【电源】POE系统供电原理（二）

转载本博客文章，请注明出处

---

​ 上一篇文章中，有提到POE系统工作原理及动态检测机制，下面我们继续介绍受电端PD技术及原理。POE供电系统包含PSE、PD及互联接口部分组成，如下图所示。

图1 POE供电系统

PSE控制器的主要作用：

​ PSE控制器只有当设备接入时，判断出负载能够满足供电要求后，才会输出48V电压。这样设计的目的是确保设备接入时，能根据实际需要提供足够的电能，以支持其正常运行，同时有效避免供电不足或过载等问题导致设备损坏或影响其性能。

PD控制的主要作用：

​ PD控制器支持热插拔，这意味着无需断电，就可以将新的PD设备插入电源。当供电设备接入时，PD控制器会配置成标准的POE负载设备，并自动将源端提供的电能最大程度地传递到PD设备上，从而提高了电源的灵活性和扩展性。

POE系统工作阶段：

1. 侦测状态：当PSE控制器处于插入侦测状态，并且未接收到有效PD负载或处于悬空状态时，它会产生一个2V~8V的电势差电压输出，用于侦测有效的PD负载；
2. 功率分级：按负载功率等级，在有效负载接入后，需要识别负载功率需求，配置功率限制要求；
3. 输出电压：产生48V电势差电压输出；
4. 设备拔出：当设备被拔出时，PSE控制器会进入插入侦测状态。

图2 POE供电阶段

1.PSE应用电路

​ 以IP804为例，其典型应用电路集成了AF/AT协议检测和多端口管理功能，如图所示。IP804是一种4端口PSE控制器IC，专门为PoE系统设计。支持多点电阻检测、PD分类、直流断开和中途拔出检测功能，涵盖两事件分类和每个端口最多提供36W。为了防止结过热，IP804包括内部温度监测和热保护。多个IP804可集成搭建一个4 × N端口PSE系统。i2c总线用于采集每个IP804的PD电源状态，支持全局电源管理。

主要功能简介：

1. 48V直流电压通过网变中心抽头，以共模电压形式向后级供电。POE供电采用正极电压固定，负极受控方式；
2. PSE controller控制负极，并提供过流检测机制，用于判断负载的工作状态；

设计注意事项：

1. 因成本因素，部分场景会使用非隔离应用，需考虑互联设备共地问题；
2. 抗浪涌等级设计，需考虑PCB设计、浪涌抑制措施和浪涌泄放路径；
3. PSE供电有最小负载需求（稳态工作不小于10mA），需结合产品应用场景考虑；

图3 IP804应用电路

2.PD应用电路

​ 以MP8009为例，它集成了AF/AT协议和隔离电源正/反激拓扑二合一控制器，其典型应用电路如下图所示。

主要功能简介：

1. PD controller支持输入热插拔，自带热插拔冲击电流限制功能；
2. PD controller支持PSR、SSR反激拓扑和SSR有源钳位正激拓扑应用；

设计注意事项：

1. 根据产品抗浪涌等级要求，考虑浪涌防护设计；
2. 根据PD端的产品类型，部分产品低功耗场景需考虑加假负载，避免PSE控制器识别到断连状态；
3. 隔离电源效率问题，根据不同产品类型，对效率要求较高需重点考量（这部分内容后面会单独讲）。

图4 MP8009应用电路

参考资料

• IP804 datasheet
• MP8009 datasheet
• IEEE Std 802.3at-2009