POE是什么，交換機(jī)POE的學(xué)習(xí)

1.使用的PSE芯片：MP3924(MPS)

.本次學(xué)習(xí)使用的為MPS的MP3924。

1.1 芯片的主要介紹

MP3924是一款四端口電源設(shè)備(PSE)電源控制器，適用于IEEE 802.3af/以太網(wǎng)供電(PoE)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用。該設(shè)備具有IEEE 802.3af/at的所有功能，包括檢測、單事件和雙事件分類、限流和斷開負(fù)載檢測。通過I2C可將所有功能配置為自動運行模式或軟件編程模式。MP3924具有一個9位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)來監(jiān)控電流和電壓，一個特殊的I2C接口用于隔離控制器通信，可調(diào)節(jié)電流限制，以及可配置的系統(tǒng)功能。這些特性為PoE應(yīng)用程序提供了靈活性.MP3924有QFN-32 (5mmx5mm)包裝。

1.2 芯片的主要產(chǎn)品特征

IEEE802.3af/at兼容

四端口4位可配置I2C地址

0.25Ω電流感應(yīng)電阻

自動模式和I2C命令控制模式自動輸入過電源關(guān)閉

內(nèi)部VCC電源

三線I2C接口用于隔離

應(yīng)用兩個INT引腳用于中斷優(yōu)先級選擇

斷開直流負(fù)載檢測

瞬時電流/電壓讀取

熱保護(hù)

QFN-32 (5mmx5mm)封裝

1.3 芯片的主要應(yīng)用

PSE交換機(jī)/路由器

PSE中跨動力噴射器

監(jiān)測DVR和NVR等

2.PSE的DEMO板：EV3924-U-00A

EV3924-U-00A評估板是為了展示MP3924的能力而設(shè)計的。

2.1 EV3924-U-00A的電氣規(guī)格

2.2 EV3924-U-00A的產(chǎn)品特點

44V~57V 的電壓輸入。其余產(chǎn)品特點與MP3924特點相同，不再贅述。

2.3EV3924-U-00A 評估版外形尺寸

3. 交換機(jī)POE的學(xué)習(xí)

3.1 什么是POE?

定義：通過同一CAT5雙絞線提供直流電源(44V ~ 57V)，用于傳輸以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。

電纜的端部：PSE(Power Sourcing Equipment):以太網(wǎng)交換機(jī)，路由器，集線器。

PD(Powered Device):移動電話，無線接入點，安全攝像頭。

3.2 POE的價值

1.安裝使用方便

-電源和數(shù)據(jù)電纜結(jié)合

-CAT5電纜的長度可達(dá)100m

-安裝方便（不需要專業(yè)人員）

2.可靠性和壽命

-基于IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)

-PoE端設(shè)備壽命長，零件報廢現(xiàn)象少見

3.可調(diào)功率水平可滿足各種需求

-可拓展性高達(dá)71W的負(fù)載

4.電源冗余

-數(shù)據(jù)和電源

-電池組，AC/DC電源，等等。

5.插入任何RJ-45端口，無需擔(dān)心損壞設(shè)備

-對于符合IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，PSE將不會對不符合標(biāo)準(zhǔn)的PD設(shè)備或只提供數(shù)據(jù)的端口供電。

6.以太網(wǎng)聯(lián)盟認(rèn)證標(biāo)志

- EA Logo確保符合IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)
- 提供認(rèn)證產(chǎn)品之間互操作性的信心
- 符合標(biāo)準(zhǔn)，便于識別
- 箭頭指示功率方向(PSE/PD)
? PSE:箭頭指向標(biāo)志外=發(fā)送功率
? PD:箭頭指向logo =接收功率

-該數(shù)字表示支持的最大功率等級

3.3 POE 電源供給基礎(chǔ)

1. POE傳輸功率的發(fā)展

2. IEEE802.3at 2對布線（如下圖）

-一根以太網(wǎng)線有四對，每對由兩根絞合電線組成。

-我們使用2對在AT標(biāo)準(zhǔn)供電。有2種接線選擇:

選擇 A：1，2，3，6 1、2、3、6線上傳輸電源，極性為任意，1、2為正極，3、6為負(fù)極或是1、2為負(fù)極，3、6為正極，

選擇 B：4，5，7，8 并且規(guī)定4、5為正極，7、8為負(fù)極。

-電源注入在PSE變壓器的隔離側(cè)。

-PD在變壓器的隔離側(cè)接收電源。

3.IEEE802.3bt 4-pair布線

-所有4對以太網(wǎng)線用于提供所有功率級別的供電。

- 減少由于布線造成的功率損耗，提高系統(tǒng)的整體效率。100米CAT5電纜電阻一般為12.5歐姆(2對)

4.IEEE802.3af(2003)和IEEE802.3at(2009)類型和類別

5.IEEE802.3bt(2019)類型和類別

-新的IEEE802.3bt標(biāo)準(zhǔn)增加了3類和4類和5-8類，以適應(yīng)高達(dá)90W的電源級別

3.4 POE 握手協(xié)議

-IEEE 802.3BT 電信標(biāo)準(zhǔn)

檢測和分類的價值
1. 檢測:PSE只檢測有效的PD負(fù)載并對其供電。
2. 分類是功率協(xié)商，PD只抽取與PSE“承諾”相同的功率，這使PD不會拉下PSE電源

-POE基礎(chǔ)知識 | 檢測

1.IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)定義了一種通過電纜給PD(帶電設(shè)備)安全供電的方法，如果PD斷開，則斷開電源。

2.PSE會在定期檢查是否有什么東西被插入時，讓電纜不通電。這叫做檢測。

3.檢測確保，pse僅為有效的pd供電，而不是僅為數(shù)據(jù)以太網(wǎng)端口供電。

4.檢測是如何工作的？

-PSE發(fā)送電流源給PD→四個端口檢測。

-PSE通過PD檢測電阻器檢測dV/dI。

-如果在PD上23.75kΩ< Rdet <26.25kΩ(通常為25kΩ)，則可以接受檢測。（在協(xié)議中一般為24.9KΩ）

-對于四對POE,連接檢測變成檢測PSE的一部分，用于區(qū)分單個負(fù)載還是多個負(fù)載。

-POE基礎(chǔ)知識 | 分級

1.如果存在有效的PD負(fù)載鏈接，PSE可能會查詢PD需要多少功率。這被稱為分級。

2.分級是如何工作的/

-PSE發(fā)送電壓源給PD(14.5V~20.5V)。

-PD移除Rdet并打開內(nèi)部LDO，該LDO應(yīng)用于整個Rclass 2.5V。

-PSE測量通過Rclass的電流。

- 從PSE中通過分級確定功率分配。

PD&PSE 握手 | AF&AT 標(biāo)準(zhǔn)

1. 檢測

a. [PSE]發(fā)送4端口檢測信號 b. [PD]為25kΩ檢測電阻（一般為24.9KΩ）

2. 分級(1)

a. [PSE]發(fā)送第1個分級信號 b. [PD]在Rclass上顯示0-3級電流。c. [PSE]測量PD上的 Iclass

d. [PSE]決定分級級別 e. [PSE]隨后打開端口

3. 分級（2）

a. [PSE]如果第一次分級時檢測到為4級電流，就發(fā)送第二個分級信號. b. [PD]在Rclass上顯示4級電流。

c. [PSE]測量Iclass d. [PSE]隨后打開端口

PD&PSE 握手 | BT標(biāo)準(zhǔn)

-PSE發(fā)送較長的第一個信號通知PD它是PSE的Type3或Type4。

-PD使用第二Rclass來識別更高的功率等級。

-PSE發(fā)送5個信號，最大功率為90W。

對應(yīng)ID表格

這個表演示了PSE如何通過分級電流識別PD。

例:Type3/ 5設(shè)計如何選擇Rclass ?

生成第一個Rclass在PD上生成4級class
生成第二個Rclass在PD上生成0級的class
在Finger4之后，PSE開啟45W電源

對于上述檢測過程在做此詳細(xì)介紹

PoE基礎(chǔ)知識|檢測

連接檢查
—IEEE802.3bt支持單簽名和雙簽名兩種方式。
—對于4對PoE，連接檢查成為檢測操作的一部分。
—連接檢查后，PSE需要判斷該端口連接的是單簽名PD還是雙簽名PD。

3.4 POE 操作

啟動|輸入

-經(jīng)過有效的分級后，PSE和PD將經(jīng)過涌流階段，才能正常運行。
-涌流是對電源的控制應(yīng)用，可以從無電源狀態(tài)緩慢切換到有電源狀態(tài)，并且涌流保護(hù)允許PD的輸入電容充電到電源接口的全輸入電壓，同時確保通場效應(yīng)晶體管保持在其安全操作區(qū)域內(nèi)。
-如果涌流要求沒有按照IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)正確實現(xiàn)，可能會出現(xiàn)互操作性問題。

?編輯啟動的過程是怎樣的?

1. PSE打開端口(發(fā)送44V-57V)并開始監(jiān)測浪涌(檢測時間 50ms到75ms)。
2. 一旦Vvdd超過UVLO閾值，PD進(jìn)入涌流階段，由PD控制限制涌流。
3.PD必須表現(xiàn)為50ms的1型PD，然后必須小于400 mA直到80ms，以便讓PSE對PD上的bulk電容充電。
4. 在功率延遲階段之后，PD可以將功率提高到它指定的級別。

啟動|輸入電流限制

-IEEE標(biāo)準(zhǔn)輸入電流限制

-如果輸入電流超過了PSE的限制會怎么做?

PSE將關(guān)閉端口電源，然后進(jìn)入冷卻期，該端口的任何檢測/類啟用命令將被延遲。在冷卻期后，如果它們被啟用，PSE將重新啟動檢測/分類周期。

正常操作和保護(hù)| PSE

-上電后，PSE對端口提供2級電源保護(hù)。
1. Icut/Pcut:提供保護(hù)，防止在中等負(fù)荷瞬態(tài)過程中虛假電源關(guān)閉。
2. Ilim:在極端過載或短路的情況下會觸發(fā)保護(hù)。

-Icut 限流條件應(yīng)該發(fā)生在PSE通過I lim限流限制對端口電流進(jìn)行折疊控制之前。
-設(shè)置的I lim電流閾值必須大于I cut電流閾值。
-如果發(fā)生過流情況，PSE將關(guān)閉端口電源，然后進(jìn)入任何冷卻期，該端口的檢測/類啟用命令將被延遲。冷卻期后，PSE將重新啟動如果啟用檢測/分類周期。

正常操作和保護(hù)| PD

-TI 1-4型PD控制器的典型RTN通過FET電流限制:
1. 類型1:550mA (TPS23755 / TPS23758)
2. 2型:970mA (TPS23754/6)， 1A (tps23755 /2)
3.類型3:1.85A (TPS2373-3 / TPS2372-3)
4. 類型4:2.2A (TPS2373-4 / TPS2372-4)
-一旦RTN-VSS電壓超過Foldback閾值，電流限位在故障時間后下降到?jīng)_擊電流限位的水平。
-PDs有一個比PSE更高的固定的Ilim，以便PSE能夠更早地捕捉電源故障并去除電源。

直流斷開和維護(hù)電源信號(MPS)

-DC disconnect的價值:
負(fù)載斷開時，需要斷電。這是為了安全起見，這樣48V就不會熱插到筆記本電腦或其他數(shù)據(jù)設(shè)備上。

-PSE如何知道是否有負(fù)載?
PSE監(jiān)控PD的有效MPS，如果丟失MPS，則關(guān)閉端口。丟失MPS，返回PSE到空閑狀態(tài)。

-MPS是什么?
- MPS是由PD提供的一種電子簽名，以確保在施加工作電壓后，它仍然存在。
-一個有效的MPS包括最小10ma的直流電流(或每325ms至少75ms的10 mA脈沖電流)和低于26.3 kΩ的交流阻抗，并以0.05 μF為標(biāo)準(zhǔn)。(PD)

IEEE 802.3bt新特性-新的MPS

新的維護(hù)功率簽名(MPS)
?采用“新的”更低的維護(hù)功率簽名計時，以實現(xiàn)更低的待機(jī)功率。
- PSE TMPS最大6毫秒(原來是60毫秒)。
- PSE TMPDO最小值320ms(原來為300ms)。
?在分類過程中定義了一個很長的第一類事件，以便PSE告訴PD它可以使用新的MPS計時。

?審核編輯：符乾江