【導讀】大多數辦公樓都有一個(gè)現有的以太網(wǎng)基礎設施，帶有集中式網(wǎng)絡(luò )機柜配備有電池供電的UPS（不間斷電源系統），以便在停電期間維持重要的網(wǎng)絡(luò )設備的運行。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 )機柜最遠100米的關(guān)鍵電子設備（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)又符合國際安全標準。電源和數據的結合使照明、安防、標牌等應用變得更加智能；而當戰略位置遠離電源插座時(shí)，Wi-Fi性能也得到增強。
2018年10月，IEEE新的PoE規范(IEEE802.3bt)獲得批準，提供了對高達90 W功率的支持，以及包括Autoclass在內的額外功能。
IEEE 802.3bt支持高達90 W的功率，與之前的標準相比有了顯著(zhù)的提高，為更高功率的應用打開(kāi)了大門(mén)，包括智能樓宇內的互聯(lián)照明和標識。
本篇文章將概述PoE系統，并重點(diǎn)介紹IEEE 802.3bt提供的新功能。
圖1. IEEE智能樓宇應用規范
PoE 拓撲
一個(gè)PoE系統非常簡(jiǎn)單。PoE網(wǎng)絡(luò )交換機是供電設備(PSE)，通過(guò)以太網(wǎng)電纜(通常為CAT5)為一個(gè)PoE設備(PD)供電。
圖 2. 基本PoE 拓撲
2對電源對比4對電源
IEEE 802.3bt與以前的PoE規范的一個(gè)主要區別是，新標準使用了RJ45連接器的全部四對，允許傳輸的功率大大增加。802.3bt規范將線(xiàn)對類(lèi)型分為八個(gè)不同的類(lèi)別(classes)。
● 從供電設備(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，尤其是當聯(lián)接的PSE端口數量增加時(shí)。
圖3. 2對電源對比4對電源
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)測量該PD提出的25 kΩ下拉電阻來(lái)識別其檢測特征值。然后，該PD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規范引入了一個(gè)新的功能，稱(chēng)為Autoclass。在1.2秒的窗口內，當該PSE學(xué)習了該PD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測量該電流，根據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PSE網(wǎng)絡(luò )交換機可能為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，假設兩個(gè)bt PD的CAT5電纜長(cháng)度較短，并為每個(gè)端口增加1.75 W的余量，該PSE網(wǎng)絡(luò )交換機將為這兩個(gè)802.3bt端口分配約136.5 W（短電纜長(cháng)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PSE網(wǎng)絡(luò )交換機可以將節省下來(lái)的43.5 W(180 W-136. 5W)用于其他十個(gè)端口。
IEEE 802.3bt PD應用框圖
下圖概述了高能效IEEE 802.3bt用電設備內的元件。從左至右移動(dòng)，交流變壓器將以太網(wǎng)10/100/1000數據耦合到附近的處理器。
高效的GreenBridge™ 2 MOSFET方案可實(shí)現全波整流，同時(shí)比傳統硅二極管橋消耗更少的功率。符合IEEE 802.3bt標準的NCP1095控制器上的第7引腳提出了25 kΩ檢測下拉電阻。
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(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。
圖 4. IEEE 802.3bt 用電設備(PD) 應用圖
PoE的未來(lái)
通過(guò)提供高達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用打開(kāi)大門(mén)，包括互聯(lián)照明。
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