以太网供电技术ppt自动化学院

成本 抗干扰效果 维护 停电风险 管理
分布式供电 高 差 集中式供电 低 好
不方便 分散 方便 集中
不方便 方便
802.3af标准介绍
电气电子工程师协会IEEE于2003年6月批准了以太网供电 PoE（Power over Ethernet）标准－IEEE 802.3af。PoE 这项创新的技术，指的是现有的以太网CAT-5布线基础架 构，在不用做任何改动的情况下，借助一根常规以太网线 缆在传输数据的同时供应电力，从而保证该线缆在为以太 网终端设备如IP电话机、无线局域网接入点AP、安全网络 摄像机以及其他一些基于IP的终端传输数据信号的同时， 还能为此类设备提供直流供电的能力。实际上，任何需要 数据连接并能在13W或更低功率下工作的设备都可采用以 太网供电技术。PoE技术将电源和数据集成在同一有线系 统当中，即在确保现有结构化布线安全的同时，保证了现 有网络的正常运作。
PSE不能向非PD设备传输电力，同样PSE 也不能在PD已经断开后还使电源处于接通状态， 因为供电电缆有可能会插在一个非PD设备上， 或引起线缆的短接。IEEE802.3af标准规定了 两种方法让PSE检测PD是否断开，即DC断路检 测法和AC断路检测法，不同的芯片供应商根据 系统的实际情况选择最适合他们系统的检测方
以太网供电技术
供电方式简介
控制系统的供电方式有两种：一种是集中式供电，即 电源都引自同一处，另一种是分布式供电，即各子设 备在安装位置附近获取电源。从抗干扰效果的角度讲， 集中式供电可以基本消除各处参考电位不等的影响。 分布式供电方式的整体停电风险比较分散，但存在着 管理不便，维护不容易，成本高等缺点。
PD的工作原理—检测时
当PSE在PD端口处用 2.7V至10.1V之间的电压 侦测时，为了便于PSE识 别，IEEE802.3af对于PD
以太网供电的优点
⑴由于每个设备只需要一组连线，因此每个设备的布 线更为简单和便宜；
⑵免去了 AC 插座和适配器，使工作环境更安全、整 洁，成本也更低；
⑶ 能与标准以太网和快速以太网标准架构无缝集成； (4)不间断电源可确保在 AC 电源断电时继续为设备供
电； (5) 设备移动方便，可以移到任何有局域网线的地方
以太网供电系统的结构
以太网交换机/集线器 （Power Sourcing Equipment） RJ-45
1
Tx PHY
(网络
物理层) Rx
主处 理器
PSE控制器 （每芯片管理 一到八个端口）
GND 48V电源
48V
开关
2
3
信号线对
6
4
5
备用线对 7 8
CAT 5线缆
受电设备 RJ-45 （Powered Device）
AC断路法利用端口阻抗的低频AC测量来检测PD的存在。 AC断路法必须检测位于以太网电缆远端的一个PD的阻 抗，并同时提供一个稳定的输出电压来为PD供电。AC 断路法是测量以太网端口的交流阻抗，当没有设备连 接到PSE时，端口应该是高阻抗，可能达到几兆欧；而 当接有PD时，端口的阻抗会小于26.5kΩ；如果PD消耗 大量功率，那么阻抗通常会更低。
保留，功率情 况同0级
的PSE电压源必须限制到100mA，
以避免损坏失效的PD，而且它的
连接时间不能超过75ms，以对PD
功耗加以控制。
PSE的工作原理
三、供电 成功侦测和分级后，PSE就可向PD
供电了。供电期间，PSE还要对每个端口 的供电情况进行监视，提供欠压和过流 保护。
PSE的工作原理
四、断路检测
1
8-13mA
4.0W
低功耗PD
测PD的功率级别。PD通过从线上 2
吸收一个恒定电流(分级特征信号)
来向PSE表明自己所需的最大功
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16-21mA 25-31mA
7.0W 15.4W
中等级功耗PD
高功耗或全功 率PD
率。PSE测量这个电流以确定PD属 于哪个功率级别，分级期间使用
4
35-45mA
15.4W
法。
AC/DC断路检测
DC断路法根据从PSE流向PD的直流电流大小，从而判 断PD是否在线。当电流在给定时间tDIS(300ms到 400ms)内保持低于阈值IMIN(5mA到10mA)，PSE就认 为PD不存在，从而切断电源。这种方法的缺点就是， 当PD工作在低功耗模式时，为避免掉线PD必须周期性 地吸取一定的电流。
－移动对工作场所影响最小；
(6)可对连接到以太网的设备进行远程监控。
以太网供电系统的组成
在PoE系统中，提供电源的设备被称为供电设备(PSE: Power Sourcing Equipment)，而使用电源的设备称为 受电设备(PD: Powered Device)。以太网供电的主要设 备是PSE，它负责对PD的检测、分级、上电、 断路检 测等功能。一旦当某个PD被加载，PSE将立即检测到 PD的接入，并将在设备被移开时切断电源。PSE还必 須提供过流保护，以防止PSE和PD遭受损坏。可以采 用两种类型的PSE，一种为端接式PSE(Endpoint PSE), 另一种为中跨式PSE(Mid-span PSE)。
PSE的工作原理
二、分级
一旦侦测到有效的PD，PSE
需要了解PD的用电量，以便于系
统对电源的管理，这个过程称为
级别
分级特征电流 PSE最小输出功率
说明
PD分级（IEEE标准规定此过程是 可选的）。这一阶段PSE利用一
0
0-5mA
15.4W
PD功率未知， 不分级
个15.5V至20.5V的探测电压来检
1
Rx
2
PHY
3
(网络
物理层) Tx
6
4
5
7 8
48V
注：
主处 理器
PD接口 控制器
DC/DC
48V 转换器
Endspan设备的供电通道 Midspan设备的供电通道
中跨式PSE(Mid-span PSE)
端接式PSE(Endpoint PSE)
PSE的工作原理
一、检测
在允许PSE向线路供电之前，它必须用一 个有限功率的测试源来检查25k特征电阻，以 避免将48V电源加给非兼容PoE的网络设备，对 其造成危害。在加电之前，PSE首先用2.8V至 10V的探测电压去侦测是否有PD接入，具体实 施时是将2.8V至10V之间的两个电压（间隔在 1V或以上）送到网络链路，然后根据得到的两 个不同的电流值再作运算（ΔV/ΔI），通常 我们将此方法称为两点检测法。