以太網(wǎng)供電（PoE）中跨或端點(diǎn)插入的參考設(shè)計(jì)

本應(yīng)用筆記討論了以太網(wǎng)供電（PoE）中跨或端點(diǎn)插入?yún)⒖荚O(shè)計(jì)的特性。該參考設(shè)計(jì)的模塊化硬件允許靈活實(shí)施 4 至 192 個(gè)以太網(wǎng)端口。該設(shè)計(jì)基于四通道網(wǎng)絡(luò)電源控制器MAX5945。MAXQ2000微控制器提供系統(tǒng)級(jí)控制，控制和監(jiān)視MAX5945功率控制器。該參考設(shè)計(jì)還可以在獨(dú)立模式下使用，由PC通過(guò)RS-232或USB接口進(jìn)行配置。

付費(fèi)線上廣告業(yè)務(wù)概述

以太網(wǎng)作為一個(gè)整體在IEEE 802.3中標(biāo)準(zhǔn)化。PoE/PoE+ 分別在 IEEE 802.3af/at 中標(biāo)準(zhǔn)化。三種最常見(jiàn)的以太網(wǎng)類型是10BASE-T（10MHz），100BASE-TX（100MHz）和1000BASE-T（1GHz）。這三種形式都使用相同的介質(zhì)，即 5 類 （CAT-5） 電纜。CAT-5 電纜包含四對(duì)，每對(duì)由兩根電線組成（總共八根電線，編號(hào)和配對(duì)為 1-2、3-6、4-5 和 7-8）。對(duì)于 10/100MHz 以太網(wǎng)，四對(duì)（1-2 和 3-6）中只有兩對(duì)用于數(shù)據(jù)傳輸。（1GHz 以太網(wǎng)使用全部 4 對(duì)。

在 PoE 中跨插入解決方案中，供電設(shè)備 （PSE） 使用 4-5 和 7-8 對(duì)進(jìn)行配電。圖 1 顯示了 10/100MHz 以太網(wǎng)的中跨配置，其中電源直接通過(guò)未使用的對(duì)進(jìn)行分配。正 PSE 輸出 （V+） 連接到導(dǎo)線 4 和 5，而負(fù) PSE 輸出 （V-） 連接到導(dǎo)線 7 和 8。

圖1.適用于 10/100MHz 以太網(wǎng)的 PoE 中跨插入原理圖

在 PoE 端點(diǎn)插入解決方案中，PSE 使用對(duì) 1-2 和 3-6 進(jìn)行配電（圖 2）。端點(diǎn)配置中的電源在電纜對(duì)上以共模偏置 （DC） 的形式提供，而以太網(wǎng)數(shù)據(jù)是變壓器耦合和全差分 （AC）。PSE 輸出的極性未針對(duì)端點(diǎn)應(yīng)用定義。

圖2.適用于 10/100/1000MHz 以太網(wǎng)的 PoE 端點(diǎn)插入原理圖

類似的變壓器耦合配置可應(yīng)用于中跨配置（對(duì) 4-5 和 7-8）。此配置使所有四對(duì) CAT-5 電纜能夠傳輸數(shù)據(jù)（與 10/100MHz 和 1GHz 以太網(wǎng)兼容）和功率（端點(diǎn)和/或中跨）。PSE 檢查是否連接了有效的用電設(shè)備 （PD），如果是，則斜坡供電并監(jiān)控提供給 PD 的電流。在多端口解決方案中，還可以為各個(gè)端口分配優(yōu)先級(jí)。這將確保最高優(yōu)先級(jí)的端口始終通電，而如果可用電源不足，則可以關(guān)閉其他端口。

參考設(shè)計(jì)硬件

參考設(shè)計(jì)硬件包括：

一個(gè)主板和多達(dá)五個(gè) DIMM 3.3V 格式的印刷電路板。主板包含五個(gè) 168 針 DIMM 式連接器、用于 45 個(gè)以太網(wǎng)端口的 RJ-32 連接器/磁性元件、一個(gè) ±50V 隔離式 RS-232 收發(fā)器 （MAX3250） 和一個(gè) SPI?轉(zhuǎn)USB控制器（MAX3420）。

三種類型的 DIMM 格式卡。

主卡包含MAXQ2000微控制器、MAX5020 DC-DC轉(zhuǎn)換器（從-3V輸入產(chǎn)生+3.48V輸出）和5945個(gè)MAX24網(wǎng)絡(luò)電源控制器（為2000通道供電）。MAXQ5945使用I2C與MAX<>通信，MAX<>位于主卡本身或附加從卡上。

從卡可容納5945個(gè)MAX24網(wǎng)絡(luò)電源控制器，為<>個(gè)通道供電。

從B卡容納5945個(gè)MAX16網(wǎng)絡(luò)電源控制器，為<>個(gè)通道供電

始終需要一張主卡，而從卡的數(shù)量取決于所需通道的數(shù)量。圖 3 顯示了參考設(shè)計(jì)的框圖。

圖3.采用MAX5945 PoE網(wǎng)絡(luò)控制器的參考設(shè)計(jì)框圖

參考設(shè)計(jì)固件

如上所述，該參考設(shè)計(jì)可在獨(dú)立模式下運(yùn)行，也可與系統(tǒng)級(jí)微控制器配合使用。

系統(tǒng)處理器（由用戶提供）采用系統(tǒng)級(jí)微控制器工作，可以配置通常通過(guò)I2C設(shè)置的任何設(shè)置，或者簡(jiǎn)單地讓MAXQ2000微控制器使用內(nèi)置默認(rèn)值。參考設(shè)計(jì)固件允許MAXQ2000微控制器在16條I2C總線上控制多達(dá)5945個(gè)MAX48網(wǎng)絡(luò)電源控制器，總共5945個(gè)MAX2000網(wǎng)絡(luò)電源控制器。系統(tǒng)處理器還指定要報(bào)告哪些事件，從而允許設(shè)計(jì)人員根據(jù)需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行盡可能多的控制。MAXQ<>保留非易失性存儲(chǔ)器中的設(shè)置?；跀?shù)據(jù)包的錯(cuò)誤檢測(cè)協(xié)議允許根據(jù)需要重新傳輸數(shù)據(jù)包，以確保不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。

當(dāng)設(shè)計(jì)工作在獨(dú)立模式時(shí)，MAXQ2000和相關(guān)固件管理MAX5945的所有工作。PC設(shè)置參數(shù)，這些參數(shù)保存在微控制器的非易失性存儲(chǔ)器中。PC還可以查詢狀態(tài)，并選擇性地檢索存儲(chǔ)信息的日志。PC和MAXQ2000之間的通信通過(guò)RS-232接口或USB完成。

MAXQ1可以連接48至5945個(gè)MAX4四路控制器（提供192至2000個(gè)端口）。參考設(shè)計(jì)隨附的固件將自動(dòng)檢測(cè)和配置適當(dāng)數(shù)量的端口，前提是每個(gè)MAX5945具有唯一的I2C地址。

審核編輯：郭婷