导言
以太网供电 (PoE) 技能日益盛行和成熟，因而供电设备 (PSE) 和受电设备 (PD) 开发人员热切期望跟随下一波 IEEE 潮流，开端经过以太网电缆供给更大功率，也就家常便饭了。不过，就像许多行业标准相同，IEEE PoE 标准的终究确认常常远远滞后于商场所需。IEEE PoE 特别小组的最新时刻表显现，71W 802.3bt 标准直到 2018 年头都不会准备就绪。从技能视点而言，这样的等候时刻太长了，等候这么久意味着很简略错失商机或商场时机。那么，在这种状况下，PSE 和 PD 开发人员应该怎么办? 没什么可说的，当然是现在就开端规划和制作设备!想让产品首先进入 802.3bt 商场的开发人员今日有ADI公司的 LT4295 IEEE 802.3bt PD 操控器可用，该操控器契合标准草案 2.0 版要求。
功率越大，潜力越大
果然如此，IEEE PoE 特别小组和开发人员的关注点一向落在终究为 PD 供给多大功率上。2003 年，IEEE PoE 特别小组在开端的 IEEE 802.3af PoE 标准中规则，向 PD 输入端的 RJ-45 插座供给约 13W 功率。尔后，商场不断要求更大功率。因而在 2009 年，IEEE PoE 特别小组修订了标准，发布了 IEEE 802.3at (也称为 PoE+)，将最大 PD 功率级进步到 25.5W。到今日，人们估计，现在正在制定中的修订版 IEEE 802.3bt 草案标准 2.0 (也称为 PoE++ 或 4PPoE)，将为 PD 供给高达 71W 功率。
有了更大的功率，开发人员就可以十分简略地添加更多功用并晋级已有产品。以安防摄像头为例，这种运用一向跟着 PoE 标准的修订而不断演化。在仅有 13W 功率可用时，开端的 PoE 供电安防摄像头仅是简略的停止体系。可是，当 802.3at 分配了 25.5W 功率今后，就有了更大功率来驱动多种嵌入式电动机，然后使安防摄像头可以供给上下、左右移动和变焦功用。现在，因为可以运用 802.3bt 的 71W 功率，所以具有上下、左右移动和变焦功用的安防摄像头还可以集成电扇和加热组件，以支撑在极点温度下运转。在有些状况下，更高的 PoE 功率级有或许助力翻开全新商场。例如，传统 LED 照明设备制作商或许只出产安装在天花板上、用墙上开关操控的照明灯，可是现在，它们可以出产支撑 PoE 的产品，这将有助于为智能家居或智能修建发明时机。不管更大的功率是否促进了终究产品的演化或彻底改动，很显然的是，PoE 标准的每一次修订都带来了更大的商场潜力。
对 PSE-PD 链路的改动
正如您或许现已猜到的那样：4PPoE 代表“4 线对 PoE”，因为 802.3bt 标准运用以太网电缆中的一切 4 根双绞线以完成长达 100m 的功率传输;在较旧的 PoE 标准中，4 线对功率运送是不兼容的。图 1 示出了 IEEE 802.3bt PSE-PD 链路的典型方框图。电缆布线要求仍然悬而未决，可是电缆布线委员会和制作商正在猜想：802.3bt 将要求至少选用 Category 5E 电缆，旨在支撑添加的功率水平并以 10GBASE-T (10Gbit/s 以太网数据速率) 运作。在任何场合中，因为咱们现在逐渐到达以太网电缆的电流处理极限，因而或许要留心从前被忽视的电缆布线体系功用特征。
图 1：IEEE 802.3bt PSE-PD 链路的典型方框图
802.3bt PSE CONTROLLER：802.3bt PSE 操控器
DATA PAIR：数据传送线对
SPARE PAIR：备用线对
802.3bt PD CONTROLLER：802.3bt PD 操控器
DC/DC CONVERTER：DC/DC 转换器
802.3bt 引入了两种新式 PD 拓扑：单特征和双特征。单特征 PD 是在两个线对 (pairset) 之间共用相同的检测特征、分级特征和坚持功率特征 (MPS) 的 802.3bt PD，而双特征 PD 则是在两个线对之间具有独立特征的 802.3bt PD。毫无疑问，新的 802.3bt 规划将趋向于选用较为简略和更具本钱效益的单特征拓扑，该拓扑仅需求单个 PD 接口。双特征 PD 需求两个并行 PD 接口 (每个线对各用一个)，来自两个 PSE 的功率在每个 PD 接口之后相加。例如，双特征拓扑实质上选用两个 25.5W PD 以构成单个 51W PD，这是一种本钱有或许高达单特征 51W PD 之两倍的杂乱解决计划。
802.3bt 检测进程已被扩展到不只可以区分所衔接的 PD 是契合 802.3 标准的 PD，并且还可确认衔接的是单特征 PD 仍是双特征 PD。正因为如此，检测功用现在运用 “衔接查看” (Connection Check) 进行了扩大，以确认单特征或双特征 PD 装备。
802.3bt 标准引入了四种新的高功率 PD 分级 (Class)，然后使单特征类别的总数到达 9 个，如表 1 所示。Class 5~8 关于 PoE 标准而言是新的，并转化为 40.0W 至 71.0W 的 PD 功率水平。PSE 仍然可挑选运用物理层 (即：用于 71W 的 5 事情分级) 或数据链路层 (即：链路层发现协议，LLDP) 进行 PD 的分级，并且 PD 仍然必需可以支撑两种分级计划以与标准相符。别的，802.3bt 还可以完成物理层分级的一种任选扩展 (称为 “Autoclass”)，在此扩展中一个 802.3bt PSE 丈量一个衔接 PD 的实践最大汲取功率。举个比方，这种便当的功率办理功用答应 PSE 把剩下的功率分配给附加的灯泡 (假如它知道某个特定灯泡所汲取的功率低于其分级功率)。
表 1：IEEE 802.3bt PD 分级和功率水平
关于那些需求 PD 在深度睡觉形式之用户，他们将很快乐地发现：802.3bt 标准提出了坚持功率特征 (MPS) 的一种较低功率版别，被称为“低 MPS”。依据较旧的 PoE 标准，PD 有必要以 32% 的占空比吸收一个小的 DC 电流，旨在奉告 PSE 把 PD 坚持在接通状况。可是，这种相对较高的占空比在某些运用中会敏捷成为一项担负，比方：当您考虑新的“高效节能型”修建标准时。现在，802.3bt PD 仅需以 ~2% 的占空比坚持一个小的 DC 电流，因而大幅度地减小了待机电流。
表 2 汇总了 802.3bt PD 的类型 (Type) 和特性。您或许现已了解了 Type 1 和Type 2 PD，它们分别由 802.3af 和 802.3at 标准提出，并且一般映射到一种或多种共同的分级 (功率水平)。可是，802.3bt 的新式 Type 3 和 Type 4 PD 就不是那么简略了。正如可从“PD 分级”栏看到的那样，除了 Class 0 之外，Type 3 PD 包括和扩展了 Type 1 和 Type 2 PD 中的分级。类似地，Class 5 被 Type 3 单特征和 Type 4 双特征 PD 所选用。此外，从图 2 可知，一个 Class 5 单特征 PD 仅被分配了 40W，而一个 Class 5 双特征 PD 则被分配了 2 x 35.5W;在双特征 PD 中会使状况愈加糟糕，因为每个线对独登时作业，每个线对有或许处于不同的分级，例如：第一个线对上的 Class 1 (3.84W) 和第二个线对上的 Class 2 (6.49W) 形成了一个双特征 Class 1.2 (10.3W) PD。跟着双特征 PD 的一切此类分级堆叠和非标准功率水平的激增，重要的是开发人员和用户等不再把 PD 类型与 PD 分级同等起来，也不再把 PD 分级与 PD 功率水平视为同义。作为代替，明确地辨认 PD 的特征拓扑和分级、并慎重地查看 PD “类型” 的实在意义对每个人都将是最有利的。
表 2：IEEE 802.3bt PD 类型和特性概要
显而易见，802.3bt 可向后兼容 802.3at 和 802.3af。一个较低功率 802.3at 或 802.3af PD 可衔接至一个较高功率 802.3bt PSE，这不会有任何问题。并且，当状况反过来的时分，即一个较高功率 802.3bt PD 衔接至一个较低功率 802.3at 或 802.3af PSE，PD 只需可以作业在各自的较低功率状况即可，这被称为“降级”。假如 PD 疏忽降级并作业在其最高功率状况，则高耗电的 PD 将导致 PSE 重复地接通，到达其电流限值，然后关断。这实践上使 PSE 发生低频寄生振荡。因而，“降级”是 802.3at 和 802.3af 标准所要求的，但惋惜的是在许多实施计划中被忽视了。
尽或许地运用一切的可用功率
高功率 PD 规划最重要的方面一般是本钱和功率，这在很大程度上遭到挑选用于完成 PD 接口之 IC 的影响。此外，从事空间受限型规划的开发人员还痛苦地意识到怎样约束 PD 的尺度只会成为更大的应战，原因是较高的功率水平需求运用较大的分立组件和较大的散热器。为此，ADI供给了三款专为完成 802.3bt PD 功用之最大化、或许更重要的是可简化作业任务而特别规划的 %&&&&&%。图 2 示出了具有一个辅佐输入的高功率单特征 802.3bt PD 接口的简化方框图。该解决计划具有高于 94% 的端到端 (RJ-45 输入至 PD 负载) 功率，并可在 -40°C 至 125°C 的温度规模内作业。
图 2：具辅佐输入的高功率 IEEE 802.3bt 单特征 PD 接口的简化方框图
AUX INPUT：辅佐输入
DC TO 600Hz：DC 至 600Hz
DATA PAIRS：数据线对
SPARE PAIRS：备用线对
IDEAL DIODE BRIDGE CONTROLLER：抱负二极管桥式操控器
ŸMAXIMIZES POWER EFFICIENCY：最大极限进步电源功率
ŸREDUCES HEAT, ELIMINATES THERMAL DESIGN PROBLEMS：削减热量，消除热量规划问题
ŸDC TO 600Hz：DC 至 600Hz
Ÿ9V TO 72V OPERATING VOLTAGE RANGE：9V 至 72V 作业电压规模
ŸIQ = 1.5mA (TYPICAL)：IQ = 1.5mA (典型值)
FORWARD OR FLYBACK DISCRETES：正向或反激式分立电路
PD FORWARD/FLYBACK CONTROLLER：PD 正向 / 反激式操控器
ŸIEEE 802.3bt COMPLIANT：IEEE 802.3bt 兼容
ŸHIGH EFFICIENCY FORWARD OR NO-OPTO FLYBACK OPERATION：
高功率正向或无光耦合反激式运转
ŸSUPERIOR SURGE PROTECTION (100V)：超卓的浪涌维护 (100V)
ŸWIDE JUNCTION TEMPERATURE RANGE (-40°C TO 125°C)：宽的结温规模 (-40°C 至 125°C)
PoE DIODE BRIDGE CONTROLLER：PoE 二极管桥式操控器
ŸMAZIMIZED POWER EFFICEINCY：最大极限进步电源功率
ŸREDUCES HEAT, ELIMINATES THERMAL DESIGN PROBLEMS：削减热量，消除热量规划问题
ŸLESS THAN 800uA QUIESCENT OPERATING CURRENT：低于 800uA 静态作业电流
ŸFULLY COMPATIBLE WITH IEEE 802.3 DETECTION AND CLASSIFICATION：
与 IEEE 802.3 检测与分级彻底兼容
示于图 2 中 RJ-45 接口上的 LT4321 是一款抱负二极管桥操控器，其可代替两个二极管桥式整流器 (图 1)。LT4321 选用低功耗 N 沟道 MOSFET 桥以一起添加 PD 的可用功率并削减散热量。802.3bt 标准要求 PD 在其以太网输入端上可以承受任何极性的 DC 电源电压，这样 LT4321 可对来自数据线对和闲暇线对的电源进行滑润的整流并将其整合为极性正确的单个电源输出。因为电源功率进步实践上免除了散热要求，所以整体电路尺度和本钱得以下降。功率可下降 10 倍或更多，然后使 PD 可以坚持在分级功率预算之内，或许使 PD 可以添加功用。
在图 2 中坐落抱负二极管桥操控器之后的是 PD 接口的 “大脑中枢” LT4295，其为一款契合 802.3bt 标准的 PD 接口操控器，集成了一个高功率正激式或无光耦合反激式操控器。LT4295 运用一个集成型 25kΩ 特征电阻、高达 5 事情分级检测和一种单特征拓扑支撑一切 9 种 PD 分级和一切 4 种 PD 类型。除了供给更多的 PD 功率之外，使 LT4295 优于传统 PD 操控器的要素是其选用一个外部功率 MOSFET 以大幅度地下降整体 PD 散热量并完成电源功率的最大化，因为 802.3bt 的功率水平更高，因而这一点再次变得更为重要。这种新颖办法运用户可以依照运用的详细散热和功率要求挑选 MOSFET 尺度，然后答应选用导通电阻低至 30mΩ 的 MOSFET。
假如 802.3bt 的 71.0W 让您巴望取得更多的功率，则可寻求ADI LTPoE++ PSE 和 PD 操控器系列的协助，这些器材能供给高达 90W 的功率水平。LTPoE++ 标准选用了一种与 802.3bt 标准类似的分级计划，可使 LTPoE++ PSE 操控器与 LTPoE++ PD 操控器可靠地彼此通讯，一起坚持与 802.3at 和 802.3af 设备的互操作性。只需一根电缆，就能完成 LTPoE++ PD 在 LTPoE++ PSE 上的“即插即用”，一切的信号交流均运用硬件主动地处理，无需软件!。
最终，关于那些具有必需能支撑一个辅佐电源的 802.3bt PD (除了 PoE 以外，PD 还可挑选由一个电源适配器供电) 的用户，示于图 2 顶部的 LT4320 是一款 9V 至 72V 抱负二极管桥操控器，其选用低损耗 N 沟道 MOSFET 代替了全波桥式整流器中的悉数 4 个二极管，以显著地下降功率耗散并添加可用电压。因为电源功率的进步免除了粗笨和贵重的散热器，因而可减缩电源和墙上变压器的尺度。别的，经过简直消除热运转二极管桥中固有的两个完好二极管压降 (~1.2V，在 12V 时为 10%) 供给了额定的裕度 (然后添加了运用的储藏空间)，低电压运用亦能从中获益。
定论
尽管 IEEE 802.3bt 间隔最终敲定还有很长时刻，可是跟着这个标准的首要方面开端尘埃落定，开发人员现在就可以信心十足地为这个商场开发产品。802.3bt 标准的 PD 类型、拓扑和分级支撑较高的功率水平 (达 71.0W)，而新的 MPS 特征则在 PD 处于睡觉状况时支撑较低的待机功率。作为 PoE 技能的前驱和 IEEE 特别小组的活跃成员，ADI凭仗发布的 802.3bt 以及 LTPoE++ PD 和 PSE 操控器而继续地身处 PoE 技能的最前沿。是否运用这些可简化规划、最大极限进步电源功率、尽量减缩尺度和下降整体 BOM 本钱的 %&&&&&%，并首先成为 802.3bt 商场的供货商，这由像您自己相同精明博学的开发人员决议。
