通過自動分類優(yōu)化PoE輸出功率

為了滿足以太網(wǎng)供電 （PoE） 應(yīng)用（如 Wi-Fi 接入點和閉路安全攝像頭）對更高功率的需求，業(yè)界發(fā)布了新的 IEEE 802.3bt 標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)于 2018 年 9 月獲得批準(zhǔn)。對于那些剛接觸PoE的人來說，該技術(shù)允許通過以太網(wǎng)電纜與數(shù)據(jù)一起傳輸電力。提供的電量由電源設(shè)備 （PSE） 和用電設(shè)備 （PD） 連接時發(fā)生的一些握手管理。在此過程中，PSE 會檢測 PD 是否支持 PoE，如果是，則確定需要多少功率。

PoE 的功率級別由設(shè)備類型和類別定義。最新標(biāo)準(zhǔn)增加了兩種新類型（3 和 4）和四種新類別（5-8），將 PSE 可以提供的可能輸出功率增加到 90 W.允許這種功率增加的關(guān)鍵是能夠在以太網(wǎng)電纜中使用所有 4 對導(dǎo)體。以前，對于 1 型 （15.4 W） 和 2 型 （30 W） 應(yīng)用，只需要兩對即可保證正確操作，但 5-8 類應(yīng)用將需要所有四對。

雖然IEEE 802.3bt標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定PSE的輸出為90 W，但它預(yù)測只有71.3 W將到達PD。該計算假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測的以太網(wǎng)電纜上的最大損耗為 18.7 W，該標(biāo)準(zhǔn)定義了 12.5 的“最大配對直流環(huán)路電阻”為 12.5 ？適用于 100 米的電纜。以前，如果系統(tǒng)中的直流環(huán)路電阻低于標(biāo)準(zhǔn)允許的最大值，即使PD不需要，PSE仍將保留最大輸出功率。這意味著PSE中任何多余的功率都不會被使用。

這可能是浪費，因此，為了克服這個問題，新的IEEE 802.3bt標(biāo)準(zhǔn)引入了一個名為Autoclass的功能，該功能可以優(yōu)化功率分配。在一級事件期間，PD 將在 81.5 ms（典型值）后將分類電流從 4 類 （40 mA） 調(diào)整到 0 類 （2.5 mA），以指示其是否具有自動分類功能，如下圖所示。這里的時序很關(guān)鍵，只能通過啟用 802.3bt 的 PSE 檢測到。

系統(tǒng)上電后，PD 將消耗運行所需的最大功率，該功率將由 PSE 測量。使用此測量，PSE可以準(zhǔn)確確定PD實際需要多少功率，并相應(yīng)地調(diào)整其分配水平。此功能意味著 PSE 現(xiàn)在可以跨多個端口優(yōu)化其總可用功率。

為了更好地說明此優(yōu)化，可以考慮以下 PoE 安裝。如果此系統(tǒng)中 PD 的平均輸入功率為 42 W，則 PSE 端口需要分配高達 51 W 的功率，以考慮最大電纜長度，并根據(jù) 6 類分配預(yù)算 60 W 的總功率。

啟用自動分類并結(jié)合較短的電纜長度（《1 W的電纜損耗），PSE只需要分配43.75 W。如果其中 8 個 PD 由 8 端換機供電，則交換機需要提供 480 W 的功率，而無需自動分類功能。通過自動分類和（每個PD的電纜損耗《1W），開關(guān)的功率預(yù)算可以降低到350 W，從而使系統(tǒng)的功率優(yōu)化為130 W。

利用其獨特的高壓制造工藝，安森美半導(dǎo)體開發(fā)了完全符合IEEE 802.3bt規(guī)范的全新PoE解決方案系列。該工藝包括市場上所有熱插拔FET中最低的RDS（導(dǎo)通），這進一步提高了PD應(yīng)用的電源效率并降低了整體PCB散熱。

由于這些器件將支持新的Autoclass請求功能，因此它們將使802.3bt就緒的PSE能夠優(yōu)化其可用功率并支持更多更高功率的應(yīng)用，使設(shè)計人員能夠更經(jīng)濟、更高效地測量高功率PoE系統(tǒng)中PSE的輸出功率能力。

審核編輯：郭婷