введение
С ростом популярности и изощренности питания через Ethernet неудивительно, что разработчики PSE и PD стремятся следовать следующей волне IEEE и начинают предлагать больше энергии по кабелям Ethernet. Однако, как и во многих отраслевых стандартах, окончательная доработка стандарта IEEE PoE часто отстает от рынка, а последнее расписание из IEEE PoE Task Force показывает, что стандарт 71 Вт 802.3bt не будет готов к началу 2018 года. С технической точки зрения С точки зрения ожидания слишком долго, ожидание так долго означает, что легко упустить возможности для бизнеса или рыночные возможности, так что должны делать разработчики PSE и PD в этой ситуации? Нечего сказать, конечно, прямо сейчас Начните проектирование и производство оборудования! Разработчики, которые сегодня хотят стать первым на рынке 802.3bt, сегодня доступны сегодня от контроллера ADI LT4295 IEEE 802.3bt PD, который соответствует версии 2.0 стандартных требований стандарта.
Чем больше мощность, тем больше потенциал
Неудивительно, что основное внимание целевой группы IEEE PoE и разработчиков было в конечном счете мощью PD в 2003 году. В 2003 году целевая группа IEEE PoE, указанная в исходном стандарте IEEE 802.3af PoE, что RJ-45 С тех пор рынок продолжает требовать больше мощности, поэтому в 2009 году IEEE PoE Task Force пересмотрела свои стандарты и выпустила IEEE 802.3at (также известный как PoE +), повысив максимальный уровень мощности PD до 25,5 Вт. По сей день ожидается, что пересмотренный проект версии IEEE 802.3bt 2.0 (также известный как PoE ++ или 4PPoE), который в настоящее время разрабатывается, обеспечит до 71 Вт мощности для PD.
При еще большей мощности разработчики могут легко добавить больше функциональности и обновить существующие продукты, взяв камеры безопасности в качестве примера, который развился со стандартом PoE. Имея только 13 Вт мощности Первоначальная защищенная камера с питанием от PoE была простой статической системой. Однако, поскольку 802.3at было выделено 25,5 Вт энергии, было доступно больше мощности для питания широкого диапазона встроенных двигателей, что обеспечивало камеры безопасности для обеспечения вверх, вниз, влево и вправо Теперь функции мобильного и масштабирования с возможностью использования мощности 802.3bt 71 Вт, камеры безопасности с возможностью перемещения вверх, вниз, влево и вправо и масштабирование могут также включать вентиляторы и компоненты нагрева для поддержки работы при экстремальных температурах. В некоторых случаях больше Высокие уровни мощности PoE могут помочь открыть новые рынки, например, традиционные производители светодиодного освещения могут создавать потолки с настенными переключателями для освещения, но теперь они могут производить продукты с поддержкой PoE, которые будут Помогает создавать возможности для умных домов или умных зданий. Влияет ли большая мощность на конечный продукт Эволюция или полностью изменилась, то ясно, что каждый пересмотр стандартов PoE принесли больший потенциал рынка.
Изменения в ссылке PSE-PD
Как вы уже могли догадаться: 4PPoE означает 4-парную PoE, поскольку спецификация 802.3bt использует все 4 линии витой пары в кабеле Ethernet для передачи мощности до 100 м, в более старых стандартах PoE , 4-проводный несовместим с подачей питания. На рисунке 1 показана типичная блок-схема линии PSE-PD для IEEE 802.3bt. Требования к кабельной кабельной сети остаются без ответа, однако кабельные кабельные комитеты и производители предполагают, что 802.3bt потребует как минимум Кабель категории 5E, предназначенный для поддержки повышенного уровня мощности и работы при скорости передачи данных 10GBASE-T (скорость передачи данных 10 Гбит / с). В любом случае, поскольку мы сейчас достигаем пределов текущей обработки кабелей Ethernet, Пренебрежение характеристиками системы кабельной сети.
Контроллер PSE 802.3bt: контроллер PSE 802.3bt ПАРАМЕТРЫ ДАННЫХ: линия линии передачи данных SPARE PAIR: пара запасной пары 802.3bt PD CONTROLLER: контроллер 802.3bt PD DC / DC CONVERTER: преобразователь постоянного / постоянного тока
802.3bt представляет два новых типа топологий PD: однофункциональные PD, которые представляют собой 802.3bt PD, которые используют одни и те же функции обнаружения, иерархические функции и поддерживаемые характеристики мощности (MPS) между двумя парами пар, В то время как двухфункциональные PD - это 802.3bt PD с независимыми функциями между двумя парами. Несомненно, новые проекты 802.3bt будут иметь тенденцию использовать более простые и экономичные однофункциональные топологии, которые требуют только Single PD Interface Dual Feature Для PD требуется два параллельных интерфейса PD (по одному для каждой пары), а мощность от обоих PSE добавляется после каждого интерфейса PD. Например, топология с двумя функциями использует два 25,5 Вт PD, чтобы сформировать единый 51W PD, сложное решение, которое может стоить вдвое больше, чем единичный 51W PD.
Процесс обнаружения 802.3bt был расширен, чтобы не только идентифицировать PD, которые подключены как 802.3-совместимые PD, но и определить, подключен ли один PD или PD с двойной функциональностью. Из-за этого в настоящее время обнаружение обнаруживает «проверку соединения», Проверка соединения была расширена, чтобы определить конфигурацию PD с одним или двумя функциями.
В спецификации 802.3bt представлены четыре новых класса высокопроизводительных PD, в результате чего общее число однофункциональных классов равно девяти, как показано в таблице 1. Класс 5-8 является новым для стандарта PoE и преобразуется в От 40,0 Вт до 71,0 Вт. PSE по-прежнему имеет возможность оценивать PD, используя либо физический уровень (например, 5-Event Fraction для 71 Вт), либо уровень канала передачи данных (то есть протокол обнаружения уровня канала, LLDP) и PD по-прежнему должна поддерживать две схемы оценки для соответствия стандартам. Кроме того, 802.3bt может также реализовать дополнительное расширение для иерархии физического уровня (называемое «Autoclass»), в котором PSE 802.3bt измеряет PD Например, эта удобная функция управления питанием позволяет PSE выделять оставшуюся мощность на дополнительную лампочку (если она знает, что конкретная лампочка потребляет меньше, чем ее мощность градуировки).
Таблица 1: Классификация и уровни мощности PDU IEEE 802.3bt
Для тех пользователей, которым требуются PD в режиме глубокого сна, они с удовольствием обнаружат, что спецификация 802.3bt предлагает версию Powertain Power Features (MPS) с более низким энергопотреблением, известную как «Low MPS». В зависимости от более раннего PoE Стандарт, PD должен опустить небольшой постоянный ток с рабочим циклом 32%, чтобы проинструктировать PSE держать PD в включенном состоянии, однако этот относительно высокий рабочий цикл быстро станет одним в некоторых приложениях Например, когда вы рассматриваете новый «энергоэффективный» стандарт здания, 802.3bt PDs в настоящее время требуется только поддерживать небольшой ток постоянного тока с рабочим циклом ~ 2%, тем самым резко сокращая ток в режиме ожидания.
Типы и характеристики PDS 802.3bt суммированы в таблице 2. Возможно, вы уже знакомы с PDS типа 1 и типа 2, которые предлагаются соответственно спецификациями 802.3af и 802.3at и обычно сопоставляются с одной или несколькими уникальными иерархиями (Уровень мощности). Однако новые PD-платы Type 3 и Type 4 для 802.3bt не так-то просто. Как видно из колонки «PD Rating», Type 3 PD охватывает и расширяет тип 1 и Type 2 PD Аналогично, класс 5 используется однофункциональным и трехсторонним PD типа 3. Кроме того, как видно из рисунка 2, однофункциональный PD класса 5 назначается только 40 Вт и класс 5 Двойным характеристикам PD присваивается 2 x 35,5 Вт, в двухзначных PD это может быть хуже, потому что каждая пара работает независимо, и каждая пара может быть в другом классе, например: первая Двойная функция класса 1.2 (10.3W) PD формируется для класса 1 (3.84W) сверху и класса 2 (6.49W) для второй пары. Поскольку все такие классификации перекрываются и нестандартны Повышение уровня мощности важно для разработчиков и пользователей Больше не приравнивает тип PD к классификации PD и не учитывает классификацию PD, синонимом уровня мощности PD. Альтернативно, топография и классификация функций PD четко идентифицируются, и «тип» PD корректно проверяется Значение будет самым полезным для всех.
Таблица 2: Краткое описание типов и функций PDU IEEE 802.3bt
Само собой разумеется, что 802.3bt обратно совместим с 802.3at и 802.3af. Более низкая мощность 802.3at или 802.3af PD может быть подключена к PSE с более высокой мощностью 802.3bt без каких-либо проблем. Кроме того, когда ситуация отменяется Со временем более мощный 802.3bt PD подключается к PSE меньшей мощности 802.3at или 802.3af, а PDs должны работать в своих состояниях с более низким энергопотреблением, что называется деградированным. Если PD Игнорируя деградацию и работая в своем наивысшем состоянии мощности, высокомощный PD заставит PSE многократно включаться, достигать своего предела тока, а затем отключается. Это фактически заставляет PSE генерировать низкочастотные паразитные колебания. Таким образом, «понижение» 802.3at и 802.3af, вызывает сожаление то, что это было упущено во многих реализациях.
Используйте всю доступную мощность, когда это возможно
Наиболее важными аспектами высокопроизводительных конструкций PD являются, как правило, затраты и эффективность, которые в значительной степени выбираются для ИС, которые реализуют интерфейс PD. Кроме того, разработчики, занимающиеся пространственно-ограниченным дизайном, также болезненно осознают, как ограничить Размер PD будет только более сложной задачей, поскольку более высокие уровни мощности требуют использования более крупных дискретных компонентов и более крупных радиаторов, а Analog Devices предлагает три модели, предназначенные для максимизации производительности 802.3bt PD , Возможно, что более важно, специально разработанная ИС, упрощающая задачу задачи. На рисунке 2 показана упрощенная блок-схема высокопроизводительного однофункционального интерфейса 802.3bt PD с одним вспомогательным входом с более чем 94% от конца до конца (Вход RJ-45 для нагрузки PD) и от -40 ° C до 125 ° C.
AUX INPUT: дополнительный вход DC до 600 Гц: от постоянного тока до 600 Гц. ДАННЫЕ: пара данных линии SPARE PAIRS: пара запасных линий
ИДЕАЛ диодного моста КОНТРОЛЛЕР: идеально контроллер диодного моста MAXIMIZES энергетической эффективности: максимизация эффективность мощности REDUCES HEAT, УСТРАНЯЕТ Thermal Design ПРОБЛЕМЫ: снизить выделение тепла, проблемы проектирования теплоотвода DC TO 600Hz: DC до 600Hz9V К 72V ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ диапазон напряжения: 9V до 72V диапазон рабочего напряжения IQ = 1,5 мА (типовое): IQ = 1,5 мА (тип) илИ FLYBACK FORWARD дискретные: или обратного хода вперед дискретный контур
PD ВПЕРЕД / FLYBACK КОНТРОЛЛЕР: PD вперед Контроллер / обратного хода IEEE 802.3bt ОТВЕЧАЮЩИЕ: IEEE 802.3bt совместимы HIGH ЭФФЕКТИВНОСТИ ВПЕРЕД ИЛИ НЕТ-ОРТ FLYBACK РАБОТЫ: высокая эффективность вперед или матового сочетанием операции обратного хода SUPERIOR Устройство защиты от перенапряжения (100V): отличная защита от перенапряжения (100V) WIDE Junction Диапазон температур (от -40 ° C до 125 ° C): в широком диапазоне температур перехода (от -40 ° C до 125 ° с)
PoE диодного моста Контроллер: PoE Контроллер диодного моста MAZIMIZED EFFICEINCY ПИТАНИЯ: максимизация эффективность мощности REDUCES HEAT, УСТРАНЯЕТ Thermal Design ПРОБЛЕМЫ: снизить выделение тепла, вопросы проектирования теплоотвода LESS КРОМЕ 800uA покоящихся рабочего ток: менее 800uA покоящейся эксплуатации ток FULLY совместим с IEEE 802.3 оБНАРУЖЕНИЕ и КЛАССИФИКАЦИЯ: полностью совместим с IEEE 802.3 обнаружения и классификации
LT4321, показанный на разъеме RJ-45 на рисунке 2, является идеальным контроллером диодного моста, который заменяет два диодно-мостовых выпрямителя (рис. 1). LT4321 использует маломощный N-канальный МОП-транзистор для одновременного увеличения PD Доступная мощность и снижение теплоотдачи. Спецификация 802.3bt требует, чтобы PD принимала постоянное напряжение постоянного тока любой полярности на своем входе Ethernet, так что LT4321 может сгладить источник питания от пары линии данных и свободной пары к их Встроенный в единый блок питания с правильной полярностью. Полярность. Уменьшенный общий размер и стоимость цепочки из-за того, что энергоэффективность практически устраняется требованиями к охлаждению. Сниженная мощность в 10 раз и более позволяет PD оставаться в пределах классифицированного бюджета мощности , Или включить PD для добавления функциональности.
За контроллером идеального диодного моста на рисунке 2 представлен базовый концентратор PDU-концентратора PD-концентратора PD4295, совместимый с 802.3bt интерфейсный контроллер PD, который объединяет высокоэффективную обратную связь с обратной связью или без оптоволокна Контроллер LT4295 поддерживает все девять студий PD и все четыре типа PD со встроенным характеристическим резистором 25 кОм, до 5 событий и топологией с одной особенностью. Помимо обеспечения большей мощности PD, LT4295 Коэффициент в традиционном контроллере PD состоит в том, что он использует внешний МОП-транзистор, чтобы резко снизить общую теплоотдачу PD и максимизировать энергоэффективность, что снова становится еще более важным, поскольку уровень мощности 802.3bt выше. Этот новый подход позволяет пользователям выбирать размер MOSFET для конкретных требований к теплу и эффективности приложения, позволяя использовать MOSFET с сопротивлением до 30 мОм.
Если 71.0 Вт 802.3bt даст вам больше энергии, найдите семейства контроллеров ADI LTPoE ++ PSE и PD, которые обеспечивают уровни мощности до 90 Вт. В спецификации LTPoE ++ используется система, аналогичная спецификации 802.3bt Контроллеры LTPoE ++ PSE надежно взаимодействуют с контроллерами LTPoE ++ PD, поддерживая взаимодействие с устройствами 802.3at и 802.3af. Только с одним кабелем LTPoE ++ PD может быть реализован в LTPoE ++ PSE «Plug and Play», и все рукопожатия обрабатываются автоматически с помощью аппаратного обеспечения без необходимости в программном обеспечении!
Наконец, LT4320, показанный в верхней части рисунка 2, представляет собой контроллер идеального диодного моста от 9 до 72 В для тех 802.3bt PD, которые должны поддерживать вспомогательный источник питания (PD могут питаться от одного адаптера питания в дополнение к PoE) Устройство, которое заменяет все четыре диода в полноволновом мостовом выпрямителе с N-канальным MOSFET с низким уровнем потерь, чтобы значительно уменьшить рассеивание мощности и увеличить полезное напряжение. Поскольку громоздкие и дорогостоящие радиаторы устраняются из-за повышения энергоэффективности, Таким образом, уменьшаются размеры блока питания и настенных трансформаторов. Кроме того, дополнительные поля обеспечивают практически полное устранение двух полных диодных капель (~ 1,2 В при 12 В, 10% при 12 В), присущих термически работающим диодным мостикам (тем самым увеличивая Применение резервного пространства), низковольтные приложения могут извлечь выгоду.
вывод
Хотя IEEE 802.3bt все еще далек от завершения, поскольку основные аспекты стандарта начинают падать, разработчики теперь могут уверенно разрабатывать продукты для этого рынка. Спецификация 802.3bt для типов PD, топологий и классификации Поддерживает более высокие уровни мощности (до 71,0 Вт), в то время как новые функции MPS поддерживают более низкое энергопотребление в режиме ожидания, когда PD спит. Как пионер в технологии PoE и как активный член целевой группы IEEE Analog Devices с выпуском 802.3bt И контроллеры LTPoE ++ PD и PSE продолжают оставаться на переднем крае технологии PoE. Чтобы воспользоваться этими преимуществами, можно упростить дизайн, чтобы максимизировать эффективность использования энергии, минимизировать размер и снизить общую стоимость спецификации ИС и сначала стать рыночным предложением 802.3bt Это зависит от умного, знающего разработчика, подобного вашему.