快速启动IEEE 802.3bt的PoE++
经过五年的开发，将于2018年底完成，ieee的下一个以太网供电（poe）标准，也称为poe ++，有电源设备（pse）和用电设备（pd）开发人员争先恐后地寻找最新的硬件，这是理所当然的，因为poe++为pd提供高达71.3 w的功率，几乎是之前标准的25.5 w的三倍。 poe++允许通过与千兆以太网的同一电缆发送52 v时的1.7 a， 为下一代高功耗应用奠定基础 — 想想室外加热云台-俯仰-变焦摄像机网络或用于蜂窝或 wi-fi 通信的远程基站和接入点。
图 1 显示了一个基本的 poe 框图，其中单个 pd 连接到 pse。现在 802.3bt 标准已经定稿，poe 开发人员将希望率先将他们的 poe++ 设计推向市场。挑战在于找到完全发布且合格的 pse 和 pd 解决方案 100% 符合 802.3bt 标准。别再看了...
图1.以太网供电框图。
作为ieee 802.3bt任务组的poe先驱和活跃成员，adi公司发布了poe++ pd和pse控制器，使poe开发人员能够根据802.3bt标准的最终版本进行设计。adi公司ltc4291-1/ltc4292 poe++ pse控制器芯片组和poe++ pd控制器的发布使开发人员能够提供一个完整的端到端poe++系统，该系统在现场久经考验。我们将仔细研究 ltc4291-1 / ltc4292 芯片组的特别之处，并介绍它如何增强 ieee 最新的 poe 标准，并快速回顾 poe++ pd 产品的主要特性。
ltc4291-1 / ltc4292 pse 芯片组
ltc®4291-1 / ltc4292 是一款专为 poe++ 系统设计的隔离式 4 端口 pse 控制器芯片组。图 2 是 ltc4291-1 / ltc4292 的简化原理图，其中显示了四个以太网端口中的一个是如何供电的。该芯片组最新颖的特性是其集成隔离，因此采用了芯片组架构，其中 ltc4291-1 提供了一个与 pse 主机的隔离式数字接口，而 ltc4292 则提供了一个高电压以太网接口。ieee 802.3 以太网规范要求网段（包括 poe 电路）与机箱接地和 phy 电气隔离。通过将 ltc4291-1 放在非隔离侧，将 ltc4292 放在隔离侧，最多 6 个昂贵的光耦合器和一个隔离电源被更便宜、更可靠的 10/100 以太网变压器取代。这种拓扑结构不仅可以节省成本，还可以实现更坚固和可制造的pse设计。
图2.ltc4291-1 和 ltc4292 poe++ 四通道 pse 芯片组的简化原理图。
用户可通过 i 与 ltc4291-1 / ltc4292 通信2c 接口，可根据应用选择四种 pse 操作模式（自动、半自动、手动或关机）之一。ltc4291-1/ltc4292 使用两个通道（两个栅极驱动器）通过低至 40 mω r 的外部 mosfet 控制电源路径ds（开启）.使用外部 mosfet 允许用户选择低 rds（开启）组件，降低功耗，并解耦通道故障。使用 0.15 ω 检测电阻还可以降低功耗。我2c 接口允许端口配置、端口状态监控以及端口电流、poe 电源电压和端口功率的遥测读数。
802.3bt 引入了两种不同的 pd 特征配置，即单特征 pd 和双特征 pd。单特征 pd（图 3）是一种 poe++ pd，它在两个对集之间共享相同的检测签名和分类签名。双特征 pd 是 poe++ pd，每个对集上都有一个独立的签名;允许每个配对集具有完全独立的分类和功率分配。双特征pd是复杂的解决方案，其成本是单特征pd的两倍。此外，值得注意的是，802.3bt双特征pd并不等同于试行标准的upoe设备，尽管共享一个共同的架构。ltc4291-1 / ltc4292 支持更新的 poe++ pd 检测过程，并结合新的连接检查子过程来确定将哪种 pd 特征配置连接到 pse。
图3.单特征与双特征 pd 拓扑。
一旦执行了连接检查，ltc4291-1 / ltc4292 将继续验证连接的 pd 是否符合 ieee 标准。虽然 ieee 要求 pse 使用 2 点电压或 2 点电流检测方案检测有效的 pd 特征 （25 kω），但 ltc4291-1 / ltc4292 通过采用两种类型的检测方案实现了更稳健的方案。这种多点（多电压和多电流）检测方案用于消除误报并避免损坏不设计为承受 poe 直流电压的网络设备。
poe++ 为四对导体（八根线）供电以提供电力，而以前的 poe 标准使用传统的两对导体（四根线）供电。不仅启用了新的更高功率水平，而且使用更多的导体为较旧的较低功率水平提供了更好的效率，因为电缆中的功率损耗减少了一半。例如，poe+ pse 需要提供 30 w 的功率，以确保 poe+ pd 接收 25.5 w，其中 4.5 w 的功率在 100 米的 cat5e 电缆上损耗。采用 poe++ 标准为相同的 25.5 w pd 供电通常会将损耗降低到 2.25 w 以下，从而将整体供电效率从 85% 提高到 92.5%。当您考虑全球 poe pd 的数量时，这意味着功率大幅降低，在许多情况下，碳足迹最多可降低 7.5%。
poe++ 非隔离 4 个新的高功率 pd 类，使单特征码类的总数达到 9 个，如表 1 所示。类 5 到 8 是 poe++ 的新增内容，转换为 40 w 至 71.3 w 的 pd 功率水平。pse 仍然可以选择使用物理层（即 71.3 w 的 5 事件分类）或数据链路层（例如，链路层发现协议 （lldp））对 pd 进行分类，并且 pd 仍然需要能够支持这两种分类方案才能合规。请记住，由于每个对集在双特征 pd 中独立运行，因此每个对集可以是不同的类。例如，第一个配对组上的 1 类 （3.84 w） 和第二个配对组上的 2 类 （6.49 w） 将构成双特征 1 类、2 类 （10.3 w） pd。
单签名 pd 双特征 pd
类 可用 pd 功率 （w） 类 可用配对 pd 功率 （w）
0 13
1 3.84 1 3.84
2 6.49 2 6.49
3 13 3 13
4 25.5 4 25.5
5 40 5 40
6 51
7 62
8 71
poe++ pd 还可以实现物理层分类的可选扩展（称为自动分类），其中 poe++ pse（如 ltc4291-1 / ltc4292）测量所连接 pd 的实际最大功耗。通过这样做，这种方便的电源管理功能允许，例如，ltc4291-1 / ltc4292 在测量特定灯泡时将剩余功率分配给其他灯泡，因为亮度设置较低或电缆较短，消耗的功率低于其同类功率。
毋庸置疑，poe++ 向后兼容较旧的 25.5w poe+ 和 13 w poe 标准。较低功率的 poe+ 或 poe pd 可以连接到更高功率的 poe++ pse，如 ltc4291-1 / ltc4292，而不会出现任何问题。而且，当表转动并且更高功率的 poe++ pd 连接到较低功率的 poe+ 或 poe pse 时，pd 可以在协商的低功耗状态下运行，这称为降级。如果 pd 忽略降级并在其最高功率状态下运行，则耗电的 pd 将导致 pse 反复打开，达到其过电流，然后关闭 - 实际上，摩托艇使 pse 。出于这个原因，poe+ 和 poe++ 都需要降级，但不幸的是，在某些实现中被忽略了。
pd 实现
开发人员使用adi公司的ic来最大限度地提高poe++ pd性能。图 4 显示了带有辅助输入的高效、单特征 poe++ pd 接口的简化框图。该解决方案提供大于 94% 的端到端（rj-45 输入至 pd 负载）效率，工作温度范围为 –40°c 至 +125°c。
图4.带辅助输入的高效 ieee 802.3bt 单特征 pd 接口的简化框图。
lt4321（如图4中的rj-45接口所示）是一款有源二极管桥式控制器，可替代所需的二极管桥式整流器。lt4321 采用低损耗 n 沟道 mosfet 电桥来同时增加 pd 的可用功率并减少散热。poe++ 要求 pd 在其以太网输入上接受任意极性的直流电源电压，因此 lt4321 能够平稳地整流，并将来自两个数据对的功率组合成单个极性校正电源输出。由于增强的功率效率实际上消除了散热要求，因此降低了整体电路尺寸和成本，并且节能10×或更多使pd能够保持在分类功率预算范围内或添加其他功能。
在图 4 中的理想二极管桥控制器之后是 pd 接口的大脑 — lt4295 是一款 poe++ pd 接口控制器，集成了一个高效率正激式或无光耦反激式控制器。lt4295 支持所有 9 个 ieee pd 类别，具有一个集成的 25 kω 特征电阻器、多达 5 个事件分类和一个单特征拓扑。除了提供更多的 pd 功率外，lt4295 相对于传统 pd 控制器的优势在于它使用了一个外部功率 mosfet，以再次大幅降低整体 pd 散热并最大限度地提高电源效率，这在 poe++ 标准的较高功率水平下变得更加重要。
对于那些需要能够支持辅助电源的poe++ pd设计，pd可以选择由电源适配器供电，图4顶部所示的lt4320是一款9 v至72 v有源二极管桥式控制器，它用低损耗n沟道mosfet取代全波桥式整流器中的四个二极管，以显著降低功耗并增加可用电压。电源和壁式电源适配器的尺寸可以减小，因为增强的电源效率消除了笨重且昂贵的散热器。低电压应用还可以从热运行二极管电桥固有的近两个全二极管压降（~1.2 v，12 v时为10%）提供的额外裕量中受益，从而增加应用裕量。
结论
poe++标准的批准迫在眉睫，因此开发人员可以放心地进入市场。poe++ 标准高达 71.3 w 的更高功率水平，并具有丰富的新电源管理功能，开发人员可以利用这些功能来创建更加动态和优化的系统。pse 开发人员应该欣赏adi公司刚刚发布的ltc4291-1 / ltc4292 pse四端口芯片组的稳健性和bom简化。同时，在电缆的另一端，pd开发人员继续拥有多个adi公司的ic，以减少热量并提高电源效率。
Zynq UltraScale+ MPSoC LPDDR器件中硬化控制器的性能介绍
NP16P10G(100V P沟道增强模式MOSFET)
玻璃晶圆进军MEMS和电子消费市场，将成为市场的有力推动者
EMC电路设计的数学公式和电磁理论介绍
中国联通携手合作伙伴加速实现“智慧冬奥”的五大目标
快速启动IEEE 802.3bt的PoE++
硅基负极材料的储能及容量衰减机理
河南55项电网度夏重点工程全部投运，18个市500千伏变电站全覆盖
HT-摩擦系数测定仪的工艺指标是怎样的
Linux 6.0生命周期结束介绍
基于可控硅的过零触发电路图
关于锂电池内阻知识详解
分析师称苹果已降低iPhone产量为新机做准备
0.1-10Hz放大器噪声测量滤波器电路图
智能照明控制系统某大楼大厅照明的应用
状态转移图的研究及单流程编程训练实验
印度泰米尔纳德邦吸引电子制造商投资
意法半导体（ST）引领高能效太阳能产业发展潮流
42家虚拟运营商签署移动通信转售企业自律公约
手机业务持续低迷 高通计划裁员缩减成本
图 1 显示了一个基本的 poe 框图，其中单个 pd 连接到 pse。现在 802.3bt 标准已经定稿，poe 开发人员将希望率先将他们的 poe++ 设计推向市场。挑战在于找到完全发布且合格的 pse 和 pd 解决方案 100% 符合 802.3bt 标准。别再看了...
图1.以太网供电框图。
作为ieee 802.3bt任务组的poe先驱和活跃成员，adi公司发布了poe++ pd和pse控制器，使poe开发人员能够根据802.3bt标准的最终版本进行设计。adi公司ltc4291-1/ltc4292 poe++ pse控制器芯片组和poe++ pd控制器的发布使开发人员能够提供一个完整的端到端poe++系统，该系统在现场久经考验。我们将仔细研究 ltc4291-1 / ltc4292 芯片组的特别之处，并介绍它如何增强 ieee 最新的 poe 标准，并快速回顾 poe++ pd 产品的主要特性。
ltc4291-1 / ltc4292 pse 芯片组
ltc®4291-1 / ltc4292 是一款专为 poe++ 系统设计的隔离式 4 端口 pse 控制器芯片组。图 2 是 ltc4291-1 / ltc4292 的简化原理图，其中显示了四个以太网端口中的一个是如何供电的。该芯片组最新颖的特性是其集成隔离，因此采用了芯片组架构，其中 ltc4291-1 提供了一个与 pse 主机的隔离式数字接口，而 ltc4292 则提供了一个高电压以太网接口。ieee 802.3 以太网规范要求网段（包括 poe 电路）与机箱接地和 phy 电气隔离。通过将 ltc4291-1 放在非隔离侧，将 ltc4292 放在隔离侧，最多 6 个昂贵的光耦合器和一个隔离电源被更便宜、更可靠的 10/100 以太网变压器取代。这种拓扑结构不仅可以节省成本，还可以实现更坚固和可制造的pse设计。
图2.ltc4291-1 和 ltc4292 poe++ 四通道 pse 芯片组的简化原理图。
用户可通过 i 与 ltc4291-1 / ltc4292 通信2c 接口，可根据应用选择四种 pse 操作模式（自动、半自动、手动或关机）之一。ltc4291-1/ltc4292 使用两个通道（两个栅极驱动器）通过低至 40 mω r 的外部 mosfet 控制电源路径ds（开启）.使用外部 mosfet 允许用户选择低 rds（开启）组件，降低功耗，并解耦通道故障。使用 0.15 ω 检测电阻还可以降低功耗。我2c 接口允许端口配置、端口状态监控以及端口电流、poe 电源电压和端口功率的遥测读数。
802.3bt 引入了两种不同的 pd 特征配置，即单特征 pd 和双特征 pd。单特征 pd（图 3）是一种 poe++ pd，它在两个对集之间共享相同的检测签名和分类签名。双特征 pd 是 poe++ pd，每个对集上都有一个独立的签名;允许每个配对集具有完全独立的分类和功率分配。双特征pd是复杂的解决方案，其成本是单特征pd的两倍。此外，值得注意的是，802.3bt双特征pd并不等同于试行标准的upoe设备，尽管共享一个共同的架构。ltc4291-1 / ltc4292 支持更新的 poe++ pd 检测过程，并结合新的连接检查子过程来确定将哪种 pd 特征配置连接到 pse。
图3.单特征与双特征 pd 拓扑。
一旦执行了连接检查，ltc4291-1 / ltc4292 将继续验证连接的 pd 是否符合 ieee 标准。虽然 ieee 要求 pse 使用 2 点电压或 2 点电流检测方案检测有效的 pd 特征 （25 kω），但 ltc4291-1 / ltc4292 通过采用两种类型的检测方案实现了更稳健的方案。这种多点（多电压和多电流）检测方案用于消除误报并避免损坏不设计为承受 poe 直流电压的网络设备。
poe++ 为四对导体（八根线）供电以提供电力，而以前的 poe 标准使用传统的两对导体（四根线）供电。不仅启用了新的更高功率水平，而且使用更多的导体为较旧的较低功率水平提供了更好的效率，因为电缆中的功率损耗减少了一半。例如，poe+ pse 需要提供 30 w 的功率，以确保 poe+ pd 接收 25.5 w，其中 4.5 w 的功率在 100 米的 cat5e 电缆上损耗。采用 poe++ 标准为相同的 25.5 w pd 供电通常会将损耗降低到 2.25 w 以下，从而将整体供电效率从 85% 提高到 92.5%。当您考虑全球 poe pd 的数量时，这意味着功率大幅降低，在许多情况下，碳足迹最多可降低 7.5%。
poe++ 非隔离 4 个新的高功率 pd 类，使单特征码类的总数达到 9 个，如表 1 所示。类 5 到 8 是 poe++ 的新增内容，转换为 40 w 至 71.3 w 的 pd 功率水平。pse 仍然可以选择使用物理层（即 71.3 w 的 5 事件分类）或数据链路层（例如，链路层发现协议 （lldp））对 pd 进行分类，并且 pd 仍然需要能够支持这两种分类方案才能合规。请记住，由于每个对集在双特征 pd 中独立运行，因此每个对集可以是不同的类。例如，第一个配对组上的 1 类 （3.84 w） 和第二个配对组上的 2 类 （6.49 w） 将构成双特征 1 类、2 类 （10.3 w） pd。
单签名 pd 双特征 pd
类 可用 pd 功率 （w） 类 可用配对 pd 功率 （w）
0 13
1 3.84 1 3.84
2 6.49 2 6.49
3 13 3 13
4 25.5 4 25.5
5 40 5 40
6 51
7 62
8 71
poe++ pd 还可以实现物理层分类的可选扩展（称为自动分类），其中 poe++ pse（如 ltc4291-1 / ltc4292）测量所连接 pd 的实际最大功耗。通过这样做，这种方便的电源管理功能允许，例如，ltc4291-1 / ltc4292 在测量特定灯泡时将剩余功率分配给其他灯泡，因为亮度设置较低或电缆较短，消耗的功率低于其同类功率。
毋庸置疑，poe++ 向后兼容较旧的 25.5w poe+ 和 13 w poe 标准。较低功率的 poe+ 或 poe pd 可以连接到更高功率的 poe++ pse，如 ltc4291-1 / ltc4292，而不会出现任何问题。而且，当表转动并且更高功率的 poe++ pd 连接到较低功率的 poe+ 或 poe pse 时，pd 可以在协商的低功耗状态下运行，这称为降级。如果 pd 忽略降级并在其最高功率状态下运行，则耗电的 pd 将导致 pse 反复打开，达到其过电流，然后关闭 - 实际上，摩托艇使 pse 。出于这个原因，poe+ 和 poe++ 都需要降级，但不幸的是，在某些实现中被忽略了。
pd 实现
开发人员使用adi公司的ic来最大限度地提高poe++ pd性能。图 4 显示了带有辅助输入的高效、单特征 poe++ pd 接口的简化框图。该解决方案提供大于 94% 的端到端（rj-45 输入至 pd 负载）效率，工作温度范围为 –40°c 至 +125°c。
图4.带辅助输入的高效 ieee 802.3bt 单特征 pd 接口的简化框图。
lt4321（如图4中的rj-45接口所示）是一款有源二极管桥式控制器，可替代所需的二极管桥式整流器。lt4321 采用低损耗 n 沟道 mosfet 电桥来同时增加 pd 的可用功率并减少散热。poe++ 要求 pd 在其以太网输入上接受任意极性的直流电源电压，因此 lt4321 能够平稳地整流，并将来自两个数据对的功率组合成单个极性校正电源输出。由于增强的功率效率实际上消除了散热要求，因此降低了整体电路尺寸和成本，并且节能10×或更多使pd能够保持在分类功率预算范围内或添加其他功能。
在图 4 中的理想二极管桥控制器之后是 pd 接口的大脑 — lt4295 是一款 poe++ pd 接口控制器，集成了一个高效率正激式或无光耦反激式控制器。lt4295 支持所有 9 个 ieee pd 类别，具有一个集成的 25 kω 特征电阻器、多达 5 个事件分类和一个单特征拓扑。除了提供更多的 pd 功率外，lt4295 相对于传统 pd 控制器的优势在于它使用了一个外部功率 mosfet，以再次大幅降低整体 pd 散热并最大限度地提高电源效率，这在 poe++ 标准的较高功率水平下变得更加重要。
对于那些需要能够支持辅助电源的poe++ pd设计，pd可以选择由电源适配器供电，图4顶部所示的lt4320是一款9 v至72 v有源二极管桥式控制器，它用低损耗n沟道mosfet取代全波桥式整流器中的四个二极管，以显著降低功耗并增加可用电压。电源和壁式电源适配器的尺寸可以减小，因为增强的电源效率消除了笨重且昂贵的散热器。低电压应用还可以从热运行二极管电桥固有的近两个全二极管压降（~1.2 v，12 v时为10%）提供的额外裕量中受益，从而增加应用裕量。
结论
poe++标准的批准迫在眉睫，因此开发人员可以放心地进入市场。poe++ 标准高达 71.3 w 的更高功率水平，并具有丰富的新电源管理功能，开发人员可以利用这些功能来创建更加动态和优化的系统。pse 开发人员应该欣赏adi公司刚刚发布的ltc4291-1 / ltc4292 pse四端口芯片组的稳健性和bom简化。同时，在电缆的另一端，pd开发人员继续拥有多个adi公司的ic，以减少热量并提高电源效率。
Zynq UltraScale+ MPSoC LPDDR器件中硬化控制器的性能介绍
NP16P10G(100V P沟道增强模式MOSFET)
玻璃晶圆进军MEMS和电子消费市场，将成为市场的有力推动者
EMC电路设计的数学公式和电磁理论介绍
中国联通携手合作伙伴加速实现“智慧冬奥”的五大目标
快速启动IEEE 802.3bt的PoE++
硅基负极材料的储能及容量衰减机理
河南55项电网度夏重点工程全部投运，18个市500千伏变电站全覆盖
HT-摩擦系数测定仪的工艺指标是怎样的
Linux 6.0生命周期结束介绍
基于可控硅的过零触发电路图
关于锂电池内阻知识详解
分析师称苹果已降低iPhone产量为新机做准备
0.1-10Hz放大器噪声测量滤波器电路图
智能照明控制系统某大楼大厅照明的应用
状态转移图的研究及单流程编程训练实验
印度泰米尔纳德邦吸引电子制造商投资
意法半导体（ST）引领高能效太阳能产业发展潮流
42家虚拟运营商签署移动通信转售企业自律公约
手机业务持续低迷 高通计划裁员缩减成本