电源管理芯片在以太网供电中的应用(1)

什么是以太网供电？

术语“以太网”是指 IEEE802.3 标准涵盖的各种局域网 (LAN) 系统。 以太网协议是在工作场所，通过高速数据电缆将台式 PC 与中央文件服务器连接起来的协议。任何连接到以太网端口的设备，如数据终端、无线接入点、网络摄像机 (web cam) 或网络电话等，都需要通过电池或独立 AC 插座为自己供电。而更为优雅的方法则是能够向连接到以太网的任何设备同时传输电源和数据。如果这种传输方式能够利用现有的以太网布线，则可以保持 100% 的历史兼容性，那将再好不过了。这正是 IEEE802.3af 规范中定义的以太网供电 (PoE) 标准所提供的内容。这一新标准于 2003 年 6 月由 IEEE 批准，是通过以太网发送和接收电源信号的标准。PoE 的优点在于：

由于每个设备只需要一组连线，因此每个设备的布线更为简单和便宜；

免去了 AC 插座和适配器，使工作环境更安全、整洁，成本也更低；

可轻易地将设备从一处移至另一处；

无间断电源可确保在 AC 电源

断电时继续为设备供电；可对连接到以太网的设备进行远程监控。

正是这些优点使得以太网供电成为一项从本质上改变了低功耗设备供电方式的全新技术。但就目前而言，推动 PoE 总有效市场增长 (TAM, Total Available Market) 的主力是两类用电设备：无线 LAN 接入点和 VoIP（网络语音）电话。至 2007 年，前者的复合年增长率 (CAGR) 为 38%，达 1500 万个（来源：iSuppli），而支持后者的企业网预计将达到 300 万个。对用电设备的这种需求反过来将推动现有以太网交换机向支持 PoE 功能转移的需求。这是通过使用“中继”(midspan) 来实现的，如图1所示。这些单元的增长至 2007 年预计将达到 800 万，增长率为 68%。

在图1的示例中，源头的以太网交换机通过一个“中继”以太网供电集线器将电源“注入”局域网的双绞线电缆来提供 PoE 功能。新的以太网交换机将集成该“中继”，从而实现向通过高速数据电缆连接的用电设备 (PD) 供电。这些用电设备可以是网络摄像机 (web cam)、网络语音电话、无线局域网接入点和其他电器设备。不间断电源 (UPS) 将提供备用电源，以防市电断电。

电源管理器件用于转换电压和电流，可以用在以太网交换机中，以太网供电“中继”集线器中，以及位于用电设备中的 DC-DC 转换单元中。下面各段将对这些功能中的每个功能分别进行讨论。

电源管理器件在以太网交换机中的应用

最新的以太网交换机可以通过 24 或 48 个独立端口向用电设备提供 PoE 连接性，并与非 PoE 系统保持历史兼容。每台用电设备均由其自己的48V电源供电，每台用电设备的最大允许功耗为15.4W，以太网交换机可以对每台设备的用电单独进行管理。

IEEE802.3af PoE 规范最多允许在每台用电设备处消耗大约 13W 的功率，而以太网交换机提供的最大 15.4W 的功率是为了弥补长电缆带来的一定程度的损耗。48V 电源实际上允许在用电设备端使用36～ 57V 之间的任意电压。电压要求大约为最大开关电压的 2 倍(应对开关尖脉冲等的经验法则)，要求电源开关必须采用额定VDS为 100V的分立 MOSFET。