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以太網(wǎng)供電 (PoE) 連接系統(tǒng)由 IEEE 802.3 標(biāo)準(zhǔn)定義，提供了一種以單一一體化以太網(wǎng)電纜同時給機器零部件提供數(shù)據(jù)和電力的方便方式 。有關(guān) PoE 的原理和結(jié)構(gòu)入門介紹，請參看 2013 年 Digi-Key 文章以太網(wǎng)供電介紹。 如今 PoE 已經(jīng)出了三個標(biāo)準(zhǔn)子類： · PoE 替代方案 B 使用單獨的電線來傳輸數(shù)據(jù)和電源。具體說來，就是這個 PoE 子類規(guī)定了四對雙絞線 Cat-5 以太網(wǎng)電纜的使用——兩對用于傳輸數(shù)據(jù)，兩對用于傳輸電力。因此，PoE 替代方案 B 的安排只能支持最高 100 Mbps 的數(shù)據(jù)速率 (100BASE-TX)——即使使用了額定規(guī)格達(dá)到千兆位以太網(wǎng)的電纜。 · 備選方案 A 的數(shù)據(jù)速率也被限制在 100Mbps，但使用兩個同樣的線對進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和供電。這意味著 PoE 替代方案 A 的安排與包含兩對雙絞線的以太網(wǎng)電纜以及完整 Cat-5 四線對電纜兼容。 · 4PPoE 使用所有四對雙絞線來傳輸功率，因此可以提供更高的電流。這些雙絞線還能以千兆位以太網(wǎng)及以上級網(wǎng)絡(luò)的最高數(shù)據(jù)速率進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。 
圖 1：這是以太網(wǎng)供電 (PoE) 裝置的一種布線變型。（圖片來源：Design World） 這三種主要標(biāo)準(zhǔn)通常簡稱為模式 A、模式 B 和四對 PoE。每種模式都可采用不同的引腳配置。但無論如何變化，任何用電設(shè)備 (PD) 都必須能夠接受模式 A 和模式 B 的連接。 最終，是 PoE 系統(tǒng)的供電設(shè)備（有時簡稱 PSE）決定使用哪種模式，可能只支持一種模式，也可能支持多種模式。PD 可以通過供電線對之間的電阻來指示其與 PoE 的兼容性。固定 25-kΩ 電阻表示一般符合標(biāo)準(zhǔn)，而變化電阻可用于要求特定的供電模式。
圖 2：MAX5969A/MAX5969B IC 安裝在 PoE 用電設(shè)備 (PD) 組件中。這款符合 IEEE 802.3af/at 標(biāo)準(zhǔn)的 IC 提供了具有檢測和分類簽名的 PD，以及具有浪涌電流控制的隔離電源開關(guān)。（圖片來源：Maxim Integrated） 差分信令和支持的功率容量 以太網(wǎng)電纜利用差分信令在雙絞線上傳輸數(shù)據(jù)。這意味著雙絞線中的每根線都攜帶相同的信息，這樣信號接收設(shè)備就可以測量兩根線之間的電壓差。這種安排比簡單地跟蹤單個導(dǎo)線上相對于地的電壓的設(shè)計要可靠得多，因為這些設(shè)計可以檢測和拒絕任何影響電纜的電磁干擾 (EMI)。PoE 使用雙絞線也意味著可以提高線對中電壓來傳輸功率，而不會對電纜中攜帶的數(shù)據(jù)信號產(chǎn)生負(fù)面影響。
圖 3 ：各種 PoE 安排均采用雙線對和 Cat-5 四線對以太網(wǎng)電纜。一個主要 PoE 好處是只需要鋪設(shè)一條電纜來連接 PoE 設(shè)備。（圖片來源：Getty Images） 隨著 PoE 標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，可以傳輸?shù)墓β室苍谠黾印＿@些都是四代 PoE 或類型的代表特征。 · 原有的 1 型 PoE 支持最高 13W 的功率傳輸，電壓范圍為 37 至 57 V，一般情況下足以滿足無線接入點和門禁面板等設(shè)備的需求。 · 2 型或 PoE+ 支持最高 25 W 的功率傳輸，電壓范圍為 42 至 57 V。在這種功率水平下，還可以支持安全攝像頭、RFID 讀取器和報警系統(tǒng)等設(shè)備。 · 3 型則支持最高 51 W 的功率傳輸，電壓范圍為 42 至 57 V，這足以為筆記本電腦和控制面板供電。 · 4 型支持最高 71 W 的功率輸送，電壓范圍為 41 至 57 V，特別適用于為 LED 照明供電，實現(xiàn)無市電智能照明。 對于 1 型的最大電纜電阻是 20 Ω，但后幾代的高電流將其限制在 12.5 Ω。 PoE 裝置中的常見網(wǎng)絡(luò)組件 用于構(gòu)建 PoE 網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備包括： · PoE 交換機，是指在其端口上提供 PoE 的網(wǎng)絡(luò)交換機。它們是擴(kuò)展 PoE 網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)件——通常在大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)中充當(dāng) PSE。 · PoE 供電器，將電力添加到無電源的以太網(wǎng)電纜上。它們可以集成到設(shè)計中，為非 PoE 網(wǎng)絡(luò)增加電源。例如，考慮一個系統(tǒng)，其中一個非 PoE 網(wǎng)絡(luò)交換機將某個設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)。如果目標(biāo)是通過其以太網(wǎng)電纜為該設(shè)備供電，安裝人員可以將電纜從網(wǎng)絡(luò)交換機插入 PoE 供電器，然后用第二條電纜將供電器連接到該設(shè)備。供電器需要自己的電源。 · PoE 分路器，將電源和數(shù)據(jù)從 PoE 電纜中分開，允許非 PoE 兼容設(shè)備使用單獨的輸入進(jìn)行供電。分路器可以視為一個反向的供電器。
圖 4：這款 PoE 分路器（更多信息請參見 Phihong PTM）可以在選定的 IEEE802.3 系統(tǒng)上提供最高 45 W 的功率，具有過流以及過壓保護(hù)功能。（圖片來源：Phihong USA） · PoE 集線器，本質(zhì)上是一堆供電器。多根非電電纜插在一邊，然后另一邊插入用電電纜。 · PoE 擴(kuò)展器，能夠讓以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的工作范圍超出正常的 100 米范圍。 PoE 應(yīng)用實例 能夠通過單一電纜進(jìn)行供電和傳輸數(shù)據(jù)對于許多應(yīng)用來說是不可或缺的，因為它簡化了自動化功能并降低了成本。事實上，PoE 在沒有電源的地方特別有用。更重要的是，由于涉及的電壓較低，PoE 電纜的安裝不需要電工。如果替代方案只是安裝額外的電源插座，那么就可以節(jié)省大量成本。它也可以使用設(shè)施中已有的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)或電話線實現(xiàn) PoE。 因為電壓很低，所以系統(tǒng)比較安全。這也意味著不需要管道和接地外殼...從而進(jìn)一步降低了安裝成本。最大電壓保持在安全范圍內(nèi)，PSE 在全功率供電前會發(fā)出一個 10V 的測試電流。只有在 PD 上檢測到 25 Ω 電阻時，才會施加全電壓。這樣可以防止連接設(shè)備受損。 當(dāng)需要更改時，更換以太網(wǎng)連接設(shè)備和交換電纜相對容易。只需要技術(shù)人員將新設(shè)備的線纜插入網(wǎng)絡(luò)交換機即可。與靠交流電運行的自動化機器部分相比（在某些情況下，需要在工作時隔離整個自動化樓層），PoE 是即插即用的。這意味著可以在網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)運行時進(jìn)行更改。它還可以很容易地采用設(shè)備使用的數(shù)據(jù)來控制電力進(jìn)入特定設(shè)備。這種開關(guān)進(jìn)入設(shè)備的電力的能力可以大大降低功耗。 考慮這樣一個 PoE 應(yīng)用：PoE 照明系統(tǒng)是一個越來越普及的應(yīng)用，具有廣泛的適用性。它們涉及帶有傳感器和照明控制的 LED 燈，通過以太網(wǎng)電纜和開關(guān)連接。其中一個用途是在倉庫設(shè)施中模擬自然日光周期，以改善工人的健康、舒適度和生產(chǎn)力。通過整合運動傳感器和運行在 PoE 控制器上的預(yù)測算法，可以最有效地利用燈光，以節(jié)約能源和削減運營成本。 PoE 的另一個比較新的應(yīng)用是電機。集成 PoE 電機可以減少分立自動化器件所需的布線量，因為它們消除了電機和外部運動控制器之間的專用反饋電纜的要求。在將驅(qū)動器集成到電機外殼中的裝置中，電機可以簡單地通過一根以太網(wǎng)電纜接收控制命令和電力。這減少了總的安裝量，同時簡化了安裝過程。 這種集成式 PoE 就緒型電機可以通過以太網(wǎng)數(shù)據(jù)連接接收運動控制程序或?qū)崟r命令。 結(jié)語 以太網(wǎng)供電 (PoE) 對于需要電力和數(shù)據(jù)連接的設(shè)備非常有用。它降低了安裝成本，帶來了設(shè)計上的便利，而且比電源和數(shù)據(jù)分開的連接更安全、更可靠。有兩種類型的設(shè)備在增加使用 PoE： · 像燈具這樣傳統(tǒng)上只需要電的設(shè)備...卻越來越多地當(dāng)作依靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹悄茉O(shè)備而銷售，實現(xiàn)了更新、更先進(jìn)的功能。 · 諸如電機之類組件，已經(jīng)開始利用 PoE 的容量增加，將之作為一種經(jīng)濟(jì)、安全、便捷的電源和數(shù)據(jù)連接選擇。 難怪 PoE 已經(jīng)迅速成為消費品以及智能建筑和機器自動化利用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 功能的核心技術(shù)。 來源：Digi-Key 作者：Jody Muelaner |
