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基于以太网的POE供电技术

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发表于 2018-8-1 14:31:58 | 显示全部楼层 |阅读模式
      POE (Power Over Ethernet)供电技术是在对现有以太网布线的基本架构不作任何改动的情况下,为一些基于IP的终端(如IP电话、无线局域网接入点AP、网络摄像机等)在传输数据信号的同时,还为此类设备传输工作用直流电源的一项技术。
一、信息传输设备远距离供电的三种方式
      通信设备远距离供电一般有专用或利用备用线对、幻线以及一线一地三种方式。
1)专用或备用线对 一般信息传输线缆都预设有用于业务扩充的多余线对,如市话电缆、以太网网线等。以太网线线缆内8根芯线,每两芯绞合为一对共4对;在10/100M BASE-T 系统中,仅用了其中线序为1、2和3、6的两对,4、5和7、8两对为待用,此时就可以将此待用线对用作传输远端设备的电源线。
QQ截图20180801142848.jpg
      2)幻线 对一条传输交变信号的线路进行一定的加工,即可在不影响原有信号传输的情况下,传输供远端设备工作的直流电源,这种有如在实线之上额外增加了一条并不存在的线路的方式称作幻线。在网线的在用线对两端,各增加一只变比为1:1且次级有中间抽头的变量器,即可构成一条这样的线路,见图①。
      数据信号经由变量器B1初级输入,感应至次级,经线路传输至另一端变量器B2的次级,再感应至B2初级输出。路径见图中空心箭头所示。只要注意了变量器次级中间抽头上下两组线圈参数的一对致性(采取双线并绕),以及同名端之间的关系,在中间抽头上就不会有信号电流。直流电源一极由变量器B1次级中心抽头加入,基于变量器隔直通交及电感线圈通直阻交的特性,直流电源不会传至B1的初级,而是分别经B1次级上、下两组线圈,经线路传输至另一端的变量器B2的次级,同样不会传至B2的初级,而是流经B2次级上、下两组线圈至中间抽头取出。路径见图中实心箭头所示。形成电源回路另一回线的组成和图①一样,仅只电流方向相反。
QQ截图20180801142858.jpg
     3)一线一地 大地是一个天然良导体,从强电系统的电力技术到弱电系统的电信技术领域都被广泛利用。同样在以太网中也可以利用待用线对或经过加工后的数据线对作为一根线,大地作为另一根线,构成一条传输直流电源的通路,见图②。电源经由始端的待用线对或经过加工的在用数据线对加入,经线路传输,在另一端的待用线对或经过加工的在用数据线对取出,至用电设备的电源一端;用电设备电源输入的另一端则就近接入大地,通过大地,流回同样一极接大地的电源侧同极,从而完成直流电源的传输。
二、POE供电系统组成
      一个功能完备的POE供电系统包括馈电通道、供电端设备PSE(Power Sourcing Equipment)和受电端设备PD(Powered Device)等三部分,见图③。
QQ截图20180801142911.jpg
      1)馈电通道POE馈电通道是借用以太网既有的CAT-5网线而建立的。在始端,待传输电源与数据信号按照约定的线序和线位送入网线各芯线对,经最长不超过100米的同线缆传输至终点,两种信号又被分离,数据信号进入远端设备,电源则至PD接口,经PD转变为远端设备所需要的电压值,供给给远端设备使用(参见图③)。馈电方式使用三种方式其中的二种:待用线对和经过加工的数据线对(幻线),分别被称为中间跨接法和末端跨接法。
QQ截图20180801142927.jpg
      中间跨接法( Mid-Span ) 中间跨接法即是利用网线中的待用线对来传输直流电源,跨接在交换机和终端设备之间,见图 ④。为了增大传输功率,通常是将待用线对当作一对线缆的一根线使用,即在网线的两端将线序为4、5和7、8两对芯线首尾各自并联连接接。首端接PSE电源输出端口,尾端接PD电源输入端口。
QQ截图20180801142938.jpg
      末端跨接法(End-Span) 末端跨接法是利用经过加工的传输数据所用的线对传输直流电源。网线芯线1、2线对和3、6线对的首尾各插入了一只变量器,数据通道顺次为始端变量器初级、始端变量器次级、线路、尾端变量器次级、尾端变量器初级;电源则自PSE侧的B1和B3次级的中心抽头接入,至尾端PD侧变量器B2和B4的中心抽头取出,再经一系列的滤波防涌及DC/DC变换,再输出至用电设备,见图⑤。
QQ截图20180801142951.jpg
      2)供电端设备PSE PSE是POE供电系统电源侧设备,电路主要有直流48V电源、控制器,输入输出端口等。其电路设计和组成根据使用环境和用户需求有繁有简,但其都基本具备POE系统电源的产生和供出功能,PSE可通过控制器或主控制器以实现POE供电全过程的管理和控制,比如根据远端设备实际情况选择是否输出或切断电源、输出电压电流的大小、分级、以及执行某些事故状态下的保护动作等。控制器是PSE侧供电设备中的核心器件,一款POE供电设备的功能是否可靠和完善,主要取决于此。图⑥是一型号为LTC4258的控制芯片及相应电原理图。
      LTC4258是一款可以独立或在主处理器控制的模式下运行的4路以太网供电控制器,除具有 PD设备(是否在线)自动检测、自动分级、电流控制,以及DC断接检测功能外,还具有监测AC断接状态的功能;通过12C(总线)或SMBus(系统管理总线),可对多达16个该型控制芯片的联接,以管理和控制多达64个端口的供电。Q1~4为MOSFE三极管,是控制器输出端口的执行器件,从最初的向PD侧送出一微小的检测用电压,至最终向PD侧 供出标准电压及电功率,都是依靠这只三极管执行并完成的。

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发表于 2018-9-18 20:01:06 | 显示全部楼层
资料不错!!
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发表于 2018-10-2 00:08:16 | 显示全部楼层
不错学习学习
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