以太网（一）：PoE供电

一、定义：

• PoE系统包括供电端设备（PSE）和受电端设备（PD）两部分
• PoE（Power over Ethernet）：​是一种可以在以太网中透过双绞线来传输电力与数据到设备上的技术
• PSE（Power Sourcing Equipment）：为以太网客户端设备供电的设备，也是整个POE以太网供电过程的管理者
• PD（Power Device）：是接受供电的PSE负载，即POE系统的客户端设备

二、标准：

• 电气参数
  POE标准对PSE设备和PD设备的电气参数做了详细的规定，部分重要参数如下表所示

  规范	IEEE 802.3 af （PoE）	IEEE 802.3 at （PoE+）	IEEE 802.3 bt （PoE++）
  PSE电压范围	44~57V	50~57V	52~57V
  PSE电流范围	10~350mA	10～600mA	10～1600mA
  PSE输出功率	≤15.4 W	≤30 W	≤90W
  PD输入电压	36～57V	42.5～57V	42.5～57V
  PD最大功率	12.95 W	25.5W	71.3 W
  线缆要求	Unstructured	CAT5E or Better	CAT5E or Better
  供电线缆对	2	2	4

• 网线线序：
  标准 CAT5E 网线有四对双绞线，根据实际的需要，网线包括以下两种制作标准： EIA/TIA 568A 和 EIA/TIA 568B 

  

• 供电线对：
  CAT5E 网线有四对双绞线，但在10M BASE-T和100M BASE-T中只用到其中的两对，IEEE 802.3af 允许有 Alternative A、Alternative B 两种模式的线序供电方法： 
  a）在4、5、7、8线对上传输电源，并且规定，4、5为正极，7、8为负极；
  b）在1、2、3、6线对上传输电源，极性为任意 {2为正极，3、6为负极或者1、2为负极，3、6为正极}
• 供电方法：
  实现方法是利用网络变压器的中央抽头来加载/获取供电能量的，具体电路如三中所示

三、供电原理

1. 供电电路：
   1000M BASE-T  POE 供电系统中，四对线序均传输数据，无空闲对， 均采用数据对供电，通过网络变压器进行电压、信号的分离，获取的电压连接到桥式整流进行整流供电；

   

2. 供电过程：
   POE供电过程中只会输出三种供电电压，在检测阶段的供电电压时 2.5V~10V，在分级阶段的供电电压为15~20V，最后稳定在48V，PoE供电过程如下图所示

   

   根据上图，PoE供电工作过程为：
   
   a）检测
   PSE首先会发送一个测试电压给在网设备，以探测受电设备中的一个24.9kΩ共模电阻。测试信号开始为2.5V，然后提升到10V，这将有助于补偿Cat-5线缆自身阻抗带来的损失，因为这种线缆最长可达100m。如果PSE检测到来自PD的适当阻抗特征（24.9kΩ），它便会继续提升电压。如果检测不到特征阻抗，PSE将不会为电缆加电。受电设备（PD）电路中的齐纳二极管会保证系统其余部分不受测试信号的干扰。
   
   b）分级
   当PSE检测到PD端设备之后，PSE将向PD施加15～20V的电压，并通过测量电流大小来确定PD的特定级别。如果除了探测到第一级的电阻外没有回应分级确认电流，该设备被定义成0级。在此阶段，PD的电源部分将被欠压锁定(UVLO)电路维持在无源状态，以便隔离开关级，直至特征和分级阶段完成。

   等级	PSE参考功率	PD参考功率	等级描述
   Class 0	15.4W	12.95W	在无法对PD进行分类时，使用的缺首等级。IEEE 802.3af、IEEE802.3at、IEEE802.3bt标准支持此等级
   Class 1	4W	3.84W	IEEE802.3af、IEEE 802.3at、IEEE 8023bt标准支持此等级
   Class 2	7W	6.49W	IEEE8023af、IEEE 8023atIEEE8023bt标准支持此等级
   Class 3	15.4W	12.95W	IEEE8023af、IEEE 8023at、IEEE8023bt标准支持此等级
   Class 4	30W	25.5W	IEEE8023at、IEEE 8023bt标准支持此等级
   Class 5	45W	40W	IEEE8023bt(Type3、Type 4)标准支持此等级
   Class 6	60W	51W	IEEE802.3bt(Type 3Type 4)准支持此等级
   Class 7	75W	62W	IEEE802.3bt(Type4)标准支持此等级
   Class 8	90W	71.3W	IEEE802.3bt(Type4)标准支持此等级

   c）供电
   分级完成后，在一个可配置时间（一般小于15μs）的启动期内，PSE设备开始从低电压向PD设备进行供电，直至提供48V的直流电源。
   若PD设备从网络上断开时，PSE就会快速地(一般在300～400ms之内)停止为PD设备供电，并重复检测过程以检测线缆的终端是否连接PD设备