IEEE 802.3bt标准指出“PD在与电缆的物理连接点指定。未指定特性如电压校正电路、电源效率低下造成的损耗,内部电路与外部接地之间的分离或PI连接器之后电路引起的其他特性等。除非特别说明,否则PD定义的限制指定在PI上,而不是在PD内部的任何点上。
以下是设计人员应该考虑的一些领域,以建立一个真正强固的设计架构:
1)注意由于PSE和PD之间的通道中的其他设备(二极管,变压器等)引起的电流不平衡(请参见图3)。只要设计人员意识到这种不平衡,就可以采用创造性的方法来减轻这种不平衡。这将取决于设计架构。一些可靠的规则是使用良好的接地平面以及承载大电流的宽接地回路。
2)以太网电缆中的线对线间电流不平衡:这里的问题是电缆供应商很少测试或给设计人员提供线对线不平衡规范,他们通常只指定线对内的不平衡。
图3 PD电流不平衡验证电路(图片由参考文献1提供)
3)当心电缆发热:通常会有大量电缆发热,但设计人员需要保持温升控制。IEEE工作组设定限值应小于10摄氏度的温升。他们采用300 mA电流流过所有电缆导线,就像在不失衡的情况下,为每100 m电缆的末端传送51 W功率。设计人员可以尝试一些方案,例如使用较低电阻的电缆来减少I2R损耗,在每个线束中使用较少的电缆或仅在电缆束中进行部分供电。
确定任何给定电缆的功耗(发热)的正确方法是使用恒定功率吸收器作为负载,并使用电压源作为输入电源2。
一些电缆发热研究会测试2.0 A时的电缆束。因此,如果使用24AWG电缆,则电缆功率密度将为164 mW / m。功率密度是每单位长度电缆消耗的功率,因此:
164 mW / m =((2.0A)2x 4.09 ohms)/100m)
Rch基于24 AWG固态铜在20oC的电阻率
图4 通道是24 AWG UTP,负载是恒定的2.0A(图片由参考文献2提供)
4)输送到PD的功率(PD是恒定功率负载)与PSE功率输出之间存在非线性关系。PD的功率需求各不相同。PD需要更多的电流意味着电缆中的压降更高,并有IR损耗。PD获得的电压低于所需电压,因此需要更多电流。事实证明,在较低电流下使用较高的PD电压可稳定此效果。为安全起见,请将PSE电压限制为不超过57 V。
测试PD
如果制造商有演示板或参考设计,请始终将其用于您的应用。这些板是使用适当的布线和接地技术精心创建的,以提供最佳的架构性能。通常可以从制造商处获得工艺的Gerber文件。请在设计中使用它们。这些方法将免去对最终设计进行大量测试。
对于设计的生产测试以及在实际系统中的测试,有一些很好的方案,如Reach Technology的PoE5 100 W PoE测试仪或Reach Technology的RT-PoE5 IEEE 802.3bt以太网供电PSE生产测试仪。新罕布什尔大学互操作性实验室是唯一用于测试PoE认证的第三方测试机构。Sifos Technologies拥有用于IEEE 802.3bt PoE的新的紧凑的PowerSync分析仪,将有助于进行4线对测试。以上方案将有助于确保强固的系统。
总结
本文旨在介绍POE和IEEE802.3bt。希望读者能了解PD和PSE的定义,以及它们在提供适当信号和功率传输方面的优势和局限性,并更好地理解该标准及其在PoE系统中的改进能力。
本文的重点正如本文所强调的,IEEE 802.3bt标准支持设计人员向PD提供更高的功率以及更多通用的能源选择。
本文还提供了为什么在无线世界中进行有线连接可以增强安全性、提高可预测性和可靠性的原因。广泛的现有有线基础设施已部署到位,其环境干扰远低于无线环境,系统成本更低且QoS更高。
本文还向读者介绍了设计802.3bt PD时要考虑的一些重要点,以避免潜在的缺陷,从而使最终设计的系统稳定可靠。
最后,为了更好地设计802.3bt PD,向设计人员演示了适当的测试方法,并提供了链接和参考文献。