為具有PSE和“偽”PD的非標準電壓PoE系統(tǒng)供電

由于在單個以太網(wǎng)電纜中組合了數(shù)據(jù)和電源傳輸，PoE（以太網(wǎng)供電）在以太網(wǎng)系統(tǒng)中很受歡迎。它廣泛應(yīng)用于以太網(wǎng)交換機、IP電話、IP網(wǎng)絡(luò)攝像頭應(yīng)用。對于一些智能家居系統(tǒng)而言，以太網(wǎng)也是中央控制器和一些末端設(shè)備（如智能面板和無線AP）之間的一種關(guān)鍵連接法。除了標準48V電纜電壓外，一些客戶也愿意采用30V的電源傳輸。其中考慮了兩大關(guān)鍵因素，一個是30V電壓在36V人身安全電壓范圍之內(nèi)，另一個是低至30V的電壓可以節(jié)省電源解決方案成本。除了電流限制和過流保護功能外，末端設(shè)備檢測對于系統(tǒng)設(shè)計也是有益的，可以確保中央控制器在無合適末端設(shè)備的情況下不會通電。

在IEEE 802.3at標準中，如下面表1和表2所示，PSE端口輸出電壓范圍為44~57V（1型）和50~57V（2型），而PD端口功率為37~57V（1型）和42.5~57V（2型）。

表1 所有PD級的PSE輸出PI電氣要求（除另有規(guī)定外）

表2 PD電源限制

在TPS23861電源規(guī)格（表3）中，VPWR欠壓下降閾值為26.5V（典型值）和28V（最大值），這意味著TPS23861可以在30V電壓下工作。PSE系統(tǒng)結(jié)構(gòu)恰恰與標準48V PoE系統(tǒng)類似。圖1顯示了TI PSE側(cè)的總體解決方案。如果系統(tǒng)設(shè)計中使用半自動或手動模式，則MSP430可用于控制PSE工作狀態(tài)。

表3 TPS23861輸入電源規(guī)格

圖1 TI TPS23861+MSP430解決方案

而對于PD而言， UVLO通常為35~39V，因此標準PD不能在30V系統(tǒng)中使用。

圖2為IEEE 802.3af端口通電進度。檢測是接通端口的第一階段。繼成功檢測之后，1型PSE可以選擇性地使用1事件物理層分類法對PD進行分類。有效分類結(jié)果為0、1、2、3和4類。如果1型PSE未能實現(xiàn)分類，則1型PSE應(yīng)將所有PD分配給0類。1型PSE可以選擇性地實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層分類。

圖2 IEEE 802.3af標準端口接通進度

根據(jù)標準，單個“偽”PD設(shè)計用于實現(xiàn)PoE功率傳輸，如圖3所示。VDD和VSS之間的一個24.9kΩ電阻器和0.1uF電容器是檢測電阻器。分級電壓通常為18.5V（典型值），因此放置一個18V齊納二極管以確保在PSE分類期間切斷VSS FET。分類后，PSE接通端口，當(dāng)VDD-VSS電壓高于18V+VGS(th)時，VSS FET導(dǎo)通。10V齊納二極管用于GS電壓鉗制。圖x顯示了非隔離式PD電源解決方案，這是一個也可選擇的隔離式電源轉(zhuǎn)換器解決方案。

圖3 “偽”PD結(jié)構(gòu)

具有30V電纜電壓的整體PoE電源傳輸系統(tǒng)，如圖4所示。

圖4 具有30V電纜電源的PoE系統(tǒng)

總之，該PSE +“偽”PD解決方案可以實現(xiàn)PoE功能。它可以在保證電流保護和末端設(shè)備檢測的同時通過以太網(wǎng)電纜傳輸電力。因為沒有分類，所以1型和0類是唯一的選擇，末端設(shè)備側(cè)的最大輸出功率為12.95W。

審核編輯：郭婷