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作者：Frederik Dostal，ADI電源管理專家 摘要 本文將介紹如何通過單對數(shù)據(jù)線傳輸電力。通過新型單對以太網(wǎng)供電(SPoE)可以遠(yuǎn)距離傳輸電力和數(shù)據(jù)。本文將說明系統(tǒng)設(shè)置以及如何為電纜供電。本文將介紹支持此類SPoE解決方案的架構(gòu)和獨(dú)立集成電路。 遠(yuǎn)距離傳輸電能（例如在工廠內(nèi)）并非易事。當(dāng)然，電工可以在制造廠的任何位置將設(shè)備與電網(wǎng)連接。然而，這非常耗時(shí)且成本很高。 多年來，以太網(wǎng)供電(PoE)一直都是獨(dú)立電網(wǎng)連接的替代方案。借助PoE，可以向設(shè)備提供高達(dá)71 W的功率（傳輸距離達(dá)到100米）。PoE使用Cat 5和更高規(guī)格的雙絞線電纜，支持許多已布設(shè)以太網(wǎng)電纜的應(yīng)用。 一種名為SPoE的PoE技術(shù)也適用于雙線電纜，提供了一種新選擇。利用SPoE，通過一根雙線電纜就能傳輸高達(dá)52 W的功率。傳輸距離可長達(dá)1公里。許多工廠已將雙線電纜用于4 mA至20 mA應(yīng)用。同樣可輕松用于SPoE。如果沒有現(xiàn)有的布線，即使沒有電工的幫助，也可以輕松添加新布線。 與PoE一樣，SPoE既可傳輸數(shù)據(jù)，也能傳輸電力。這一點(diǎn)很重要，因?yàn)檫h(yuǎn)程電子設(shè)備通常需要電源和數(shù)據(jù)連接。圖1顯示T1L PHY模塊的情況。 
圖1.SPoE系統(tǒng)可傳輸高達(dá)52 W的功率。 如果僅傳輸電能，為什么要使用SPoE技術(shù)？SPoE是一項(xiàng)IEEE標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)，與來自各種不同制造商的SPoE硬件兼容，提供全面的系統(tǒng)遙測（用于監(jiān)控能量傳輸狀態(tài)、檢測故障），并提供過壓保護(hù)和接地環(huán)路隔離。 SPoE解決方案需要一個(gè)供電設(shè)備(PSE)控制器和一個(gè)受電設(shè)備(PD)控制器，前者是一種通過雙線電纜傳輸電能的電路，后者從雙線電纜接收能量。圖1所示為點(diǎn)對點(diǎn)連接。也可以進(jìn)行星形和菊花鏈連接。如果使用現(xiàn)有的電纜，則可以減少電路重新布線所需的成本和工作量。 PSE控制器通常是為多個(gè)通道（電纜）設(shè)計(jì)的。這對于為多個(gè)遠(yuǎn)程器件（即傳感器）供電的系統(tǒng)至關(guān)重要。例如，ADI公司的LTC4296-1可以為五個(gè)負(fù)載供電（圖2）。每條供電線可長達(dá)1000米。
圖2.LTC4296-1 SPoE PSE控制器適合驅(qū)動(dòng)多達(dá)五個(gè)通道。 圖3顯示采用LTC9111的PD接收器電路的方框圖。通過雙線電纜供電。PD電路負(fù)責(zé)對線路傳輸進(jìn)行分類和監(jiān)控。通過分類確定電能傳輸?shù)墓β实燃墶Ｈ绻\(yùn)行的電氣設(shè)備需要24 V或55 V以外的電壓，則需要使用額外的DC-DC轉(zhuǎn)換器。
圖3.下游配備DC-DC轉(zhuǎn)換器的PD。 除了SPoE，還有數(shù)據(jù)線供電(PoDL)技術(shù)。這兩種技術(shù)非常相似。SPoE的工作電壓為24 V或55 V，橋接距離可達(dá)1000米，而PoDL用于短距離（15米或40米）系統(tǒng)，工作電壓為12 V、24 V或48 V。PoDL主要用于汽車領(lǐng)域和類似應(yīng)用（如建筑設(shè)備）。SPoE主要用于工業(yè)環(huán)境。 借助一些巧妙的方式，即可通過雙線電纜安全供電。這樣就能實(shí)現(xiàn)大功率應(yīng)用（如邊緣智能），重用現(xiàn)有的工業(yè)設(shè)施布線還可降低成本。 關(guān)于作者 Frederik Dostal是一名擁有20多年行業(yè)經(jīng)驗(yàn)的電源管理專家。他曾就讀于德國埃爾蘭根大學(xué)微電子學(xué)專業(yè)，并于2001年加入National Semiconductor公司，擔(dān)任現(xiàn)場應(yīng)用工程師，幫助客戶在項(xiàng)目中實(shí)施電源管理解決方案，進(jìn)而積累了不少經(jīng)驗(yàn)。在此期間，他還在美國亞利桑那州鳳凰城工作了4年，擔(dān)任應(yīng)用工程師，負(fù)責(zé)開關(guān)模式電源產(chǎn)品。他于2009年加入ADI公司，先后擔(dān)任多個(gè)產(chǎn)品線和歐洲技術(shù)支持職位，具備廣泛的設(shè)計(jì)和應(yīng)用知識，目前擔(dān)任電源管理專家。Frederik在ADI的德國慕尼黑分公司工作。 |
