单个以太网电缆中组合了数据和电源传输-电子发烧友网

由于在单个以太网电缆中组合了数据和电源传输，PoE（以太网供电）在以太网系统中很受欢迎。它广泛应用于以太网交换机、IP电话、IP网络摄像头应用。对于一些智能家居系统而言，以太网也是中央控制器和一些末端设备（如智能面板和无线AP）之间的一种关键连接法。除了标准48V电缆电压外，一些客户也愿意采用30V的电源传输。其中考虑了两大关键因素，一个是30V电压在36V人身安全电压范围之内，另一个是低至30V的电压可以节省电源解决方案成本。除了电流限制和过流保护功能外，末端设备检测对于系统设计也是有益的，可以确保中央控制器在无合适末端设备的情况下不会通电。

在IEEE 802.3at标准中，如下面表1和表2所示，PSE端口输出电压范围为44~57V（1型）和50~57V（2型），而PD端口功率为37~57V（1型）和42.5~57V（2型）。

表1 所有PD级的PSE输出PI 电气要求（除另有规定外）

序号	参数	符号	单位	最小值	最大值	PSE类型	附加信息
1	POWER_ON状态下的输出电压	VPOR_PSE	V	44.0	57.0	1	见33.2.7.1
50.0	57.0	2

表2 PD电源限制

序号	参数	符号	单位	最小值	最大值	PD类型	附加信息
1	输入电压	VPOR_PD	V	37.0	57.0	1	见33.2.7.1表33-1
42.5	57.0	2

在TPS23861电源规格（表3）中，VPWR欠压下降阈值为26.5V（典型值）和28V（最大值），这意味着TPS23861可以在30V电压下工作。PSE系统结构恰恰与标准48V PoE系统类似。图1显示了TI PSE侧的总体解决方案。如果系统设计中使用半自动或手动模式，则MSP430可用于控制PSE工作状态。

表3 TPS23861输入电源规格

参数	试验条件	最小值	典型值	最大值	单位
输入电源VPWR
IVPWR	VPWR电流消耗	VVPWR=57V		3.5	7	mA
VUVLOPW_F	VPWR UVLO下降阈值	内部振荡器停止工作	14.5		17.5	V
VPUV_F	VPWR欠压下降阈值	端口去断言VPUV	25	26.5	28	V
VUVLOPW_R	VPWR UVLO上升阈值		15.5		18.5	V

图1 TI TPS23861+MSP430解决方案

而对于PD而言， UVLO通常为35~39V，因此标准PD不能在30V系统中使用。

图2为IEEE 802.3af端口通电进度。检测是接通端口的第一阶段。继成功检测之后，1型PSE可以选择性地使用1事件物理层分类法对PD进行分类。有效分类结果为0、1、2、3和4类。如果1型PSE未能实现分类，则1型PSE应将所有PD分配给0类。1型PSE可以选择性地实现数据链路层分类。

图2 IEEE 802.3af标准端口接通进度

根据标准，单个“伪”PD设计用于实现PoE功率传输，如图3所示。VDD和VSS之间的一个24.9kΩ电阻器和0.1uF电容器是检测电阻器。分级电压通常为18.5V（典型值），因此放置一个18V齐纳二极管以确保在PSE分类期间切断VSS FET。分类后，PSE接通端口，当VDD-VSS电压高于18V+VGS(th)时，VSS FET导通。10V齐纳二极管用于GS电压钳制。图x显示了非隔离式PD电源解决方案，这是一个也可选择的隔离式电源转换器解决方案。

图3 “伪”PD结构