如何避免以太网供电方式缺陷

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1、如何敞以太网供电方式的缺陷万方数据AVOIdingPOwerOVerEthernetPitfd¨S■Linear公司设计工程师JacobHe而old引言用于以太网供电的IEEE802．3af标准为以太网拓展了一个新的领域。802．3标准的大多数增补均以改善以太网的数据传输能力为着眼点。以太网供电(即PoE)并未提高以太网的数据传输能力，但它实现了DC功率与10门00门00Mbps数据的传输。对于那些拥有以太网设备设计经验的工程师们来说，PoE所带来的一组独特的问题和崭新的思维方式或许是他们所不熟悉的。本文将重点

2、介绍PoE所固有的诸多难题，并引导读者对802．3af标准中的某些缺陷、弱点和空白点有一个大致的了解。简要地说，PoE链路允许一个受电设备(PD)从供电设备(PSE)吸取高达12．95W的功率。PoE链路或端口受控于PSE，PSE通过在对端口实施供电和监视之前进行检测和分级来识别PD(ICU丁、

3、L

4、M和断接)。PoE的许多负担都是由PSE来承载的。它必须完美无缺地完成检测和断接，否则老式设备就将受损。如果PSE未能适当地完成分级、功率输送和监视，则会导致间歇故障和不稳定现象的发生。PSE并不能控制一切；当其施

5、加电源时，它便只能依靠PD来遵循标准的要求，在不引发振荡的情况下接通以及不吸取超出需要的功率。由于这两种类型的设备必须相互合作，因此PD和PSE的设计师都应当同时从两种设备的角度来考虑以下问题。即使在可以采用PoE专用集成电路的情况下，系统设计师也不能忽视这些问题。PD和PSE接口控制器lC并非天生就是一样的，即使是最佳的芯片也无法解决电路板级和系统级问题。布线基础知识在研究PoE协议的复杂性以及有可能招至麻烦的细微区别之前，需要避免犯以下这样一些简单的错误。·在PsE和PD上均必须对共模终端进行AC耦合，否则

6、它将干扰p0E检测，见图1和图2。终端可以采用额定电压为200V的0．1旷电容器，但是，该网络开始生效的一3CIB点靠近20KHz(而不是1KHz)。世界电子元器件20¨．8RJ45CONNECTORT0硎ERⅫ玎D^TAIN硅RFAcE图1用于PoE的以太网磁性元件和终端实例。PoE电流是通过一个自耦变压器(两半部分应具有相等的电阻)来施加的。扼圈和数据变压器中的较高电阻可减小流经它们的电流，从而改善了数据完整性。R“5CONNECTOR图2用于PoE的非理想型以太网磁性元件和终端。功率被施加至数据变压器，使

7、得电流不平衡对数据产生干扰。共模扼流圈可对共模终端进行隔离。刀一万方数据·凭借PoE’那些曾经只能传输数据和几毫安电流的导线和电路板走线现在可以传输高达450mA电流的功率，应考虑将组件彼此较为靠近地放置，并使用较宽的走线。‘·有些以太网磁性组件有可能与PoE不兼容(即使它们引出了中心抽头亦是如此)，这是因为它们不能处理PloE的DC电流，而且磁性组件会发生饱和或过热现象。‘如图2所示，共模电压(以及PoE端口)常常是通过数据变压器上的中心抽头来使用的。如果电流不平衡，则变压器会发生饱和，从而阻塞数据传输。图1

8、中精心缠绕的自耦变压器绕组能够促使一个线对的两根导线均分电流，使扼流圈和数据变压器具有较高的电阻，可减小流经它们的DC电流。一个与共模终端相串联的共模扼流圈可起到隔离该终端的作用。在图2中，电缆上的信号承受着扼流圈电感的高阻抗，致使共模终端网络处于无效状态。图1中的电路解决了这一问题。两个端口公用一个共模扼流圈将使这两个端口相互耦合，并且达不到限制每个端口的共模电流的目的。代之以如下做法：扼流圈仅控制两个端口的共模电流之和，并在两个端口的共模电压之间起一个变压器的作用。PoE依靠共模电流来传送功率；除了接通和关

9、断瞬变之外，故障条件也会引起较大的瞬变。如果两个端口公用一个共模扼流圈，则所有这些瞬变就会被从一个端口耦合至另一个端口。检．；9lll⋯f’●检测可防止老式设备遭受PoE的48V输出的损坏，而且是建立一个PoE连接的第一步，因此，它是PSE最为重要的职责所在。如果未能进行正确的检测，则PSE的所有其它方面都将是毫无用处的。PSE控制器lC的检测电路不应由于噪声、偏移、连接松动或复数阻抗的影响而错误地发现一个PD。由于25KQ的特征电阻是通过最长可达100m且不具备共模噪声抑制能力(双绞线电缆线路往往拥有该优势)

10、这一有利条件的电缆来测量，所以，对外部噪声的耐受和抑制特性是至关重要的，至电缆的电感耦合会引发幅度与被测信号幅度接近的噪声。分级和功率分配在分级期间，PSE必须维持一个15．5V至20．5V之间的输出，这样它就能够测量PD的分级特征并确定PD所需功率的大小。一个不良的分级测量结果或错误的功率分配方案都有可能使PSE过载并导致整个PoE网络失效。有些PSE控制器对采用一个低压降(LDO)