【干货分享】浅谈POE供电

POE供电是一种利用网线来传输功率的供电方案,由供电设备PSE,受电设备PD以及网线构成。随着IP设备应用的普及,POE供电凭借着安装成本低,易扩展,好管理以及全球兼容等特点,深受到广大用户的喜欢。

从2003年POE供电协议(IEEE802.3 af)被提出,历经十几年的发展,目前POE支持的最大传输功率已经达到90W(IEEE802.3 bt)。主要的应用场景有IP-Phone,IP-camera,Access Point 和 5G室内小基站等等。

由于网线结构以及应用场合的特殊性,POE供电必须满足以下条件:

  1. 正确的电路连接,根据不同的POE类型和功率传输大小,选择合适的物理连接方式;
  2. 协议握手成功匹配,包括检测阶段,功率分类阶段以及软起阶段;
  3. PSE最小功率维持要求。确保PD设备能够产生足够的电流信号让PSE维持功率输出,避免误断开。

PoE电源设计

POE电源的设计主要包含两个部分:PSE与PD的协议握手部分;PD的DCDC变换部分

由于协议握手部分的电路依赖专有的协议IC,设计相对较为简单,因此,MPS的工程师为大家主要介绍PD中DCDC变化部分的设计重点,带你一起深入了解POE的工作原理和设计要点,同时认识MPS的POE供电解决方案的核心竞争力。点击如下链接可观看工程师的详细视频讲解:

POE供电解决方案

1. 电路拓扑
综合考虑成本和应用场合。非隔离拓扑成本低,但是安全性不高,主要在小功率消费类产品中应用,例如IP-phnoe以及室内IP-camera等。隔离类拓扑,安全性高,在室外或者大功率的应用场合比较常见,例如工业AP或者5G小基站等等。

2. PoE电源尺寸的优化:
主要针对最为常见的反激电路,可以通过提高开关频率,选择连续工作模式以及采用原边反馈方案,来尽可能的减小电源尺寸。

3. PoE电源效率的提升:
反激电路的功率损耗主要集中在功率MOS,变压器以及二极管三方面。本次直播从损耗产生的角度分析,给出了一系列效率优化措施。

4. EMC问题分析:
本次直播从减小噪声源和抑制耦合途径角度出发,介绍了一系列实用方案:

  • 减小噪声源:降低开关速度,增加吸收回路,缩短高频回路。
  • 抑制耦合路径:通过合理设计EMC滤波器来抑制耦合路径上的噪声传递。

另外,控制芯片的抖频功能也能很大程度的降低噪声尖峰。在相同条件下,具备该功能的变换器更加容易满足EMC的标准。

针对目前所有的POE协议等级(af,at以及bt),MPS都提出了相应的解决方案。凭借着BOM简单,效率高,EMC特性好等优势,深受广大工程师的青睐。除了典型的芯片级POE电源方案,MPS也推出了高功率POE电源模块方案,可以大大缩短产品开发周期。

POE供电在室外产品上确实很方便,即走数据又走电源,现在设计方案也很多,隔离,非隔离,个人还是偏向与隔离型,可靠性高

之前遇到一个POE供电问题,就是关于音响产品的POE供电不足如何解决的问题,客户在研发过程中加入了超级电容,从而应对瞬间大功率工作问题。这个是一个不错的解决办法。

POE供电,在网口中带57V电源,减少了设备接口,减少外界线束。但从另一方面来看增加了成本,因为POE的PD和PSE芯片比一般升降压芯片要贵不少。

POE供电应用于视频监控领域在合适不过,这样就避免了线路冗余,一根线就可以解决供电和信号问题!

POE供电在室外产品上确实很方便,即走数据又走电源,现在设计方案也很多,隔离,非隔离,个人还是偏向与隔离型,可靠性高

提高开关频率、用连续工作模式、优化原边反馈这些方法确实能让电源更小。但是,也有可能会有一些问题,比如开关频率高了,开关损耗和散热压力可能就大了;连续工作模式可能需要更复杂的控制电路;原边反馈虽然能减少元器件,但可能会让设计更复杂或者更贵。

那实际设计中,我们应该怎么处理这些问题的呢?怎么能找到一个更有性价比的设计方案?

POE供电是一种利用网线来传输功率的供电方案,由供电设备PSE,受电设备PD以及网线构成。随着IP设备应用的普及,POE供电凭借着安装成本低,易扩展,请问容易扩展吗?

非隔离拓扑与隔离拓扑的选择需基于应用场景与成本的综合考量。虽然非隔离拓扑成本较低,但安全性上的劣势不容忽视,尤其在室外或大功率场合,隔离拓扑的安全优势更为显著。因此,在实际设计中,应权衡成本与安全性,合理选择拓扑结构。

POE通过以太网电缆同时传输数据和电力,减少了额外的电源线,简化了安装和维护。

想法是好的,现实是很骨感。
网线接头的压接方式决定了它始终是会接触不良的。
接触面氧化、锈蚀、电腐蚀,都能让它提前退役。有时候你还找不到故障点。
直到它丢包严重,才会怀疑到网线上。
很多网络工程师又不懂电源技术,六类线是挺好,但头难压,工程师宁可用五类线的头,五类铜包铝线去搞网络,也不愿意舍弃自己的休息时间慢慢压几个六类线头。