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PoE++会有用,令人头疼,还是两者皆有?

时间:2019-07-29 作者:Bill Schweber 阅读:
PoE++可以实现更多更好的电力控制,而无需为电源及其控制部署高压交流线路,并且可以消除或减少持证电工运维电缆的需要。但这只是在安装布线方面有好处。我担心的是,PoE++正在将一个由源、开关、铜缆和负载所组成的简单回路改造成另一个由协议驱动的系统。对此,我们需要经历复杂的查询、响应和验证才能使它首次工作,然后继续工作。

人们期待已久的IEEE 802.3“4对线以太网供电的物理层和管理参数(也称为IEEE 802.3bt-2018PoE++)总算正式公布——该标准于去年12月获得批准,并于今年1月正式发布。这并不奇怪——该标准开发已进行了多年。元器件和盒子级供应商一直在使用其预正式版本来开发支持性IC和交换机——例如Microchip公司旗下的Microsemi,他们的PDS-408G PoE交换机就是如此(1)——而现在他们就可以把它们标记为合规产品(当然,他们得一直密切关注这个标准,并做最终审核)。

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1:在IEEE 802.3 PoE++升级标准正式批准后不久,Microsemi就发布了PDS-408G PoE交换机。(来源:Microchip

我不会详细介绍这一最新PoE版本的规格和功能,网上可找到很多这方面资源。简而言之,在适当的环境下,如若以太网布线无误,它可以为负载提供高达100W的功率。这个功率水平很大,足以驱动各种各样的设备,包括LED区域照明。

谁需要PoE++呢?(我更喜欢这个非正式的描述性名称,而不是其正式的难以辨认IEEE命名,这只是我个人的喜好。)显然,建筑师和办公室照明安装人员会最先试用。《Cabling Installation & Maintenance(布线安装与维护)》这个出版物非常好,其上对该标准做了大量的报道,从必须安装PoE++系统的人员的角度,而非仅只IC或盒子设计人员的角度,给出了现场的、立足于现实的观点。他们最近的文章《The IEEE 802.3bt standard’s impact on the expanding PoE marketplaceIEEE 802.3bt标准对PoE市场扩大的影响)》提供了很好的介绍,而《Cabling Innovators Spotlight(布线创新者聚焦)》这一简短的案例研究,则以一个非常真实的例子(他们也有其他例子)表明了PoE++可用于办公室照明。因此,PoE++现场应用就在于此。

请注意,PoE++的功率等级更高,其并不是对现有以太网布线的简单升级。首先,它必须使用新的6A类以太网布线,并且它提供从18总共8个功率等级。新的布线可通过以太网联盟所提供的认证标识来识别——以太网联盟是个独立的、供应商中立的组织,专注于以太网技术的发展,并对IEEE标准进行推广营销(2)。

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2:以太网联盟已开发封装标识,用来指示IEEE 802.3 6类布线的合规性等级。(来源:以太网联盟,在《Cabling Installation & Maintenance》中发表)

尽管他们做了这些工作,但我担心会有伪造的6A类电缆带有这些标识,宣称可以达到性能要求但却无法提供。根据《Cabling Installation & Maintenance》以及其他来源所述,这在X类布线当中就经常遇到,要对布线进行现场验证或确认也非常困难。只有在安装了布线,使用或经过了几个月以后,这些缺陷才会显现出来。

即使使用了真正的电缆,也有可能存在严重的散热问题,尤其是在未考虑数据线耗散的情况下,这个问题可能特别麻烦。这会产生IR压降和I2R损耗,引起自发热现象。由于PoE++ 6A类布线通常会紧密捆绑在其他PoE++线束,甚至是电缆沟或封闭管道中的交流电源线当中,这个问题就变得非常棘手。因此,鉴于可能出现明显的温升,实际额定功率会远低于100W。这就足以引起美国国家电气规范(NEC)考虑,而从所允许的包装、过热和可能的燃烧等方面来解决这个问题。

我了解到PoE++的潜在优势,它可以实现更多更好的电力控制,而无需为电源及其控制部署高压交流线路,并且可以消除或减少持证电工运维电缆的需要。但这只是在安装布线方面有好处。我担心的是,PoE++正在将一个由源、开关、铜缆和负载所组成的简单回路改造成另一个由协议驱动的系统。对此,我们需要经历复杂的查询、响应和验证才能使它首次工作,然后继续工作。

这种直连方法易于连接、调试方便,支持性的说法要说可以说很多。但当我们开始为数据优先的电缆添加电力传输与管理(设想一下PoE++或USB-C,甚至RS-232/485),或为电力传输优先的电缆添加数据功能(电力线宽带)时,在启动和测试方面,事情很快就会变得棘手。当然,为电力线添加低速数据功能,对于智能电表来说讲得过去,但我对电力线宽带(BPL)却不太确定——它需要使用很多有源和无源元器件并将它们合并,同时还要保持安全。PoE++介于两者之间——其电压等级足够低,直接安全不成问题,但仍然需要在每个终端对有源、无源和磁性元器件进行合并,然后将数据与电源分开(3)。当然,工程师又为他们自己的应用设计了许多自举非标准方案——这又是另一个不同的话题了。

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3:对于PoE安装,这种大幅简化的方块图只能看出,一开始需要将哪些东西合并,然后将电源与数据分离。实际情况要复杂得多,会涉及冗长的BOM,包含许多有源和无源元器件。(来源:Kintronics

那么,PoE++会用到哪里?它会变得普遍寻常吗?或者它是否仅限于在非常专业化的应用(例如商业建筑照明与控制)中使用?它会成为另一个只是有希望成为的竞争者,但却没有像预期那样流行起来吗?5年以后再回过头来看,可能会非常有趣。毕竟,也许USB的开发人员早已料到,他们的PC及其键盘/鼠标之间的低速、低成本互连,将在短短20年内(USB是在20世纪90年代中期推出)被用来实现高速数据和电力传输,但我怀疑大多数设计工程师都没有。

您对PoE++(以及PoE+和基本PoE)的优势和好处有何看法?从您的角度来看,是否任何新的重要方案都会“不经历风雨,怎么见彩虹”?

本文为《电子技术设计》2019年7月刊杂志文章。原文链接:Will PoE++ be helpful, a headache, or both?

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
Bill Schweber
EE Times/EDN/Planet Analog资深技术编辑。Bill Schweber是一名电子工程师,他撰写了三本关于电子通信系统的教科书,以及数百篇技术文章、意见专栏和产品功能介绍。在过去的职业生涯中,他曾担任多个EE Times子网站的网站管理者以及EDN执行编辑和模拟技术编辑。他在ADI公司负责营销传播工作,因此他在技术公关职能的两个方面都很有经验,既能向媒体展示公司产品、故事和信息,也能作为这些信息的接收者。在担任ADI的marcom职位之前,Bill曾是一名备受尊敬的技术期刊副主编,并曾在其产品营销和应用工程团队工作。在担任这些职务之前,他曾在英斯特朗公司(Instron Corp., )实操模拟和电源电路设计以及用于材料测试机器控制的系统集成。他拥有哥伦比亚大学电子工程学士学位和马萨诸塞大学电子工程硕士学位,是注册专业工程师,并持有高级业余无线电执照。他还在计划编写和介绍了各种工程主题的在线课程,包括MOSFET基础知识,ADC选择和驱动LED。
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