
2.POE的關鍵技術
1) POE的系統結構和電源特性參數
壹個完整的POE系統包括PSE、電源設備(PSE)和電源設備(PD)兩部分。
PSE設備是為以太網客戶端設備供電的設備，也是整個POE以太網供電過程的管理者。PD設備是接收電源的PSE負載，即POE系統的客戶端設備，如IP電話、網絡安全攝像頭、AP、PDA或手機充電器等多種以太網設備(實際上任何功率小於13W的設備都可以從RJ45插座獲得相應的電源)。
它們基於IEEE 802.3af標準，建立關於接收端設備PD的連接、設備類型、功耗水平等方面的信息連接，按照PSE通過以太網向PD供電。
POE標準電源系統的主要電源特性參數為:
A.電壓在44到57V之間，典型值為48V。
b .最大允許電流為550mA，最大啟動電流為500mA。
c典型工作電流為10 ~ 350ma，過載檢測電流為350~500mA。
d空載條件下，最大所需電流為5mA。
E.為PD設備提供3.84 ~ 12.95 W五個等級的電力需求，最大13W..
五級電源的詳細說明:
IEEE 802.3af PoE標準允許設計人員通過以太網電纜為電氣設備(PD)提供高達12.95W的功率，同時滿足安全超低電壓(SELV)的要求。
根據IEEE 802.3af標準，PD可以根據所需功率分為四個不同的級別(第五個級別，4類，保留給更高功率的新標準)。
0類設備需要的最大工作功率為0 ~ 12.95 W。
1類設備需要工作功率0-3.84 W；
2類設備所需工作功率在3.85 w-6.49 w之間；
3類設備的功率範圍在6.5 ~ 12.95 W之間。
設計人員可以根據電源要求將他們的設備分配到特定級別。低成本解決方案可以使用通用默認等級標誌(0級)，這意味著PD需要12.95W W的最大工作功率..
Poe電源的工作過程
在分級階段，PSE會對PD施加15 ~ 20V的電壓，通過測量電流來確定PD的具體等級。在這個階段，PD的電源部分將通過欠壓鎖定(UVLO)電路保持在被動狀態，以便隔離開關階段，直到完成表征和分類階段。壹旦分類完成，PSE將為PD提供全工作電壓。
PSE供電終端設備組網時，POE以太網供電的工作流程如下:
檢測:首先，PSE將向在線設備發送壹個測試電壓，以檢測受電設備中的24.9kω* *模塊電阻。測試信號從2.5V開始，然後上升到10V，這將有助於補償Cat-5電纜本身阻抗造成的損耗。因為這種電纜的最長長度可達100m·m，如果PSE從PD檢測到合適的阻抗特性(24.9 kω)，它將繼續提升電壓。如果未檢測到特征阻抗，PSE不會給電纜加電。
受電設備電路中的齊納二極管將確保系統的其余部分不受測試信號的幹擾。
PD終端設備分類:當檢測到接收終端設備PD時，PSE會對PD施加15 ~ 20V的電壓，通過測量電流來確定PD的具體等級。如果除了第壹級的電阻之外沒有發現其他分級電路，則該設備被定義為零級。在這個階段，PD的電源部分將通過欠壓鎖定(UVLO)電路保持在被動狀態，以便隔離開關階段，直到完成表征和分類階段。
啟動供電:分類完成後，PSE設備在可配置的啟動周期內(壹般小於15μs)開始從低壓切換到PD設備。
a)供電，直到提供48V DC電源。
b)電源:為PD設備提供穩定可靠的48V直流電，滿足PD設備用電不超過12.95W。
c)斷電:如果PD設備斷網，PSE會迅速停止給PD設備供電(壹般在300 ~ 400 ms內)，並重復檢測過程，檢測電纜的終端是否連接到PD設備。
在上述過程中，主要描述了以下過程:
步驟1:檢測，PSE檢測到PD的存在。？
(1)?這壹步的主要操作是PSE通過檢測電源輸出線對之間的阻容值來判斷是否存在PD；
(2)?檢測級輸出電壓為2.8V~10V，電壓極性與- 48V輸出相同。只有當檢測到PD時，PSE才會進行下壹步。？
(3)?局部放電存在的特征:
DC阻抗在19K和26.5千歐之間；
容量不超過150 nf；；
步驟2:分類，PSE確定PD功耗。？
(1)?該步驟的主要操作是PSE通過檢測電源的輸出電流來確定PD功率水平。
(2)?在分級階段，端口的輸出電壓為15.5v ~ 20.5v..電壓極性與- 48V輸出壹致。
步驟3:上電，PSE給PD供電。？
這壹步的主要操作是:當檢測到端口下載器屬於合法的PD設備，PSE完成對這個PD的分類(可選)後，PSE開始給設備供電，輸出- 48V的電壓。？
第四步:RTP & amp電源管理，實時監控，電源管理
步驟5:斷開，PSE檢測PD是否斷開。
該步驟的主要操作是PSE通過特定的檢測方法判斷PD是否斷開。如果PD斷開，PSE將關閉端口輸出電壓。端口狀態返回到檢測狀態。
當將任何網絡設備連接到PSE時，PSE必須首先檢測該設備是否是PD，以確保不向不符合POE標準的以太網設備提供電流，因為這可能會造成損壞。這種檢查是通過向電纜提供有限電流的小電壓來實現的，以檢查遠端是否具有所需的特性電阻。只有檢測到電阻，才會提供全48V電壓，但電流仍然受到限制，防止終端設備處於錯誤狀態。作為發現過程的延伸，PD還可以對需要PSE的供電模式進行分類，這有助於PSE以高效的方式供電。壹旦PSE開始供電，它將持續監控PD電流輸入。當PD電流消耗下降到最小值以下時，例如當設備被拔出或PD設備的功耗過載、短路、超過PSE的供電負載時，PSE將斷開電源並重新開始檢測過程。
電源設備還可以具有系統管理能力，例如應用簡單網絡管理協議(SNMP)。該功能可以提供夜間關機、遠程重啟等功能。
通過研究POE的供電方式，可以看出供電過程中需要考慮兩個關鍵問題，壹是PD設備的識別，二是系統中UPS的容量。
3) POE電纜供電原理。
標準的5類網絡電纜中有四對雙絞線，但在l0M BASE-T和100 MBase-T中只使用了兩對..
IEEE80 2.3af允許兩種用途，如圖1和圖2所示。
圖通過閑置腳供電
圖通過數據引腳供電
當空閑引腳用於供電時，引腳4和5連接為正極，引腳7和8連接為負極。
數據引腳供電時，DC電源加在傳輸變壓器的中點，不影響數據傳輸。這樣，線對1和2以及線對3和6可以是任何極性。
標準不允許上述兩種情況同時適用。電源設備PSE只能提供壹種用途，但電源應用設備PD必須能同時適應兩種情況。標準規定電源通常為48V，13W。PD設備很容易提供從48V到低壓的轉換，但同時應具有1500V的絕緣安全電壓。
POE標準還規定了用於傳輸電力的非屏蔽雙絞線電纜，即3、5、5e或6類電纜。很明顯，與其壹起工作的現有電纜設施不需要任何改變，包括3、5、5e或6類電纜、各種短電線和接線板、電源插座引線和連接的硬件等。POE標準兼容IEEE 802.3標準系列。
POE標準定義了兩種使用以太網傳輸電纜向POE兼容設備傳輸DC電力的方法:壹種稱為“中跨”,使用未使用的以太網電纜對傳輸DC電力，對應的端點PSE支持支持POE的以太網交換機、路由器、集線器或其他網絡交換設備。另壹種方法是“端跨”，即在用於數據傳輸的芯線上同時傳輸DC功率，其功率傳輸采用與以太網數據信號不同的頻率。中跨PSE是壹種特殊的電源管理設備，通常與交換機放在壹起。它有兩個與每個端口相對應的RJ45插孔，壹個用短線連接到交換機，另壹個連接到遠程設備。可以預見，端跨將會迅速普及，因為以太網數據和電力傳輸使用公共線對，這樣就不需要架設壹根專門的電線進行獨立的電力傳輸，這對於只有8芯並配有標準RJ-45插座的電纜尤為顯著。
下圖是POE供電系統的壹個例子，由供電設備PSE、受電設備PD、相關配套設備和以太網傳輸電纜組成。
圖中顯示了符合IEEE 802.3af標準的以太網電源系統示例。
當PD設備兼容POE標準時，可以通過RJ-45插座直接從以太網電纜供電。對於與POE不兼容的設備，可使用DC轉換器或分壓器將其電壓轉換為POE兼容電壓。這些設備有時被稱為有源以太網濺射儀，可以取出以太網電纜的DC電壓，並通過傳統的DC插座提供給PD設備。
四。IEEE802.3at簡介:
IEEE 802.3at:拓寬應用領域PoE (Power over Ethernet)是壹種局域網技術，可以通過雙絞線向受電設備提供DC電力，在企業和工業應用中得到了廣泛應用。據統計，2006年以太網電源交付量為3200萬端口，到2011，交付量將增長到145萬端口，年增長率超過30%。PoE行業采用的標準是IEEE 802.3 af，規定供電設備可以通過以太網向功率在13W以下的受電設備供電。這對於傳統的IP電話和網絡攝像頭來說已經足夠了，但是隨著雙頻接入、可視電話、PTZ視頻監控系統等大功率應用的出現，13W的電源顯然不能滿足需求。因此，IEEE在2005年開始制定新的PoE標準802.3at(PoE Plus)，以提高PoE可以傳輸的功率。
與802.3af相比，802.3at可以輸出2倍以上的功率，每個端口的輸出功率可以在30W以上，因此可以大大拓寬PoE的應用領域。下表是802.3af和802.3at的對比，雖然802.3at還沒有正式推出，但是業內的廠商已經開始推出符合前IEEE802.3at標準的設備。
比如博通公司推出的PSE(電源設備)BCM59103，據說是業界首款4端口pre-IEEE 802.3at以太網供電設備，每端口可提供30W+功率，容忍Cesd >: 2KV，設備中集成了功率MOSFET、DC/DC控制器、電流檢測電阻、交流斷開裝置、8051MCU、存儲器和LED控制器。
802.3af和802.3at之間的比較
802.3af(PoE)
802.3at(PoE Plus)
等級
0~3
僅第4層和第2層
電壓
44~57V DC
50~57V DC
電纜絞合
無社會組織的
CAT-5或更好
校準號
2
2
接收設備的功率
≦12.95瓦特
≦29.95瓦
電流
350毫安
600毫安
主要應用
網絡電話(3-7W)、WLAN接入點(8-12W)等。
視頻網絡電話(10-20W-20W)、PTZ視頻監控系統(20W)、WiMAX和802.11n接入設備(8 ~ 45W)、個人電腦(30W+)等。
由於IEEE 802.3af規範，PoE在受電設備(PD)上的功耗限制在12.95W，對於傳統的網絡受電設備來說已經足夠了。但隨著IP電話、網絡攝像機、雙頻接入、可視電話、PTZ視頻監控系統等大功率應用的出現，13W的電源顯然不能滿足需求，限制了以太網電纜電源的應用範圍。為了克服PoE對功率預算的限制，並將其推向新的應用，IEEE成立了壹個新的任務組，探索提高這壹國際功率標準的功率限制的方法。為了評估在技術和經濟上實現IEEE802.3at的可能性，IEEE 802.3at工作組將功率要求高於12.95W的設備定義為4類，可以將功率等級擴展到25W或更高。新標準於2009年初發布。？
與802.3af相比，IEEE 802.3at可以輸出2倍以上的功率，每個端口的輸出功率可以在30W以上。就標準而言，兩者在權力和分類上有不同的定義。
根據IEEE802.3at，受電設備的PD最高可達29.95W，PSE將為其提供30 W以上的DC功率..PD以4級電流響應，告知PSE是否可以提供802.3at中規定的更高功率
IEEE802.3at標準電源系統的主要電源特性參數有:？
DC電壓在50到57V之間，典型值為50V。
典型工作電流10 ~ 600 Ma，典型輸出功率30W。
電力接收設備PD支持類別4的分類。
IEEE 802.3at委員會暫時將PSE輸出電壓設置在50到57V。委員會還規定，總長度為100米的電纜的最大阻抗不應超過12.5ω。“在這個電壓下，電阻
條件下，功率等於:
PSE功率的最小值= =0.72A×50V=36W
PD功率最小值= 0.72a× 41v = 29.5w。
最大電纜損耗= i2r = 0.72× 0.72× 12.5 = 6.5w。
動態威力
IEEE 802.3at任務組面臨的挑戰是確定如何擴展分類系統。壹般采用兩級分類方法。與基本PoE壹樣，所有PSE芯片都可以發送第壹個分類脈沖，但是PoE加PSE也可以發送第二個脈沖。標準PoE PD將以通常方式響應第壹個脈沖，而PoE PlusPD可以發送壹個響應，指示它是第四個PD。
來自PSE的第二個脈沖告訴PD壹個大功率的PSE已經連接上了。每個脈沖的四種類型的局部放電響應告訴PSE高功率局部放電已連接。