基于5G的以太网供电技术

以太网电缆通常用于传输数据。事实上，同样的电缆也可以用来为连接的网络设备供电。

以太网供电 （PoE） 是一种通过双绞线以太网电缆传输电力的技术：提供电力的设备称为供电设备 （PSE），而受电设备称为受电设备 （PD）。大多数 PSE 设备是网络交换机或 PoE 注入器，旨在与非 PoE 交换机一起使用。PD 设备的常见示例包括 VoIP 电话、无线接入点和 IP 摄像机。

Silicon Labs 推出了一个新的产品组合，旨在为未来的以太网应用（如 5G 迷你蜂窝）提供动力。PSE 和 PD 产品符合新的 IEEE 802.3bt 90W PoE 标准。

以太网供电技术

PoE 技术有时也称为“在线电源”，可让您显着减少安装网络所需的电缆数量。其他好处包括在选择安装设备的位置方面具有更大的灵活性、减少停机时间以及降低布线和电力成本。自 2003 年推出以来，通过以太网供电 （PoE） 的电力传输能力已从最初的 15.4 瓦大幅增加到 30 瓦。新标准 IEEE 802.3bt 通过将功率增加到 60 瓦，在某些应用中增加到 90 瓦来满足这一需求。IEEE 802.3bt 标准引入了类型 3 和类型 4 PSE/PD（图 1）。

图 1：如果通道长度已知，扩展的功率能力允许 PD 输入功率高达 90W。

新的以太网供电 （PoE） 标准 – IEEE 802.3bt – 在支持 10 千兆位以太网 （10GBASE-T） 并保持与旧 PoE 标准的兼容性的同时，为新应用提供更高的功率水平。

PSE 设备有一个最大功率预算，它表示它可以同时向 PD 设备提供的总功率，以瓦特为单位。大多数 PSE 设备的功率预算不足以为所有 PoE 端口提供最大功率，因为大多数用户并未使用所有功率。因此，大多数 PSE 设备实施电源管理以在连接的 PoE 端口之间智能分配电源。

当 PD 连接到 PSE 时，PoE 标准指定了 PD 的浪涌电流以防止高电流尖峰。此外，PoE 标准提供了 PSE 和 PD 之间的模拟握手（分类）以协商功率。PD 请求特定级别的功率，PSE 要么授予请求的级别，要么将 PD 降级到较低的功率级别。分级完成后，PD 将可用功率报告给 PD 系统控制器，PD 系统必须相应地调整其功率消耗。

Silicon Labs 解决方案

Silicon Labs 的新 PoE 产品组合提供了一个完整的解决方案，其目标是降低向供电设备 （PSE） 和受电设备 （PD） 添加 90 W PoE 的成本和复杂性。新的 90 W PoE 产品组合符合 IEEE 802.3bt 标准。通过将 PoE 功率提高一倍以上，portolio 扩展了无线接入点、物联网无线网关和其他 PoE 应用的功能。该产品组合的更高功率能力有助于使小型 5G PoE 供电单元和数字建筑成为现实。

该产品组合包括三种新的 PSE 和 PD 产品：符合 802.3bt 的单端口 90W PSE Si3471 控制器。Si3471 不需要外部主机 MCU、固件下载或软件编程，并且易于使用三个数字 I/O 引脚进行配置。

Si3474 四路以太网 90 W 802.3bt 或最多八个 30 W 802.3at/af PoE 端口，用于工业和商业以太网交换机和安全记录设备。

Si34071 单芯片 PD 解决方案将 802.3bt 接口与集成高效 DC-DC 转换器相结合，可实现超过 90% 的端到端效率。Si34071 为小型 5G 蜂窝、无线接入点和物联网网关提供高功率（图 2-4）。

图 2：Si3471 应用布局

图 3：Si3474 应用布局

图 4：Si34071 的应用布局

Silicon Labs 电源产品高级产品经理 Charlie Ice 说：“以太网供电的一个主要优势是能够通过现有的标准以太网电缆传输电力和数据，这消除了将交流电源连接到安装位置的需要用于连接的设备，这反过来又降低了安装的成本和复杂性。例如，在整个建筑物中部署 5G 小型基站通常涉及在无法使用交流电源的难以到达的地方安装系统。通过使用 PoE 技术，一根低压以太网电缆可以延伸到小型基站，以提供高速数据和高达 71 W 的功率。”

当您必须在附近没有墙上插座的地方供电和使用网络设备时，PoE 非常有用。这是在无法轻松接入电源的地方使用 IP 摄像机进行视频监控的简单案例。通常，您正在寻找配备长寿命电池的设备。视频监控解决方案、传感器、传输和接收设备以及其他物联网只是 PoE 提供的一些可能性。

“随着新的 90 W 标准于去年获得批准，我们认为 PoE 将在应用数量和使用它设计的客户数量方面真正爆炸式增长。PoE 不仅将用于 5G 小型基站，还将重振无线接入点和其他 PoE 应用，”。Silicon Labs 电源产品高级产品经理 Kevin Kilbane 说。

图 5：Si34071 71 W 正向转换器 EVB

PoE 功能的使用允许开发人员减少设备高度集中的环境或接线柜内所需的电缆和电源插座的数量。

在无线占主导地位的时代，以太网可能看起来像昨天的技术，但无处不在。它甚至对提供 5G 服务至关重要，部分归功于以太网供电和规范的最新迭代，这增加了单个 90W 连接上的可用总功率。

审核编辑：郭婷