IEEE 802.3bt：多大电源

作者：David Abramson

当听到“高功率 PoE”或“4 对 PoE”时您所想到的功率等级是多少？您是否想到的是双倍802.3at（提供给 PD 的 51W 总功率）？或者想到了更高的数值（60W、70W 或 80W 的 PD 功率）？如果您想到了甚至更高的功率，我有一个好消息和一个坏消息。好消息是我们正在研究可实现的方案及其实现方法；坏消息是这并不像您想象的那么简单。

在从 4PPoE 研究组阶段发展成现在的 IEEE 802.3bt 任务组的过程中，我们聆听了大量解决该问题的报告。这些报告包括以太网布线过程中的对至对电流不平衡、通道中其它器件（二极管与变压器等）引起的电流不平衡以及线缆中功耗引起的线缆发热等各种主题。事实上，所组建的专门小组已经在会议间的不平衡主题方面取得了进展。

现在您可能会问：为什么这么复杂？实际上有很多原因，我会尽量介绍主要原因。首先，线缆厂商一般不会指定（或测量）对至对线缆不平衡参数。要想让以太网数据系统正常工作，对内不平衡参数非常重要，而且线缆厂商会对其进行测量和规定，但不会测量和规定对至对不平衡参数。

其次，虽然已经有了大量线缆发热数据，但我们还需要确定如何约束系统以限制温度升高。在 IEEE 802.3at 任务组工作中，为具有 300mA 电流流经所有导通的线缆记录了数据（这相当于在没有不平衡的 100 米线缆的末端提供 51W 电源）。要想让包含 100 条线缆的线束温度提升小于 10 摄氏度，这就成了限制因素。因此，尽管已经传输了 51W（减去不平衡中的那一小部分）电源，传输更多电源也会使线束温度过度升高。

这个问题有两种解决方法，但两种方法都存在不足。首先，我们可以要求使用更好的线缆（更低电阻）。这可减少线缆中的功率损失和温度提升。第二，我们可以规定更小的最大线束尺寸。这两种方案都有问题，因为人们使用的很多线缆基础设施都已就位。要求升级线缆或重新布线实现更小的线束，会给高功率 PoE 的采用带来另一种阻碍（或者因安装人员忽略这些要求而产生安全隐患）。此外，线束尺寸以前从未在 IEEE PoE 标准中规定过。然而，可以参考以前关于功率等级的 PoE 标准中的单独线缆规范。

产生这种复杂情形的第三个原因是 PSE 电源输出与针对 PD 传输的电源之间存在非线性关系。这要归因于大部分 PD 都将作为恒定功率负载的属性。最简单的理解方法是：假设 PD 需要一定数量的电源，其电流负载增加的同时线缆中的压降也会增大，这会导致 PD 上的电压降低，使得 PD 需要更多电流来弥补压降。我一直使用下面的公式和图形来解释这个问题。请注意，该公式是二次方程（有两个解）。能形成更高 PD 电压和更低电流的解稳定，另一个解不稳定。

包含一个 PSE、电阻式线缆和一个恒定功率负载 PD 的系统所得到的公式为：

其中 R 是线缆的电阻，P_PD 是传输至 PD 的电源。我一直假设 PSE 的电压是 54V，线缆的电阻是 6.25Ω（100m Cat 5E 线缆的最大有效电阻）。

应该记住，出于安全考虑，PSE 只能输出 100W 的最大值（减去一些余量），我们真正能输出多大电源？我想我们应该将 PSE 限制在 90W（典型值），这样可使用上面针对 PSE 电压和线缆电阻所做的假设将传输至 PD 的电源限制在大约 72.5W。在这种情况下，如果其它组件都很理想，则系统效率将为 80% 左右。如果 PSE 使用 50V 电源，这两个数值将分别降至 70W 和 77%。

原文请参见: http://e2e.ti.com/blogs_/b/powerhouse/archive/2014/03/06/ieee-802.3bt_3a00_-how-much-power_3f00_.aspx

点击这里阅读我的所有博客，以及一些有关 PoE 的资源：

应用手册 — 实施 60W 端对端 PoE 系统

下载 — PoE PD 效率计算器工具

系统方框图 — 以太网供电 (PoE)

电源产品 — PoE 供电器件 (PD) 产品

电源产品 — PoE 电源供电设备 (PSE) 产品

审核编辑：符乾江