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新規(guī)范，新功能，看PoE如何供電智能樓宇

發(fā)布時(shí)間：2020-10-13 責(zé)任編輯：wenwei

【導(dǎo)讀】大多數(shù)辦公樓都有一個(gè)現(xiàn)有的以太網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，帶有集中式網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜配備有電池供電的UPS（不間斷電源系統(tǒng)），以便在停電期間維持重要的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的運(yùn)行。以太網(wǎng)供電(PoE)為智能樓宇供電提供許多好處。
 
PoE聯(lián)接允許IT部門(mén)有選擇地給距離網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜最遠(yuǎn)100米的關(guān)鍵電子設(shè)備（如安全攝像頭）供電。為了進(jìn)一步降低成本，PoE安裝不需要電工，同時(shí)又符合國(guó)際安全標(biāo)準(zhǔn)。電源和數(shù)據(jù)的結(jié)合使照明、安防、標(biāo)牌等應(yīng)用變得更加智能；而當(dāng)戰(zhàn)略位置遠(yuǎn)離電源插座時(shí)，Wi-Fi性能也得到增強(qiáng)。
 
2018年10月，IEEE新的PoE規(guī)范(IEEE802.3bt)獲得批準(zhǔn)，提供了對(duì)高達(dá)90 W功率的支持，以及包括Autoclass在內(nèi)的額外功能。
 
IEEE 802.3bt支持高達(dá)90 W的功率，與之前的標(biāo)準(zhǔn)相比有了顯著的提高，為更高功率的應(yīng)用打開(kāi)了大門(mén)，包括智能樓宇內(nèi)的互聯(lián)照明和標(biāo)識(shí)。
 
本篇文章將概述PoE系統(tǒng)，并重點(diǎn)介紹IEEE 802.3bt提供的新功能。
 
新規(guī)范，新功能，看PoE如何供電智能樓宇
圖1. IEEE智能樓宇應(yīng)用規(guī)范
 
PoE 拓?fù)?/div>
 
一個(gè)PoE系統(tǒng)非常簡(jiǎn)單。PoE網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)是供電設(shè)備(PSE)，通過(guò)以太網(wǎng)電纜(通常為CAT5)為一個(gè)PoE設(shè)備(PD)供電。
 
新規(guī)范，新功能，看PoE如何供電智能樓宇
圖 2. 基本PoE 拓?fù)?/div>
 
2對(duì)電源對(duì)比4對(duì)電源
 
IEEE 802.3bt與以前的PoE規(guī)范的一個(gè)主要區(qū)別是，新標(biāo)準(zhǔn)使用了RJ45連接器的全部四對(duì)，允許傳輸?shù)墓β蚀蟠笤黾印?02.3bt規(guī)范將線對(duì)類(lèi)型分為八個(gè)不同的類(lèi)別(classes)。
 
●   從供電設(shè)備(PSE)的角度來(lái)看，每個(gè)PoE 2 class (5-8)是一個(gè)15 W切片，
●   而從PD的角度來(lái)看，每個(gè)PoE 2 class是11 W的切片。
 
更精細(xì)的classes與類(lèi)型切片通過(guò)向接的PD提供各種功率來(lái)優(yōu)化多端口PSE的能效，尤其是當(dāng)聯(lián)接的PSE端口數(shù)量增加時(shí)。
 
新規(guī)范，新功能，看PoE如何供電智能樓宇
圖3. 2對(duì)電源對(duì)比4對(duì)電源
 
Autoclass和電源能效
 
一旦一個(gè)PSE連接到一個(gè)PD，它就會(huì)通過(guò)測(cè)量該P(yáng)D提出的25 kΩ下拉電阻來(lái)識(shí)別其檢測(cè)特征值。然后，該P(yáng)D在最多五個(gè)Class Events/Mark Events期間從PSE產(chǎn)生其要求的class 特征值（功率要求）。
 
IEEE 802.3bt規(guī)范引入了一個(gè)新的功能，稱為Autoclass。在1.2秒的窗口內(nèi)，當(dāng)該P(yáng)SE學(xué)習(xí)了該P(yáng)D的分類(lèi)，并且PD上電并打開(kāi)后，PD將吸收其最大電流。然后，PSE測(cè)量該電流，根據(jù)PD分類(lèi)增加一些余量，這就成為該特定PD的最終分配功率。
 
Autoclass有助于優(yōu)化PSE的功率分配。例如，一臺(tái)PSE網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)可能為8個(gè)802.3at端口加上4個(gè)802.3bt端口提供服務(wù)，共計(jì)600 W(30 W x 8 =240 W，加上90 W x 4 = 360 W)。
 
如果4個(gè)802.3bt PD中的2個(gè)各需要65 W，在沒(méi)有Autoclass的情況下，交換機(jī)將不得不為這兩個(gè)端口分配180 W(90 W x 2個(gè)端口)。
 
有了Autoclass，假設(shè)兩個(gè)bt PD的CAT5電纜長(zhǎng)度較短，并為每個(gè)端口增加1.75 W的余量，該P(yáng)SE網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)將為這兩個(gè)802.3bt端口分配約136.5 W（短電纜長(zhǎng)度下每個(gè)端口約66.5 W，加上每個(gè)端口的1.75 W余量=68.25 W/端口）。如此該P(yáng)SE網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)可以將節(jié)省下來(lái)的43.5 W(180 W-136. 5W)用于其他十個(gè)端口。
 
IEEE 802.3bt PD應(yīng)用框圖
 
下圖概述了高能效IEEE 802.3bt用電設(shè)備內(nèi)的元件。從左至右移動(dòng)，交流變壓器將以太網(wǎng)10/100/1000數(shù)據(jù)耦合到附近的處理器。
 
高效的GreenBridge™ 2 MOSFET方案可實(shí)現(xiàn)全波整流，同時(shí)比傳統(tǒng)硅二極管橋消耗更少的功率。符合IEEE 802.3bt標(biāo)準(zhǔn)的NCP1095控制器上的第7引腳提出了25 kΩ檢測(cè)下拉電阻。
 
引腳2和3按Class(電阻值)確定PD的功率需求，并在附加后的分類(lèi)事件中將其傳達(dá)給PSE。引腳6、8、9和10通過(guò)一個(gè)外部rsense和pass門(mén)共同控制浪涌和過(guò)電流保護(hù)(OCP)。
 
13、15和16引腳完成了與同伴處理器的三比特通信。引腳14 PGO引腳告訴一個(gè)下游DC-DC器件輸出正常指示。第4腳允許NCP1095從本地、輔助電源上電，第6引腳控制Autoclass功能以提高能效。
 
新規(guī)范，新功能，看PoE如何供電智能樓宇
圖 4. IEEE 802.3bt 用電設(shè)備(PD) 應(yīng)用圖
 
PoE的未來(lái)
 
通過(guò)提供高達(dá)90 W的功率以及分類(lèi)、Autoclass和MPS等新功能，IEEE 802.3bt將有助于為PoE的許多新的智能樓宇應(yīng)用打開(kāi)大門(mén)，包括互聯(lián)照明。
 
 
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