以太網供電 (PoE) 是為了響應供電設備 (PD) 之間快速、經濟高效的網絡通信需求而發展起來的。電氣與電子工程師協會 (IEEE) 制定了各項安全標準，為互聯設備提供支持。自2003年以來，IEEE已經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據（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。這種巧妙的技術可以讓每對雙絞線產生電壓差， 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備，如電動攝像機、應急照明源、通風口執行器、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并不是第一個網絡供電技術。早在幾十年前，基于RS-232的網絡方案便開始使用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控的位置都能連接電源，比如 埋入建筑物中的傳感器和執行器可能位于爬行空間、閣樓、內部通風口，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，緊急照明等關鍵系統在主電源斷電時，仍然可以使用PoE電源繼續工作。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，還適用于攝像頭、IP電話和無線局域網的接入點。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用提供了可能，現在更是可用于聲音和警報系統。 最新的IEEE 802.bt標準于2018年獲得批準并獲得了廣泛關注，其中802.3bt 3類設備的功率將達到60W，802.3bt 4類設備的功率甚至將達到90W。此標準不僅支持單端口端點應用，還支持遠程多端口實現，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。 802.bt PoE可滿足USB-3C需求 PoE轉USB-3C接口隨著最新PoE和USB標準的出現逐漸流行起來。這可以讓筆記本電腦、平板電腦和更復雜的用戶界面連接到有線網絡，在供電的同時傳輸數據。 這項技術的優勢并不僅限于此。有線PoE端口與USB-3C端口之間的接口可以改變數據流構建方式，甚至在住宅和公寓中也可以做到。盡管Wi-Fi很容易實現這一功能，但試圖爭奪同一空間的人員和設備越多，就可能會產生延遲，甚至導致性能下降。將流媒體電視等大數據源從Wi-Fi移除，便可以提高公寓樓等流量嚴重擁堵區域的可用帶寬。借助于有線USB-3C端口，可為手持設備、固定功能單元（如全屋A/V分配用戶界面）、云和物聯網設備提供更多充電器端口。 許多建筑物已經安裝了以太網線路、交換機甚至是路由器。使用互聯網和云連接、重新構建數據流乃至沿用舊系統，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。如果一臺設備符合當前標準，并且與舊系統向后兼容，那么網絡就可以對數據流和系統性能進行優化。 Microchip mPoE產品線 Microchip的多以太網供電 (mPoE) 技術能夠無縫高效地為有線網絡設備供電，成為了以太網應用的理想解決方案。利用獨特設計的算法，mPoE實現了與暫行設備的向后兼容性，并支持所有IEEE® PoE標準， Microchip mPoE堪稱傳統網絡設備的優選解決方案，如IP電話、無線接入點 (WAP)、IP監控攝像頭、5G小蜂窩、LoRa®網關、LED燈具、門禁終端和其他物聯網設備。 設計靈活、可擴展、性能可靠、經得起未來考驗并能夠適應業務增長的網絡至關重要。隨著業界逐漸開始采用新一代PoE技術來通過單個以太網電纜管理數據和電源，在單個以太網基礎設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。Microchip的供電設備 (PSE) 芯片組采用mPoE技術，因此能夠支持符合暫行標準和IEEE標準的設備在同一網絡上協同工作。PoE注入器/中跨和PoE交換機采用了這項獨特的技術，允許在任何網絡中快速簡單地部署Microchip mPoE，而無需更改現有交換機或布線。Microchip mPoE解決了不同PoE標準和傳統解決方案之間的互操作性問題，提供了一個國際性網絡供電標準。 Microchip mPoE同時支持PoE 1、PoE 2、PoE+、IEEE 802.3af/at/bt、傳統af/at、12.5K、UPoE、Class 4 60W和PoH標準。這項創新技術能夠靈活快速地進行網絡設計升級，以滿足業務需求。Microchip mPoE為現在乃至未來的物聯網網絡供電提供了所必需的可擴展性和互操作性。 特色產品 Microchip為原始設備制造商 (OEM) 提供了多個單端口即插即用PoE 802.3bt模塊配置，應用于符合日本、歐洲和美國標準的60W中跨設備。單RJ45連接器支持10/100和1G速度，可提供60W功率。借助于現成的傳統支持和型號（如戶外現成PD-9501GCO IP67單端口PoE中跨），基礎設施可以輕松地整合到支持這些增強功能和優勢的新結構和現有結構中。此外，還可以使用多端口現成解決方案。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。 設計人員可以使用Microchip的控制器設計集成以太網、USB、混合信號設備，甚至利用以太網設計經驗，將PoE優勢融入到PD69208以太網IC等PoE供電交換機中（圖3）。PD70xx和PD-Imxx PoE開發工具等開發套件可幫助不了解這項新技術的設計人員，以較低的成本和風險快速地進行測試、評估和開發。
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規范的以太網供電系統 （圖源：Microchip） 結論 有線以太網為越來越多的受電設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，并擴展到了新的應用領域。影響PoE在新應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IP電話和802.11a/b/g接入點的需要，但不能滿足支持額外設備的更高功率需求，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技術利用獨特設計的算法，無縫高效地為有線網絡設備供電。這項技術在支持所有IEEE-PoE標準的同時，實現了與暫行標準設備的向后兼容性。mPoE同時支持PoE 1、PoE 2、PoE+、IEEE 802.3af/at/bt、傳統af/at、12.5K、UPoE、Class 4 60W和PoH標準。這種多功能技術能夠靈活快速地進行網絡設計升級，以滿足不斷變化的業務需求。 文章來源：貿澤電子 作者簡介：Jon Gabay擁有電氣工程專業背景，曾就職于國防、商業、工業、消費、能源和醫療公司，擔任過設計工程師、固件編碼師、系統設計師、科學家和產品開發人員。作為一名替代能源研究者和發明家，在2004年之前他曾成立并運營了一家專注于自動化技術的公司 - Dedicated Devices。此后，他一直從事著技術研發工作，并撰寫了多篇文章，為新一代工程師和學生提供了多種參考資源 |
