通过Autoclass优化PoE输出功率

为了满足 Wi-Fi 接入点和闭路安全摄像头等以太网供电 （PoE） 应用对更高功率的需求，业界发布了新的 IEEE 802.3bt 标准，该标准于 2018 年 9 月获得批准。 PoE，该技术允许通过以太网电缆与数据一起传输电力。提供的电量由供电设备 （PSE） 和受电设备 （PD） 连接时发生的一些握手来管理。在此过程中，PSE 会检测 PD 是否支持 PoE，如果支持，则确定需要多少功率。

PoE 的功率级别由设备类型和类别定义。最新标准增加了两种新类型（3 和 4）和四种新类别（5-8），这将 PSE 可以提供的可能输出功率增加到 90 W。允许这种功率增加的关键是能够使用所有 4 - 对以太网电缆中的导体。以前对于 1 类 （15.4 W） 和 2 类 （30 W） 应用，只需要两对来保证正确操作，但 5-8 类应用将需要全部四对。

虽然 IEEE 802.3bt 标准规定 PSE 的输出为 90 W，但它预测只有 71.3 W 会到达 PD。此计算假设标准预测的以太网电缆上的最大损耗为 18.7 W，该标准定义了 12.5 Ω 的“最大对组直流回路电阻”。用于 100 米的电缆。以前，如果系统中的直流回路电阻低于标准允许的最大值，PSE 仍会保留可能的最大输出功率，即使 PD 不需要它。这意味着 PSE 中的任何多余功率都未被使用。

这可能会造成浪费，因此，为了克服这个问题，新的 IEEE 802.3bt 标准引入了一个称为 Autoclass 的功能，它可以优化功率分配。在一级事件期间，PD 将通过在 81.5 ms（典型值）后将分级电流从 4 级 （40 mA） 调整到 0 级 （2.5 mA） 来指示其是否具有 Autoclass 能力，如下图所示。这里的时间很关键，只能由启用 802.3bt 的 PSE 检测到。

系统上电后，PD 将消耗运行所需的最大功率，这将由 PSE 测量。使用这种测量，PSE 可以准确地确定 PD 实际需要多少功率，并相应地调整其分配级别。此功能意味着 PSE 现在可以优化其跨多个端口的总可用功率。

为了更好地说明这种优化，可以考虑以下 PoE 安装。如果此系统中 PD 的平均输入功率为 42 W，则 PSE 端口需要分配高达 51 W 的最大电缆长度，并根据 6 类分配预算总功率 60 W。

启用自动分类并结合较短的电缆长度（《1 W 的电缆损耗），PSE 只需分配 43.75 W。如果其中 8 个 PD 由 8 端口交换机供电，则交换机需要提供 480没有自动分类功能的 W 功率。使用自动分类和（每个 PD 的电缆损耗 《1W），交换机的功率预算可以减少到 350W，从而使系统的功率优化为 130W。

安森美半导体利用其独特的高压制造工艺开发了一系列完全符合 IEEE 802.3bt 规范的全新 PoE 解决方案。该工艺包括市场上所有热插拔 FET 中最低的 RDS （on），这进一步提高了 PD 应用的功率效率并降低了整体 PCB 散热。

由于这些设备将支持新的 Autoclass 请求功能，它们将使支持 802.3bt 的 PSE 能够优化其可用功率并支持更多更高功率的应用，从而使设计人员能够更经济、更有效地测量 PSE 的输出功率能力。大功率 PoE 系统。

审核编辑：郭婷