Introdução
Com a crescente popularidade e sofisticação do poder por Ethernet, não é surpreendente que os desenvolvedores PSE e PD estejam ansiosos para seguir a próxima onda de IEEE e começar a oferecer mais energia sobre os cabos Ethernet. No entanto, como em muitos padrões da indústria, a finalização do padrão IEEE PoE muitas vezes está muito atrasada no mercado e a última programação da Força-Tarefa do PoE IEEE mostra que o padrão 71W 802.3bt não estará pronto até o início de 2018. Do ponto de vista técnico Em termos de esperar muito tempo, esperar tanto tempo significa que é fácil perder oportunidades de negócios ou oportunidades de mercado, então o que os desenvolvedores de PSE e PD podem fazer nessa situação? Nada a dizer, é claro, agora mesmo Comece a projetar e a fabricar equipamentos! Os desenvolvedores que desejam ser o primeiro a entrar no mercado 802.3bt hoje estão disponíveis hoje do controlador LT4295 IEEE 802.3bt PD da ADI, que atende a versão 2.0 dos requisitos padrão de rascunho.
Quanto maior o poder, maior o potencial
Não surpreendentemente, o foco da força-tarefa PoE do IEEE e dos desenvolvedores tem estado no poder final das PDs em 2003. Em 2003, o IEEE PoE Task Force especificado no padrão original IEEE 802.3af PoE que RJ-45 Desde então, o mercado continua a exigir mais energia, então, em 2009, o IEEE PoE Task Force revisou seus padrões e lançou o IEEE 802.3at (também conhecido como PoE +), aumentando o nível máximo de energia PD para 25.5W. Até o presente dia, espera-se que a versão preliminar revisada do IEEE 802.3bt 2.0 (também conhecido como PoE ++ ou 4PPoE), atualmente em desenvolvimento, fornecerá até 71W de energia para o PD.
Com um poder ainda maior, os desenvolvedores podem facilmente adicionar mais funcionalidades e atualizar produtos existentes, levando as câmeras de segurança como exemplo, que evoluiu com o padrão PoE. Com apenas 13W de energia disponível , A câmera de segurança inicial PoE foi um sistema estático simples. No entanto, como 802.3at foi atribuído 25.5W de energia, mais energia estava disponível para alimentar uma ampla gama de motores incorporados, permitindo que câmeras de segurança ofereçam para cima, para baixo, para a esquerda e para a direita As funções de celular e zoom agora com a capacidade de aproveitar o 802.3bt de energia 71W, as câmeras de segurança com capacidades de zoom e zoom superiores, baixas, direitas e esquerdas também podem incorporar ventiladores e componentes de aquecimento para suportar a operação em temperaturas extremas. Em alguns casos, mais Os altos níveis de energia PoE podem ajudar a abrir novos mercados, por exemplo, os fabricantes tradicionais de iluminação LED só podem produzir tetos com interruptores montados na parede para iluminação, mas agora eles podem produzir produtos compatíveis com PoE que irão Ajuda a criar oportunidades para casas inteligentes ou edifícios inteligentes Independentemente da maior potência que contribua para o produto final Evolução ou completamente mudado, é claro que cada revisão padrões PoE trouxeram maior potencial de mercado.
Mudanças no link PSE-PD
Como você pode ter adivinhado já: 4PPoE significa PoE de 4 pares, uma vez que a especificação 802.3bt tira proveito de todas as 4 linhas de par trançado em um cabo Ethernet para até 100m de transferência de energia, em padrões PoE mais antigos , O 4 fios não é compatível com a entrega de energia A Figura 1 mostra um diagrama de blocos típico de um link PSE-PD IEEE 802.3bt. Os requisitos de cabeamento de cabos permanecem sem resposta, mas os comitês e fabricantes de cabos de cabos estão supondo que 802.3bt exigirá pelo menos um Cabo de categoria 5E projetado para suportar níveis de potência aumentados e operando em 10GBASE-T (taxa de dados Ethernet de 10Gbit / s) Em qualquer caso, já que estamos atingindo os limites do atual tratamento de cabos Ethernet, Características de desempenho do sistema de roteamento de cabo negligenciado.
CONTROLADOR PSE 802.3bt: Controlador PSE 802.3bt PARE DE DADOS: Par de linhas de transferência de dados PARADA DE REPOSIÇÃO: Par de par 802.3bt CONTROLADOR PD: Controlador PD de 802.3bt Conversor DC / DC: conversor DC / DC
802.3bt apresenta dois novos tipos de topologias de PD: PDs de um único recurso, que são PDs de 802.3bt que compartilham os mesmos recursos de detecção, características hierárquicas e recursos de energia mantidos (MPS) entre dois pares de pares, Embora os PDs de dupla funcionalidade sejam PD2 de 802.3bt com características independentes entre os dois pares. Indubitavelmente, os novos projetos de 802.3bt tendem a favorecer topologias simples e de custo-benefício mais simples que só exigem Interface de PD única Função dupla A PD requer duas interfaces de PD paralelas (uma para cada par), e a potência de ambos os PSE é adicionada após cada interface de PD. Por exemplo, a topologia de recursos duplos usa essencialmente dois 25.5W PD para formar uma única PD de 51 W, uma solução complexa que pode custar tanto quanto o dobro do PD 51W de uma única característica.
O processo de detecção 802.3bt foi estendido para identificar não apenas as PD que estão conectadas como PDs compatíveis com 802.3, mas também para determinar se uma PD de recurso único ou uma PD de duas funções está conectada. Por isso, a detecção agora usa "verificação de conexão" A verificação de conexão foi expandida para determinar a configuração de PD de função única ou dupla.
A especificação 802.3bt apresenta quatro novas classes de PDs de alta potência, trazendo o número total de classes de recursos únicos para nove, como mostrado na Tabela 1. A classe 5-8 é nova no padrão PoE e se traduz em 40,0 W a 71,0 W. O PSE ainda tem a opção de classificar a PD usando a camada física (ou seja, 5-Event Fraction for 71W) ou a camada de enlace de dados (ou seja, Link Layer Discovery Protocol, LLDP) e PD ainda deve ser capaz de suportar dois esquemas de classificação para combinar os padrões Além disso, 802.3bt também pode implementar uma extensão opcional para a hierarquia da camada física (denominada 'Autoclass') em que um PSE de 802.3bt mede uma PD Por exemplo, este recurso de gerenciamento de energia conveniente permite que o PSE aloque a energia restante para uma lâmpada adicional (se ela sabe que uma lâmpada particular desenha menos do que sua potência de classificação).
Tabela 1: classificação IEEE 802.3bt PD e níveis de potência
Para aqueles usuários que exigem PDs no modo Deep-sleep, eles estarão felizes em achar que a especificação 802.3bt propõe uma versão de potência mais baixa do Maintain Power Features (MPS), conhecido como 'MPS baixo'. Dependendo do PoE antigo Padrão, a PD deve afundar uma pequena corrente DC com um ciclo de uso de 32% para instruir a PSE para manter a PD no estado ligado, no entanto, esse ciclo de trabalho relativamente alto rapidamente se tornará um em algumas aplicações Por exemplo, quando você considera um novo padrão de construção "eficiente em energia", as PDs 802.3bt atualmente só precisam manter uma pequena corrente contínua com ~ 2% de ciclo de trabalho, reduzindo drasticamente a corrente de espera.
Os tipos e características de PDs de 802.3bt estão resumidos na Tabela 2. Você já pode estar familiarizado com PDs Tipo 1 e Tipo 2, que são propostos pelas especificações 802.3af e 802.3at, respectivamente, e geralmente são mapeados para uma ou mais hierarquias únicas (Nível de potência). No entanto, os novos PDs Tipo 3 e Tipo 4 para 802.3bt não são tão simples como os PDs de tipo abrangendo e estendendo o Tipo Tipo 2 PD, como pode ser visto na coluna de Classificação PD 1 e Tipo 2 PD De forma semelhante, a Classe 5 é usada pelo Tipo 3 de um único recurso e Tipo 4 PD bidirecional Além disso, como pode ser visto na Figura 2, um DP de classe única de Classe 5 é atribuído apenas a 40W e a uma Classe 5 PDs de duas funções são então atribuídos 2 x 35.5W, em PDs de dupla funcionalidade, isso pode ser pior porque cada par funciona de forma independente e cada par pode estar em uma nota diferente, por exemplo: o primeiro Um recurso duplo Classe 1.2 (10.3W) PD é formado para Classe 1 (3.84W) em cima e Classe 2 (6.49W) no segundo par. Como todas essas classificações se sobrepõem e não são padrão O aumento dos níveis de energia é importante para desenvolvedores e usuários Já não equipara o tipo de PD à classificação de PD, nem considera a classificação de PD sinônimo do nível de poder de PD.Alternativamente, a topografia e a classificação de características do PD são explicitamente identificadas e o "tipo" do PD verificado O significado será o mais benéfico para todos.
Tabela 2: Resumo dos tipos e recursos de PD do IEEE 802.3bt
É evidente que 802.3bt é compatível com o 802.3at e o 802.3af. Um poder mais baixo 802.3at ou 802.3af PD pode ser conectado a uma PSE de 802.3bt de maior potência sem nenhum problema. Além disso, quando a situação é revertida Ao longo do tempo, uma PD de 802.3bt de maior potência se conecta a uma PSE 802.3at ou 802.3af de menor potência e as PDs precisam ser capazes de operar em seus respectivos estados de baixa potência, que é chamado de "downgrade". Se PD Ignorando a degradação e operando no seu estado de energia mais alto, uma PD de alta potência fará com que o PSE acenda repetidamente, alcance seu limite de corrente e depois desligue. Isso faz com que o PSE gere oscilações parasitárias de baixa freqüência. Assim, o "downgrade" é Especificações 802.3at e 802.3af, é lamentável que isso tenha sido ignorado em muitas implementações.
Use toda a potência disponível sempre que possível
O aspecto mais importante dos projetos de PD de alta potência geralmente é custo e eficiência, que são amplamente escolhidos para os ICs que implementam a interface PD. Além disso, os desenvolvedores envolvidos em design com restrições espaciais também estão dolorosamente conscientes de como limitar O tamanho da DP só será um desafio maior, já que os níveis de potência mais elevados requerem o uso de componentes discretos maiores e dissipadores de calor maiores, e a Analog Devices oferece três modelos projetados para maximizar o desempenho de 802.3bt PD Talvez mais importante, um IC especialmente concebido que simplifique a tarefa da tarefa. A Figura 2 mostra um diagrama de blocos simplificado da interface PD2 802.3bt com uma única entrada de alta eficiência com uma entrada auxiliar com mais de 94% do fim-a-fim (RJ-45 de entrada para carga PD) e uma temperatura de -40 ° C a 125 ° C.
AUX INPUT: Entrada auxiliar DC TO 600Hz: DC para 600Hz PAÍSES DE DATA: Par de linhas de dados PAÍS DE REPOSIÇÃO: par de linhas de reposição
IDEAL CONTROLADOR DIODE PONTE: controlador de ponte de diodo ideal MAXIMIZES PODER DE EFICIÊNCIA: maximizar a eficiência de energia REDUCES HEAT, elimina os problemas de design térmico: reduzir o calor, problemas de design de remoção de calor DC TO 600Hz: DC para 600Hz9V PARA 72V OPERACIONAL faixa de tensão: 9V para 72V gama de tensão de funcionamento IQ = 1,5 mA (típica): QI = 1,5 mA (tipo) para a frente ou flyback discretes: flyback ou circuito discreto para a frente
PD AVANÇO / FLYBACK CONTROLADOR: PD frente controlador / flyback IEEE 802.3bt Em conformidade: IEEE 802.3bt HIGH compatível EFICIÊNCIA FRENTE OU NÃO-OPTO FLYBACK OPERAÇÃO: alta eficiência para a frente ou fosco acoplado operação flyback SUPERIOR protecção de sobretensão (100V): excelente protecção contra sobretensões (100V) WIDE junção faixa de temperatura (-40 ° C a 125 ° C): vasta gama de temperatura de junção (-40 ° C a 125 ° C)
PoE DIODE CONTROLADOR DE PONTE: PoE controlador de ponte de díodos MAZIMIZED EFFICEINCY PODER: maximizar a eficácia poder REDUCES CALOR, elimina os problemas Thermal Design: reduzir o calor, problemas de design de remoção de calor LESS DE REPOUSO 800uA operativo actual: menos de 800uA operacional quiescente atual FULLY compatível com IEEE 802.3 detecção e classificação: totalmente compatível com IEEE 802.3 detecção e classificação
O LT4321 mostrado no conector RJ-45 na Figura 2 é um controlador de ponte de diodo ideal que substitui dois retificadores de ponte de diodo (Figura 1). O LT4321 usa uma ponte MOSFET de N-canal de baixa potência para aumentar simultaneamente a PD Potência disponível e dissipação de calor reduzida A especificação 802.3bt requer que a PD aceite uma tensão de alimentação CC de qualquer polaridade na sua entrada Ethernet, de modo que o LT4321 possa suavizar a fonte de energia do par de linha de dados e o par livre Integrado em uma única fonte de alimentação com a polaridade correta Polaridade Redução do tamanho e custo geral do circuito devido ao fato de que a eficiência de energia é praticamente eliminada pelos requisitos de resfriamento. A potência reduzida em 10x ou mais permite que a PD permaneça dentro do orçamento de energia classificado. , Ou para habilitar a PD para adicionar funcionalidades.
Atrás do controlador de ponte de diodo ideal na Figura 2 é o "Brain Hub" do Hub do PD LT4295, um controlador de interface PD compatível com 802.3bt que integra um retorno de alta eficiência ou não-opto-acoplado Controlador O LT4295 suporta todos os nove estágios de PD e os quatro tipos de PD com um resistor característico integrado de 25kΩ, até 5 etapas de eventos e uma topologia de recurso único. Além de fornecer mais potência PD, o LT4295 O fator no controlador de PD tradicional é que ele usa um MOSFET de potência externo para reduzir drasticamente a dissipação geral de calor de PD e maximizar a eficiência de energia, o que novamente se torna ainda mais importante, já que o nível de potência de 802.3bt é maior. Esta nova abordagem permite aos usuários selecionar o tamanho do MOSFET para os requisitos de eficiência térmica e de eficiência específicos da aplicação, permitindo o uso de MOSFET com resistências on-resistentes de até 30mΩ.
Se o 71.0W de 802.3bt lhe dá o desejo de obter mais energia, procure as famílias de controladores ADI LTPoE ++ PSE e PD que fornecem níveis de energia de até 90 W. A especificação LTPoE ++ usa um sistema semelhante à especificação 802.3bt Os controladores PTP LTPoE ++ comunicam de forma confiável com os controladores PD LTPoE ++, mantendo a interoperabilidade com os dispositivos 802.3at e 802.3af. Com apenas um cabo, o LTPoE ++ PD pode ser implementado no LTPoE ++ PSE 'Plug and Play' e todos os apertos de mão são manipulados automaticamente pelo hardware sem a necessidade de software!
Finalmente, o LT4320, mostrado na parte superior da Figura 2, é um controle de ponte de diodo ideal de 9V a 72V para aqueles PDs de 802.3bt que devem suportar uma fonte de alimentação auxiliar (PDs podem ser alimentados por um único adaptador de energia além de PoE) Dispositivo que substitui todos os quatro díodos em um retificador de ponte de onda completa com um MOSFET de N-canal de baixa perda para reduzir significativamente a dissipação de energia e aumentar a tensão útil. Por causa de um excessivo e dispendioso dissipador de calor, são eliminados devido à eficiência de energia melhorada, Assim, reduzindo o tamanho da fonte de alimentação e dos transformadores de parede. Além disso, as margens adicionais são fornecidas pela eliminação virtual de duas gotas de diodo completo (~ 1,2V a 12V, 10% a 12V) inerentes a pontes de diodos de corrida térmica (aumentando desse modo A aplicação do espaço de reserva), aplicações de baixa tensão podem se beneficiar.
Conclusão
Embora a distância IEEE 802.3bt finalizado lá por um longo tempo, mas com o início dos principais aspectos dessa poeira padrão se instala, os desenvolvedores agora podem confiantemente desenvolvimento de produtos para este mercado. 802.3bt padrão tipo PD, topologia e classificação apoiar níveis de potência mais elevadas (até 71.0W), eo novo recurso suporta MPS baixa potência de espera quando PD está em um estado de sono. como um pioneiro e um membro ativo da tecnologia força Tarefa IEEE PoE, ADI virtude lançado 802.3bt e LTPoE ++ PD e PSE PoE controlador e sustentado vivendo na vanguarda da tecnologia. se o uso de estes projeto simplificado para maximizar a eficiência de energia, tanto quanto possível para reduzir o tamanho e reduzir o custo total BOM do IC, eo primeiro a tornar-se um mercado de 802.3bt oferta Isto é para o desenvolvedor mais inteligente e experiente como o seu.