隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴大，對電力的需求也大幅增加。以太網(wǎng)已經(jīng)是技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，新的以太網(wǎng)供電（PoE）通用標準（IEEE 802.bt）將通過提供高達90瓦（W）的功率，幫助實現(xiàn)一些新的應(yīng)用。安森美半導(dǎo)體的PoE受電設(shè)備（PD）方案不僅支持新標準的功率極限，而且進一步擴展至100 W，有助于應(yīng)對包括聯(lián)網(wǎng)照明和電信在內(nèi)的應(yīng)用的高功率需求挑戰(zhàn)，具有設(shè)計靈活性、成本效益和電源能效。

什么是PoE IEEE 802.3bt？

PoE是IEEE 802.3af和802.3at標準定義的一種網(wǎng)絡(luò)功能。PoE技術(shù)可以通過以太網(wǎng)電纜傳輸電力和數(shù)據(jù)。通過供電設(shè)備（PSE）和PD之間的連接來管理傳輸?shù)碾娏俊Ｔ诖诉^程中，PSE根據(jù)PoE標準識別PD設(shè)備的類型和類別，然后確保其獲得適當和安全的電量。

新的通用PoE標準（IEEE 802.3bt），也稱為 “PoE 2”，于2018年9月獲批。它與現(xiàn)有標準向后兼容，但在兩個關(guān)鍵方面有所不同：

1．通過使用PoE電纜中的所有四對布線，增加PSE可提供的輸出功率；

2. 通過識別兩個新的類型（3和4）和四個新的類別（5-8）的設(shè)備，提高能效。

標準功率 - PSE 輸出功率 - PD 輸入功率 – 可用于應(yīng)用

（85% 能效）

802.3af （PoE）15.4 W13 W11 W

802.3at （PoE+）30 W25.5 W21.6 W

802.3bt （PoE 2）90 W71.3 to 90 W21.6 W to 76.5 W

PoE-PD 方案

能源成本的上升、對更小方案的要求、符合多種標準的需要和有限的預(yù)算等等因素，給應(yīng)用設(shè)計人員帶來了諸多挑戰(zhàn)。

安森美半導(dǎo)體采用獨特的高壓制造工藝，開發(fā)出更先進的電源轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體，能在緊湊的空間內(nèi)以高能效和低發(fā)熱工作。

在PoE方面，有許多誤解。了解與PoE相關(guān)的一些常見誤解，這些誤解可能會阻礙您在設(shè)計中使用PoE！

GreenBridge 2? Quad MOSFET

在PoE應(yīng)用中，當向PD供電的PSE配備了不間斷電源（UPS）時，PD需要一個橋接電路來調(diào)節(jié)輸入電源的極性。簡單的二極管橋接設(shè)計一直是最流行的方法，提供了一個可靠和低成本的方案。然而，隨著PD需要更多的功率，正向壓降引起的二極管橋的導(dǎo)電損耗成為需要有效解決的主要問題之一。安森美半導(dǎo)體的GreenBridge方案就是為了解決這問題而開發(fā)的，它可以降低橋路的功率損耗。

完成基于FDMQ8203 GreenBridge方案的設(shè)計，僅需要增加外部電路來驅(qū)動和保護MOSFET。經(jīng)過測試，GreenBridge方案降低了功率損耗，提高了能效，降低了工作溫度，且方案占用的PCB面積約為等效二極管橋的一半，如圖1所示。

圖1.GreenBridge? 1方案與傳統(tǒng)二極管橋方案的比較

符合IEEE 802.3bt標準的FDMQ8205包含兩個N溝道和兩個P溝道100 V級MOSFET，以及所有必要的門極驅(qū)動器。該器件無需外部電路來驅(qū)動或保護，同時提供最低的RDS（on）。與傳統(tǒng)的二極管橋方案相比，基于FDMQ8205的GreenBridge方案的功耗可好達10倍。整體系統(tǒng)尺寸不到傳統(tǒng)二極管橋方案的1/4。

圖2.GreenBridge? 2方案與二極管橋方案對比

1. 符合IEEE 802.3bt標準的PoE-PD接口控制器： NCP1095、NCP1096

NCP1095和NCP1096 PoE-PD接口控制器包含PoE系統(tǒng)所需的所有功能，包括檢測、分類和電流照明。這些器件具有一個外部傳輸晶體管和Autoclass支持，可根據(jù)PD類型和類別優(yōu)化功率分配。NCP1096提供更高的集成度，它的內(nèi)部熱插拔FET晶體管具有3型或4型PoE控制器中最低的RDS（on）。NCP1095GEVB和NCP1096GEVB評估板使設(shè)計人員在實現(xiàn)物理設(shè)計之前快速評估這兩個控制器的工作。它們包括GreenBridge2有源橋、RJ45連接器和局域網(wǎng)（LAN）變壓器。

2. 100 V N-溝道 PowerTrench? MOSFET

FDMC8622 MOSFET采用先進的Power Trench?工藝開發(fā)，該工藝采用了屏蔽門極技術(shù)。該工藝已針對RDS（on）、開關(guān)性能和堅固性進行了優(yōu)化。FDMC8622 支持高功率和電流處理能力，并采用廣泛使用的 100% UIL 測試表面貼裝封裝。

3. DC-DC 轉(zhuǎn)換器

NCP1566是一款高度集成的雙模有源鉗位PWM控制器，目標是用于電信和數(shù)據(jù)通信行業(yè)的下一代高密度、高性能和中小功率級隔離式直流-直流（DC-DC）轉(zhuǎn)換器。它可以配置帶輸入電壓前饋的電壓模式控制或峰值電流模式控制。峰值電流模式控制也可以通過輸入電壓前饋來實現(xiàn)。可調(diào)節(jié)的自適應(yīng)重疊時間可根據(jù)輸入電壓和負載條件優(yōu)化系統(tǒng)能效。該控制器集成了所有必要的控制和保護功能，以實現(xiàn)隔離式有源鉗位正激或非對稱半橋轉(zhuǎn)換器。

4. 靜電放電（ESD） 保護二極管

ESD8004設(shè)計用于保護高速數(shù)據(jù)線免受ESD影響。超低電容和低ESD鉗位電壓使該器件成為保護電壓敏感的高速數(shù)據(jù)線的理想方案。

為何要 PoE？

雖然無線連接提供了許多顯著的優(yōu)勢，但技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)中使用的所有設(shè)備的電源和數(shù)據(jù)要求差異很大。實施PoE特性和功能有多種好處，例如：

節(jié)省時間和成本 - 由于不需要電源線，成本和安裝時間都會減少。由于不適用市電布線規(guī)定，也不需要合格的電工，因此安裝也得到了簡化。

靈活性 - 靠近電源不再是一個考慮因素。設(shè)備可以放置在任何可以運行LAN電纜的地方。

可靠性 - 集中式電源取代了低成本的墻式適配器，允許使用單個不間斷電源來備份系統(tǒng)。

安全性 - 提供比無線更強大的安全和安全協(xié)議，加強了對黑客的保護。

輕松便捷 - PoE可同時傳輸電源和數(shù)據(jù)，減少線束，高效便捷。

扼要重述

新的PoE標準IEEE 802.3bt支持設(shè)計人員提供功率高達90 W的PD，為更高功率的應(yīng)用打開大門，包括聯(lián)網(wǎng)照明、安防攝像頭、數(shù)字標牌、電信、銷售點（POS）終端和衛(wèi)星數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。安森美半導(dǎo)體提供全系列符合IEEE 802.3bt標準的PoE-PD方案，并通過大量參考設(shè)計和應(yīng)用注釋將功率擴展至100 W，以解決能效、尺寸和熱性能等挑戰(zhàn)。讓所有開發(fā)工程師都能更方便地使用這項技術(shù)，將有助于實現(xiàn)更多的互聯(lián)設(shè)備，并保證互操作性和更高的能效。

審核編輯：郭婷