|
以太網供電(PoE)技術已經在語音IP(VoIP)電話、無線路由器以及安保設備等上百種應用中大顯身手。許多PoE應用使用了輔助電源，例如，受電設備(PD)端的交流壁式電源和供電設備(PSE)端的不間斷電源(UPS)。集成輔助電源是一項極具挑戰性的設計工作，PoE設計者必須要理解不同的方法,并在它們之間作出折衷。 在PoE系統中加入輔助電源通常有三種配置方式：通過受電設備前端熱插拔部分；直連到受電設備的電源控制器輸入端；直連到受電設備的電源隔離輸出電壓。 在第一種配置方式中，電源能復接到受電設備的前端并通過熱插拔部分進行傳遞。這種方式有時也稱作前端輔助供電，如圖1所示。 圖1 前端輔助供電 由于電能通過受電設備的PoE接口控制器傳遞，所以前端輔助供電具有熱插拔保護優勢。如果前端輔助供電的電壓低于正常的PoE電壓，先供電的電源輸出就會出現不確定狀態。這是因為在PoE之前加入輔助電源將使供電設備喪失PSE能力，因而無法檢測到受電設備的簽名電阻；而且無論什么時候使用輔助電源都會出現這種問題。但是，如果先給PoE供電，輔助電源的低電壓將受到反偏的功率二極管抑制。低電壓前端輔助供電的另一個缺點是拽取功率限制。熱插拔限流功能對拽取輔助電源電流進行限制的時候，會發生這種情況。 如果前端輔助供電的電壓大于或等于PoE電壓，情況就更復雜了，這是由于兩個電源將共享受電設備的負載，與它們的穩壓電壓成正比，與它們的輸出阻抗成反比。當使用高壓輔助電源時，情況將更為復雜，因為它為控制器引入一種新的熱插拔情況。由于MOSFET對電源的輸入電容充電，受電設備控制器輸入電壓的突然增長將使熱插拔晶體管進入限流狀態。這種情況將使系統暫時偏離輸入“電源良好”狀態，為了持續供電，必須將這種情況去除。熱插拔控制器的電流限制應該高于輸出到負載上的直流電流。如果直流電流限制設置得過低，熱插拔控制器在差錯出現前，將無法提供足夠的多余電流來對負載電容充電。 斷電過程必須經過仔細地考慮。如果PoE電源斷開，即前端輔助電源先工作，若斷開輔助電源，供電將無法繼續，這是因為在供電設備檢測到一個合法的簽名并繼續供電之前，模塊的電容上的電荷必須被完全釋放掉。如果前端輔助供電能夠正常工作，那么無論PoE電源在什么時候斷開，都可以持續供電。 前端輔助供電的應用可能是一個十分困難的問題。如果輔助電源直接連接到模塊的電源部分(也稱作后端輔助供電)，如圖2所示，問題的復雜程度將大為降低。 如果后端輔助電源首先為模塊供電，那么它也將占據支配地位，這是因為它可以將輸入二極管橋反偏，并阻止供電設備檢測合法簽名。根據選擇不同的受電設備控制器IC，用戶可以在后端輔助供電應用中禁用PoE接口。禁用PoE而使用輔助電源供電的配置方式稱為“輔助支配”。輔助支配方式將禁用熱插拔控制器的功率MOSFET開關，從而禁止PoE供電。如果供電設備檢測出符合IEEE 802.3標準的直流保持電源簽名，供電設備將認為受電設備將要斷電并關斷PoE電源。這是后端輔助供電的一個主要優點，因為它移除了供電設備電源，從而將電能分配到其他端口。 如果后端輔助供電配置為非支配模式，且PoE電源先工作，那么輔助電源在PoE斷開之前將不會供電。和前端輔助供電相同，只要后端輔助電源繼續工作，就可以支配模式或非支配模式持續供電。如果輔助電源斷開并且PoE電源沒有啟用(因為輔助支配或者輔助電源先工作)，將無法持續供電。 最后一種配置方式，即輔助電源直接連接到受電設備的電源輸出方式，是一種簡單卻具備很多優點的方案。它需要一個為受電設備負載提供所需電流和調節電壓的輔助電源。另外，這種配置方式通常需要額外的元件和一些重復功能，有時甚至需要另一個隔離開關穩壓器或線性二次穩壓器。 為PoE供電器件增加輔助電源是一件非常復雜的、極具挑戰性的工作。只有理解了每種配置方式的成本、優點和限制，PoE設備的設計者才能夠選擇適合的方案并實現期望的系統性能。 |
