IEEE 802.3bt：多大電源

作者：David Abramson

當(dāng)聽到“高功率 PoE”或“4 對 PoE”時您所想到的功率等級是多少？您是否想到的是雙倍802.3at（提供給 PD 的 51W 總功率）？或者想到了更高的數(shù)值（60W、70W 或 80W 的 PD 功率）？如果您想到了甚至更高的功率，我有一個好消息和一個壞消息。好消息是我們正在研究可實(shí)現(xiàn)的方案及其實(shí)現(xiàn)方法；壞消息是這并不像您想象的那么簡單。

在從 4PPoE 研究組階段發(fā)展成現(xiàn)在的 IEEE 802.3bt 任務(wù)組的過程中，我們聆聽了大量解決該問題的報告。這些報告包括以太網(wǎng)布線過程中的對至對電流不平衡、通道中其它器件（二極管與變壓器等）引起的電流不平衡以及線纜中功耗引起的線纜發(fā)熱等各種主題。事實(shí)上，所組建的專門小組已經(jīng)在會議間的不平衡主題方面取得了進(jìn)展。

現(xiàn)在您可能會問：為什么這么復(fù)雜？實(shí)際上有很多原因，我會盡量介紹主要原因。首先，線纜廠商一般不會指定（或測量）對至對線纜不平衡參數(shù)。要想讓以太網(wǎng)數(shù)據(jù)系統(tǒng)正常工作，對內(nèi)不平衡參數(shù)非常重要，而且線纜廠商會對其進(jìn)行測量和規(guī)定，但不會測量和規(guī)定對至對不平衡參數(shù)。

其次，雖然已經(jīng)有了大量線纜發(fā)熱數(shù)據(jù)，但我們還需要確定如何約束系統(tǒng)以限制溫度升高。在 IEEE 802.3at 任務(wù)組工作中，為具有 300mA 電流流經(jīng)所有導(dǎo)通的線纜記錄了數(shù)據(jù)（這相當(dāng)于在沒有不平衡的 100 米線纜的末端提供 51W 電源）。要想讓包含 100 條線纜的線束溫度提升小于 10 攝氏度，這就成了限制因素。因此，盡管已經(jīng)傳輸了 51W（減去不平衡中的那一小部分）電源，傳輸更多電源也會使線束溫度過度升高。

這個問題有兩種解決方法，但兩種方法都存在不足。首先，我們可以要求使用更好的線纜（更低電阻）。這可減少線纜中的功率損失和溫度提升。第二，我們可以規(guī)定更小的最大線束尺寸。這兩種方案都有問題，因?yàn)槿藗兪褂玫暮芏嗑€纜基礎(chǔ)設(shè)施都已就位。要求升級線纜或重新布線實(shí)現(xiàn)更小的線束，會給高功率 PoE 的采用帶來另一種阻礙（或者因安裝人員忽略這些要求而產(chǎn)生安全隱患）。此外，線束尺寸以前從未在 IEEE PoE 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定過。然而，可以參考以前關(guān)于功率等級的 PoE 標(biāo)準(zhǔn)中的單獨(dú)線纜規(guī)范。

產(chǎn)生這種復(fù)雜情形的第三個原因是 PSE 電源輸出與針對 PD 傳輸?shù)碾娫粗g存在非線性關(guān)系。這要?dú)w因于大部分 PD 都將作為恒定功率負(fù)載的屬性。最簡單的理解方法是：假設(shè) PD 需要一定數(shù)量的電源，其電流負(fù)載增加的同時線纜中的壓降也會增大，這會導(dǎo)致 PD 上的電壓降低，使得 PD 需要更多電流來彌補(bǔ)壓降。我一直使用下面的公式和圖形來解釋這個問題。請注意，該公式是二次方程（有兩個解）。能形成更高 PD 電壓和更低電流的解穩(wěn)定，另一個解不穩(wěn)定。

包含一個 PSE、電阻式線纜和一個恒定功率負(fù)載 PD 的系統(tǒng)所得到的公式為：

其中 R 是線纜的電阻，P_PD 是傳輸至 PD 的電源。我一直假設(shè) PSE 的電壓是 54V，線纜的電阻是 6.25?（100m Cat 5E 線纜的最大有效電阻）。

應(yīng)該記住，出于安全考慮，PSE 只能輸出 100W 的最大值（減去一些余量），我們真正能輸出多大電源？我想我們應(yīng)該將 PSE 限制在 90W（典型值），這樣可使用上面針對 PSE 電壓和線纜電阻所做的假設(shè)將傳輸至 PD 的電源限制在大約 72.5W。在這種情況下，如果其它組件都很理想，則系統(tǒng)效率將為 80% 左右。如果 PSE 使用 50V 電源，這兩個數(shù)值將分別降至 70W 和 77%。

原文請參見: http://e2e.ti.com/blogs_/b/powerhouse/archive/2014/03/06/ieee-802.3bt_3a00_-how-much-power_3f00_.aspx

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應(yīng)用手冊 — 實(shí)施 60W 端對端 PoE 系統(tǒng)

下載 — PoE PD 效率計算器工具

系統(tǒng)方框圖 — 以太網(wǎng)供電 (PoE)

電源產(chǎn)品 — PoE 供電器件 (PD) 產(chǎn)品

電源產(chǎn)品 — PoE 電源供電設(shè)備 (PSE) 產(chǎn)品

審核編輯：符乾江