W-LAN等基于無線電的無線傳輸技術帶來了三個挑戰：基于無線電的電池供電設備必須定期充電，W-LAN的頻帶處于飽和狀態，并且更高的功率要求需要網絡連接。以太網供電解決了這些問題。

具有Internet連接的設備基于兩個基本功能：通信回傳和電源。物聯網設備還附帶安全性。多年來，無線，即基于無線的傳輸技術（例如WLAN）一直是事件的中心，但帶來了三個挑戰。基于無線電的電池供電設備必須定期充電，并且WLAN的頻段處于飽和狀態-這都是當今常見的問題。更高的電源要求還需要網絡連接，這會使安裝點變得復雜并受到限制。

以太網供電（PoE）通過現有的以太網基礎架構提供靈活性，可靠性，安全性和電源來解決這些問題。自2003年由IEEE引入以來，PoE取得了長足的發展。IEEE 802.3bt的最新批準使其成為市場上的重要競爭對手，通過Cat5 / Cat6電纜提供10G-BASE-T和60至90W的功率。

更高效

最初，類型1電源設備（PSE）只能提供高達15.4 W的功率。Type 2的功率增加了一倍，達到30 W.今天于2018年9月發布的Type 3和Type 4分別提供60和90 W的功率。這打開了與互聯網兼容的設備的世界，包括無線電和手機基站，云臺變焦-（PTZ）和半球攝像機，電視，交互式顯示器和信息亭。單根低壓電纜與高速數據通信相結合，意味著更少的布線，是樓宇智能維護，物聯網（IoT）和工業物聯網（IIoT）安裝的理想選擇。

以太網供電是使用現有以太網網絡為終端設備供電的有線通信和電源系統。電源設備（PSE）通過8條線為受電設備（PD）供電，這些線設計為具有RJ45連接的四根雙絞線電纜（Cat5 / Cat5e / Cat6 / Cat6a）。PSE在端點提供的電壓最高為57V。由于此電壓低于60 V，因此符合安全特低電壓（SELV）指令，該指令使系統電氣安全，并且不需要合格的電工或埋葬電纜，從而簡化了安裝和維護。該標準將每個端口的功率限制為90 W，這是最大功率，

該版本原定于2017年發布，在實際引入該標準之前會不斷進行更新，以確保與以前的版本向后兼容。PoE規范的最新更新IEEE 802.3bt引入了Type 3和Type 4 PSE和PD。為了提供更高的電流，新標準允許同時使用稱為4對或4PPOE的兩種功率模式（模式A和模式B），并為四對功率提供功率，而不是類型1和2中的兩種功率。

添加了四個附加的類（5至8年級），它們具有改進的相互識別和自動類功能。此更新還提供了更低的待機功耗，并支持PoG以及10G-BASE-T。

利用以太網供電進行開發

開發PD時，必須考慮某些功能，包括操作模式，PD檢測和分類。為了避免損壞非PoE設備，PSE必須在為PD供電之前識別是否已連接PD。PD模式可通過有效的簽名識別，并使用25kΩ電阻在PD中實現。如果PSE然后提供兩個連續的電壓（U1 = 2.7 V和U2 = 10.1 V）用于電阻檢測，它將記錄電流值，從而在激活電源之前確定PD的存在。圖1描述了啟動過程中的電阻檢測。

圖1：開始階段的波形。（安森美半導體）

PD的最大功率要求在分類階段中確定。PD上連接到PoE控制器的另一個電阻指示功率范圍。表1列出了單個簽名PD的不同類別及其最大平均性能。該類不應與類型混淆，因為它指的是所連接設備的特定電源。對于IEEE 802.3af / at（類型1和類型2的設備），使用具有單個簽名的PD。IEEE 802.3bt針對每種模式或替代方式（A和B）使用單獨的輸入橋式整流器和PD控制器添加了兩個簽名PD。

分類的可選擴展是“自動分類”。PSE測量在一定時間段內連接的PD的功耗，以便PSE可以確定PD永遠需要的最大功率。自動分類永遠不會使用雙重簽名PD來實現。

表1列出了與PD上接收到的功率有關的新類別和類型以及每種類型所支持的模式。

表1：單簽名PD的最大平均性能。

識別出PD并確定類別后，它必須維護電源簽名。對于類型1和類型2的設備，所需的最小簽名為10 mA，占空比為20%。為了使端口保持活動狀態，浪費了至少2.31 mA的平均電流。這相當于在50 V電壓下為115 mW，對于大型應用而言，其累加非常快。對于3型和4型設備，占空比已降至1.875%，從而使每個設備的功耗低于10 mW，待機功耗降低了90%。

單片電源（MPS;單片電源系統）在網絡照明中必不可少，因為網絡中存在大量設備。對于永久性活動的系統（例如，基于無線電的回程，WLAN接入點和安全攝像機），它們也是必需的，盡管要求并不那么嚴格。

以太網供電模式

功率輸出分為三種模式：模式A，模式B（替代A或替代B）和4對。使用處于模式A的10BASE-T / 100BASE-TX，電源將與數據對1至2和3至6同時傳送。模式B通過備用對4至5和替換對7至8提供電源。在1000BASE-T應用程序（四對）中，模式A和B都同時在四對對之間提供電源。共模電壓取自標準以太網變壓器的中心抽頭。然后，DC / DC轉換器為系統提供穩定的輸出電壓。

圖2描述了類型1和類型2應用在模式A和模式B下的功率輸出，圖3描述了類型3和類型4在4對模式下的電纜連接。

圖2：用于PoE電源輸出的模式A和模式B。（福祿克網絡）

圖3：4對PoE電源輸出。（福祿克網絡）

圖4：綠橋解決方案與二極管橋的比較。（安森美半導體）

圖5：四MOSFET綠橋FDMQ8203。（安森美半導體）

圖6：評估板NCP1095GEVB / NCP1096GEVB。（安森美半導體）

安森美半導體開發PoE設備時，必須考慮連接電纜。以太網的最大電纜長度為100 m，這是一個直流電阻，可降低電壓并耗散熱量。5類（Cat5）電纜是雙絞線電纜，用于以太網和PoE網絡中的電源。這些電纜在10/100 / 1000BASE-T上最高支持100 MHz。6類（Cat6）電纜相對于5類電纜進行了改進，并支持10GBASE-T以太網最高500 MHz。

100 m長的Cat5電纜的直流電阻為12.5Ω;Cat6電纜僅7Ω。傳輸損耗隨差分對中電流的增加而增加。在25 W PD的典型輸入電壓為50 V的情況下，電流為0.5A。這會導致Cat5的傳輸損耗為2.5 W，Cat6的傳輸損耗為1.75 W，并通過熱量散發。對于90 W的設備，此傳輸損耗分為四對，每對930 mA，PSE提供至少52V。Cat5對應于17.3 W，Cat6對應于2×6.05 W，這表明Cat5對于每種應用都是足夠且安全的。

正確的連接

安裝時應仔細選擇電纜。需要在電纜長度和設備性能之間進行權衡，以提高效率并消除布線損壞的風險。

PD控制器通過附加的DC / DC轉換器來轉換和調節PD側的輸入電壓。二極管橋是常見PoE設備的一種經濟高效的解決方案。它們足以滿足功耗較低的設備的需求，但隨著性能的提高，它們成為問題。在25.5 W和至少42.5 V時，大約0.6 A的電流流過二極管電橋。每個二極管的正向電壓為0.7 V，每個二極管消耗的功率為420 mW。對于90 W系統，現在的電流為3.7 A，每個二極管消耗的功率為2.59W。

MOSFET方法比傳統的二極管橋改善了線損和效率。安森美半導體的第一代綠橋系列集成雙p溝道和雙n溝道MOSFET（FDMQ8203）提供了一種精巧的解決方案，采用緊湊且經過熱改良的SMD封裝。線損取決于R DS（ON）MOSFET的價值：n溝道和p溝道MOSFET分別具有110和190mΩ的電阻，對于25 W系統，功率損耗約為115 mW。這是二極管橋損耗的四分之一。在90 W的示例中，3.7 A的電流導致354 mW的線損，相當于二極管解決方案的13%。這似乎是一個相對較小的節省，但是在使用數百個PoE傳感器的建筑物管理系統中，差異可能很大。

第二代Quad-MOSFET（FDMQ8025A）在與第一代相同的小型MPL封裝（4.5 mm×5 mm）中提供了更高的標稱功率，高效的橋式整流器和必要的柵極驅動器，并且其R DS（ON）更低。）對于n通道型號為35mΩ，對于p通道型號為76mΩ。

安森美半導體還提供PoE-PD接口控制器，通過該控制器，每個設備均可按照802.3af / at和-3bt進行操作：NCP1095和NCP1096包含PoE系統中操作所需的所有功能，例如檢測，分類，自動分類以及接通階段的電流限制。這兩個控制器通過內部/外部傳輸晶體管支持高達90 W的功率。它們還指示何時可以插入短時維護電源簽名。附加的輔助電壓檢測可通過PoE或電源適配器啟用電源。

使用評估板NCP1095GEVB和NCP1096GEVB，可以在實施物理設計以支持開發過程之前快速評估兩個控制器。這些板包括活動的Green Bridge2橋，RJ45連接和LAN變壓器