以太網(wǎng)供電 (PoE) 是為了響應(yīng)供電設(shè)備 (PD) 之間快速、經(jīng)濟高效的網(wǎng)絡(luò)通信需求而發(fā)展起來的。電氣與電子工程師協(xié)會 (IEEE) 制定了各項安全標準，為互聯(lián)設(shè)備提供支持。自2003年以來，IEEE已經(jīng)批準并推出了多個版本的標準。對于傳輸速度較慢的10Mbps 10Base-T和100Mbps 100Base-TX，四對5類 (CAT5) 雙絞線中只有兩對用于傳輸信令，其余兩對雙絞線用于向終端設(shè)備供電（圖1）。
圖1：此圖演示了兩對電源連接方式， 兩對紅色電纜用于供電，而所有四對電纜均用于傳輸數(shù)據(jù)（圖源：Microchip） 其他版本的標準使用未占用的電線（標準B）作為電源和地線。同時，版本A將同時傳輸信號和電源，例如用于音頻電容話筒的48V幻象供電。這種巧妙的技術(shù)可以讓每對雙絞線產(chǎn)生電壓差， 在不干擾差分信號的情況下提取電源。 進一步演變而來的4PPoE標準使用所有四對雙絞線供電，并能提供更高的功率，不僅僅適用于電子設(shè)備，如電動攝像機、應(yīng)急照明源、通風(fēng)口執(zhí)行器、繼電器和泵（圖2）。
圖2：圖中演示了四對電源連接方式，所有八條電纜均用于傳輸電力 （圖源：Microchip） 有意思的是，PoE并不是第一個網(wǎng)絡(luò)供電技術(shù)。早在幾十年前，基于RS-232的網(wǎng)絡(luò)方案便開始使用4線RJ-11電纜遠距離傳輸/接收和整流交流電。整流后的交流電不受電纜阻抗的限制，并且都有一個用于NRZ（不歸零）信號的公共接地基準。 為什么選擇有線連接？ 有了Wi-Fi®、藍牙、Zigbee和超寬帶 (UWB) 等許多無線協(xié)議，為什么還有人想要使用有線連接？主要是因為并非每個需要控制或監(jiān)控的位置都能連接電源，比如 埋入建筑物中的傳感器和執(zhí)行器可能位于爬行空間、閣樓、內(nèi)部通風(fēng)口，甚至是無法容納人的位置，這時獨立供電的有線連接可能是唯一的解決方案。同樣，緊急照明等關(guān)鍵系統(tǒng)在主電源斷電時，仍然可以使用PoE電源繼續(xù)工作。在緊急情況下，這一點尤為重要，比如摩天大樓中的疏散樓梯需要持續(xù)不間斷的照明。此外，相對于易于受干擾的無線連接，有線連接更加可靠，不容易破壞，這也是所有安全系統(tǒng)都非常重視的一個因素。 最新標準 - IEEE 802.3bt 早在2003年，802.3af標準就可以提供15.4W的功率，不僅可以用于嵌入式、埋入式和分布式傳感器系統(tǒng)，還適用于攝像頭、IP電話和無線局域網(wǎng)的接入點。2009年推出的IEE 802.at標準允許每根電纜提供30W的功率，為用戶界面終端和低電平照明等可能更耗電的應(yīng)用提供了可能，現(xiàn)在更是可用于聲音和警報系統(tǒng)。 最新的IEEE 802.bt標準于2018年獲得批準并獲得了廣泛關(guān)注，其中802.3bt 3類設(shè)備的功率將達到60W，802.3bt 4類設(shè)備的功率甚至將達到90W。此標準不僅支持單端口端點應(yīng)用，還支持遠程多端口實現(xiàn)，即每個端口都能夠支持高達90W的多端口交換機。此外，還可用于電磁閥、電機和其他機電功能，如緊急開門或鎖定駕駛艙系統(tǒng)。 802.bt PoE可滿足USB-3C需求 PoE轉(zhuǎn)USB-3C接口隨著最新PoE和USB標準的出現(xiàn)逐漸流行起來。這可以讓筆記本電腦、平板電腦和更復(fù)雜的用戶界面連接到有線網(wǎng)絡(luò)，在供電的同時傳輸數(shù)據(jù)。 這項技術(shù)的優(yōu)勢并不僅限于此。有線PoE端口與USB-3C端口之間的接口可以改變數(shù)據(jù)流構(gòu)建方式，甚至在住宅和公寓中也可以做到。盡管Wi-Fi很容易實現(xiàn)這一功能，但試圖爭奪同一空間的人員和設(shè)備越多，就可能會產(chǎn)生延遲，甚至導(dǎo)致性能下降。將流媒體電視等大數(shù)據(jù)源從Wi-Fi移除，便可以提高公寓樓等流量嚴重擁堵區(qū)域的可用帶寬。借助于有線USB-3C端口，可為手持設(shè)備、固定功能單元（如全屋A/V分配用戶界面）、云和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供更多充電器端口。 許多建筑物已經(jīng)安裝了以太網(wǎng)線路、交換機甚至是路由器。使用互聯(lián)網(wǎng)和云連接、重新構(gòu)建數(shù)據(jù)流乃至沿用舊系統(tǒng)，對于使用標準功能和限制使用專有增強功能的用戶非常重要。如果一臺設(shè)備符合當前標準，并且與舊系統(tǒng)向后兼容，那么網(wǎng)絡(luò)就可以對數(shù)據(jù)流和系統(tǒng)性能進行優(yōu)化。 Microchip mPoE產(chǎn)品線 Microchip的多以太網(wǎng)供電 (mPoE) 技術(shù)能夠無縫高效地為有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供電，成為了以太網(wǎng)應(yīng)用的理想解決方案。利用獨特設(shè)計的算法，mPoE實現(xiàn)了與暫行設(shè)備的向后兼容性，并支持所有IEEE® PoE標準， Microchip mPoE堪稱傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的優(yōu)選解決方案，如IP電話、無線接入點 (WAP)、IP監(jiān)控攝像頭、5G小蜂窩、LoRa®網(wǎng)關(guān)、LED燈具、門禁終端和其他物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。 設(shè)計靈活、可擴展、性能可靠、經(jīng)得起未來考驗并能夠適應(yīng)業(yè)務(wù)增長的網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要。隨著業(yè)界逐漸開始采用新一代PoE技術(shù)來通過單個以太網(wǎng)電纜管理數(shù)據(jù)和電源，在單個以太網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施中同時使用暫行標準PD與兼容IEEE 802.3bt的新PD，成為了越來越多的公司將面臨的挑戰(zhàn)。Microchip的供電設(shè)備 (PSE) 芯片組采用mPoE技術(shù)，因此能夠支持符合暫行標準和IEEE標準的設(shè)備在同一網(wǎng)絡(luò)上協(xié)同工作。PoE注入器/中跨和PoE交換機采用了這項獨特的技術(shù)，允許在任何網(wǎng)絡(luò)中快速簡單地部署Microchip mPoE，而無需更改現(xiàn)有交換機或布線。Microchip mPoE解決了不同PoE標準和傳統(tǒng)解決方案之間的互操作性問題，提供了一個國際性網(wǎng)絡(luò)供電標準。 Microchip mPoE同時支持PoE 1、PoE 2、PoE+、IEEE 802.3af/at/bt、傳統(tǒng)af/at、12.5K、UPoE、Class 4 60W和PoH標準。這項創(chuàng)新技術(shù)能夠靈活快速地進行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計升級，以滿足業(yè)務(wù)需求。Microchip mPoE為現(xiàn)在乃至未來的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)供電提供了所必需的可擴展性和互操作性。 特色產(chǎn)品 Microchip為原始設(shè)備制造商 (OEM) 提供了多個單端口即插即用PoE 802.3bt模塊配置，應(yīng)用于符合日本、歐洲和美國標準的60W中跨設(shè)備。單RJ45連接器支持10/100和1G速度，可提供60W功率。借助于現(xiàn)成的傳統(tǒng)支持和型號（如戶外現(xiàn)成PD-9501GCO IP67單端口PoE中跨），基礎(chǔ)設(shè)施可以輕松地整合到支持這些增強功能和優(yōu)勢的新結(jié)構(gòu)和現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中。此外，還可以使用多端口現(xiàn)成解決方案。PDS-408G PoE交換機等8端口PoE BT交換機最高傳輸速度達1G，可提供高達480W的功率。 設(shè)計人員可以使用Microchip的控制器設(shè)計集成以太網(wǎng)、USB、混合信號設(shè)備，甚至利用以太網(wǎng)設(shè)計經(jīng)驗，將PoE優(yōu)勢融入到PD69208以太網(wǎng)IC等PoE供電交換機中（圖3）。PD70xx和PD-Imxx PoE開發(fā)工具等開發(fā)套件可幫助不了解這項新技術(shù)的設(shè)計人員，以較低的成本和風(fēng)險快速地進行測試、評估和開發(fā)。
圖3: 借助于供電交換機和隔離電路便可輕松添加符合802.3bt規(guī)范的以太網(wǎng)供電系統(tǒng) （圖源：Microchip） 結(jié)論 有線以太網(wǎng)為越來越多的受電設(shè)備提供了安全可靠的連接。自2003年采用第一個PoE標準以來，PoE的使用量迅速增加，并擴展到了新的應(yīng)用領(lǐng)域。影響PoE在新應(yīng)用中使用情況的主要限制因素是可用功率的大小。雖然15.4W的電源足以滿足大多數(shù)IP電話和802.11a/b/g接入點的需要，但不能滿足支持額外設(shè)備的更高功率需求，如PTZ安全攝像頭、信息亭、POS終端、瘦客戶端、802.11ac和802.11ax接入點、小電池和連接的LED照明。新一代標準IEEE802.3bt可通過四對CAT5e及更高級別的電纜提供90W的功率。 Microchip的mPoE技術(shù)利用獨特設(shè)計的算法，無縫高效地為有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供電。這項技術(shù)在支持所有IEEE-PoE標準的同時，實現(xiàn)了與暫行標準設(shè)備的向后兼容性。mPoE同時支持PoE 1、PoE 2、PoE+、IEEE 802.3af/at/bt、傳統(tǒng)af/at、12.5K、UPoE、Class 4 60W和PoH標準。這種多功能技術(shù)能夠靈活快速地進行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計升級，以滿足不斷變化的業(yè)務(wù)需求。 文章來源：貿(mào)澤電子 作者簡介：Jon Gabay擁有電氣工程專業(yè)背景，曾就職于國防、商業(yè)、工業(yè)、消費、能源和醫(yī)療公司，擔(dān)任過設(shè)計工程師、固件編碼師、系統(tǒng)設(shè)計師、科學(xué)家和產(chǎn)品開發(fā)人員。作為一名替代能源研究者和發(fā)明家，在2004年之前他曾成立并運營了一家專注于自動化技術(shù)的公司 - Dedicated Devices。此后，他一直從事著技術(shù)研發(fā)工作，并撰寫了多篇文章，為新一代工程師和學(xué)生提供了多種參考資源 |
