中心議題：

• IEEE 802.3af 概況
• 介紹安捷倫3.3V光耦合器

解決方案：

• 熱插拔控制器或PoE控制器IC須在PoE一致性測試中執(zhí)行PD檢查
• 采用3.3V 15MBd光耦合器，隔離48V電源和PSE中使用的I2C控制總線

實踐證明，在五類雙絞線銅線上實現高達吉位每秒(Gb/s)數據傳輸速率的流行以太網不僅實現了極高的傳輸速度，而且實現了極高的可靠性和經濟性。之后，以太網革命已經從局域網(LAN)擴展到當前的城域網(MAN)。

---今天，以太網領域已經進入了一個嶄新的時代。除數據傳輸外，可以與數據傳輸同時在五類雙絞線銅線上傳輸13W 48 V功率。2003年6月12日，電氣和電子工程師學會(IEEE)理事會批準了通過局域網(LAN)供電的這一概念，這一新標準稱為IEEE 802.3af或以太網供電(PoE)標準。  ---自IEEE批準PoE標準以后，市場上對此進行了大量的探討，并出現了許多成功案例。主要網絡廠商如Cisco在IEEE 802.3a之前就開發(fā)了自己專有標準，這些廠商進一步擴展到支持這一新的IEEE標準。類似的，其他主要以太網交換機廠商如北電、惠普、華為、富士通等都推出了支持PoE標準的新型以太網交換機。隨著以太網不斷增長及同一條五類電纜上可以實現額外的附加電源功能，IEEE 802.3af可望成為市場上的流行標準。

--- 除網絡廠商外，對IP分組語音和視頻需求的迅猛增長也是推動PoE增長的另一個市場因素，這可望推動不同地區(qū)提高PoE IP電話、網絡和安全攝像機的銷售額。此外，PoE客戶端不要求額外的電源線，這不僅降低了安裝成本(power supply point不必鋪設電源插座)，而且可以在以太網中簡便地移動和布線這些設備，如可以方便地把無線接入集線器從一個地點移動到另一地點。此外，Wi-Fi或無線局域網的增長趨勢還有助于推動部署更多的 PoE無線接入點。事實上，根據3Com提供的數據，到2006年，全球無線局域網硬件的銷售量預計將突破4200萬臺。
電子電路圖

---據PCIM Europe雜志2003年10月份提供的數據，由于PoE出現增長勢頭，不間斷電源(UPS)的銷售量正在呈現出不斷提高的趨勢。預計PoE設備中UPS的全球銷售額將從2003年的2200萬美元增長到2008年的6800萬美元。盡管PoE不再需要為各臺設備提供專用UPS，但仍需要一臺集中UPS為整個網絡提供備份。

---到目前為止，前期的PoE目標市場是VoIP電話、無線/藍牙接入點和網絡攝像機。

IEEE 802.3af 概況
---根據IEEE 802.3af標準，為以太網客戶端設備供電的設備稱為電源設備(PSE)。PoE客戶端設備如IP電話、網絡和安全攝像機、藍牙/無線接入點及許多其他以太網設備稱為被供電設備(PD)。
---IEEE 802.3af標準把電源定義為13W 48V，可以通過五類信號線對配置從PSE發(fā)送這一功率，其中功率從發(fā)射機(Tx)和接收機(Rx)信號變壓器中央分接。還可以通過五類備用線對配置傳送這一電源，參見圖1。

---但是，在通過局域網電纜傳送功率前，熱插拔控制器或PoE控制器IC必須在PoE一致性測試中執(zhí)行PD檢查，然后才能通過局域網發(fā)送不同等級的功率。功率共分成四級：0級是默認等級，功率為0～13W；1級<=4W；2級= 7W；3級位于7～13W之間。這一過程稱為“檢測簽名”，其中低于10V的小脈沖被送到PD上，測量電流(I)。然后，計算得出的(I)將確定PD中的電阻 (R)。在R=25kΩ時，將檢測到符合PoE標準的PD。然后，PSE可以繼續(xù)把分類后的功率發(fā)送到PD上。否則，PoE IC控制器將不允許把任何功率發(fā)送到PD上。目前，有許多PoE IC控制器廠商把重點放在PSE和PD一側。PoE控制器中一直有恒定的附加功能，如AC負荷斷開檢測、在故障條件后自動啟動等。
安捷倫3.3V光耦合器實現隔離和安全絕緣  電子技術論文網 

 
 ---IEEE 802.3af標準的主要指標之一是隔離。PSE和PD設備必須提供電隔離功能。根據設備標準IEC 60950中的規(guī)定，電隔離在50～60Hz時60s內應承受 1500Vrms的電壓。安捷倫光耦合器明確滿足了這種PoE標準。15MBd 3.3V雙通道光耦合器HCPL-063L在UL規(guī)定安全標準下每分鐘可以承受高達3750Vrms的電流。此外，它還通過CSA、IEC/ EN/ DIN EN60747-5-2及其他安全審批。
 

--- HCPL-063L可以幫助隔離浮動接地、噪聲環(huán)境和電位接地差導致的共模信號，這些情況會導致接地環(huán)路電流流動。共模噪聲過高會導致輸出結果不準確，進而破壞安全精確的測量能力。推薦采用安捷倫HCPL-063L光耦合器，隔離48V電源和廣泛使用的飛利浦集成芯片間(I2C)地址總線標準，參見圖2。

---飛利浦I2C是一種專有的控制總線，它采用簡單的雙向兩線概念，即串行數據(SDA)和串行時鐘(SCL)總線實現IC間控制。I2C地址總線下使用三種常見的開關頻率模式，即100kHz標準模式、400kHz快速模式、3.4MHz高速模式。在PoE應用中，最常用的I2C模式是快速模式頻率。這種3.3V、15MBd光耦合器在15kV/μs, 50V共模電壓下實現了非常高的共模抑制比(CMR)，特別適合高速隔離不希望的信號，如可能干擾I2C控制總線的共模噪聲。此外，HCPL-063L芯片組采用鎵砷化物磷化物 (GaAsP) 發(fā)光二極管 (LED)及集成式高增益光電檢測器，可以以最低5MHz的時鐘頻率工作，滿足了全部三種I2C工作頻率模式，參見表1。此外，HCPL-063L還是一種兼容LVTTL和LVCMOS接口的光耦合器，它提供了5mA的低輸入電流能力。 電子技術論文網

---最后，這種3.3V光耦合器不僅功耗低，而且不需要額外的電源、元器件和額外的電平移動電路。使用光耦合器的另一個主要優(yōu)勢是光隔離技術不會導致電磁干擾(EMI)，因此大多數網絡設備都不會受到電磁干擾的影響。
 
安捷倫的3.3V光耦合器
---安捷倫科技公司隔離產品分部(IPD)率先推出支持100KBd～15MBd傳輸速率的3.3V數字光耦合器，參見表1。自2000年問世以來，安捷倫的3.3V光耦合器已經廣泛應用于隔離線路接收機、包括RS-232的現場總線接口、RS-422、RS-485、CAN總線等應用中。安捷倫一直是隔離技術創(chuàng)新的市場領導者。

---總之，IP語音和視頻、Wi-Fi和安全設備等市場因素正推動著新的IEEE PoE標準向前發(fā)展，隨著許多網絡廠商涉足PSE和PD，PoE標準將越來越多地被用戶采用。隔離、安全絕緣和抗EMI能力等是設備設計中需要考慮的部分關鍵因素，因為這些因素會影響數據可靠性。安捷倫的光耦合器不僅實現簡便，而且有助于解決這些關鍵設計因素。因此推薦使用3.3V 15MBd光耦合器，隔離48V電源和PSE中使用的I2C控制總線