以太網供電 (PoE) 顧名思義：它通過用于數據傳輸的同一根電纜為小型設備提供足夠的電力。該技術廣泛用于智能建筑中，由于所涉及的電壓較低，正常的電源安全規則不適用。這突出了 PoE 具有吸引力的原因之一；它可以顯著降低與安裝和合規性相關的成本。

由于許多辦公樓已經在整個結構中連接了以太網，并且安裝了電池供電的不間斷電源 (UPS)，因此可以輕松實施強大的系統。追溯添加 PoE 設備可以利用已部署的相同電纜，還可以為照明和安全攝像頭等應用供電。電力可以通過以太網電纜傳輸到距離支持 PoE 的以太網設備最遠 100 米的設備。

使用 PoE 為智能建筑供電的好處

采用 PoE 的明顯好處之一是它使直流電源能夠在您現有的以太網中運行。雖然您仍然需要使用支持 PoE 的端口更新網絡交換機，但與不必為受電設備運行額外的銅線相關的成本優勢可能非常顯著。銅價從 2000 年的每磅 0.65 美元上漲到 2021 年的每磅 4.05 美元（來源：macrotrends）。此外，通過不在受電設備上實施 AC 到 DC 轉換，可以進一步節省成本。

在定位受電設備時，PoE 還提供了更大的靈活性。大多數交流電源插座都靠近地板，這不是 Wi-FI ?接入點 (AP)、毫微微蜂窩和微微蜂窩以及攝像機的理想位置。為了最大限度地擴大覆蓋范圍，建議避免將這些設備放置在障礙物附近，這意味著它們最好放置在天花板高度。與市電網絡不同，以太網電纜通常穿過吊頂形成的空隙，從而消除了采用的另一個障礙。

PoE 將電源和數據結合在一起，可實現對各種應用的智能 24/7 監控和控制，包括照明、安全攝像頭和數字標牌。配備電池供電的不間斷電源系統 (UPS) 的集中式 PoE 網絡可確保關鍵設備在停電期間持續運行。?

智能樓宇應用和 PoE 標準

最初的 PoE 標準 (IEEE 802.3af) 于 2003 年獲得批準，可提供高達 15 瓦的功率。它被廣泛用于 IP 電話、樓宇訪問控制等應用，并為早期分布式 Wi-Fi 接入點供電。該標準的后續修訂版，包括 IEEE 802.3at (30 W / 2009) 和 IEEE 802.3bt (90 W / 2018)，增加了提供的功率以支持更苛刻的應用，例如更快的 Wi-Fi 網絡、安全攝像頭、音頻揚聲器、銷售點 (POS)、LED 照明等。

圖 2：PoE 標準和應用

PoE 拓撲

圖 3 說明了典型的 PoE 拓撲。PoE 網絡交換機稱為供電設備 (PSE)，它為客戶端提供直流電源，稱為受電設備 (PD)。該規范規定 PSE 應能夠通過最長 100 米的以太網電纜（通常為 CAT5/6）向 PD 供電。

圖 3：典型的 PoE 拓撲（來源：以太網聯盟）

由于以太網電纜最長可達 100 米，因此在此距離上會有一些耗散，因此在最壞的情況下，到達 PD 的功率低于 PSE 提供的功率。在規范中，802.3af 為 13 瓦，802.3at 為 25.5 W，802.3bt 為 71.3 W。對于“bt”標準，PD 處的直流電壓范圍為 42 到 57 伏 [RB2]。輸入端不支持 PoE 的聯網設備仍可連接并使用 PoE 分配器，以分離數據和直流電源。這也可以減少對 AC/DC 轉換器和靠近 AC 插座的設備的需求。

PoE 供電 PTZ 攝像機

當今的安全系統通常使用帶有小型電機的攝像機，使它們能夠在三軸或平移、傾斜和變焦 (PTZ) 中移動，并且通常配備高清數碼攝像機。這些攝像機可以通過有線連接（例如以太網）進行手動控制，或者通過編程在定義的感興趣窗口或整個視野中檢測到物體時自動移動和縮放。一些相機還可以配置為通過不斷執行 0° 到 360° 平移和 0° 到 180° 傾斜來調查場景，而變焦可以使用光學或數字技術實現。現在可以使用基于 IEEE 802.3at 標準的 PoE 為這些安全和監控攝像機提供所需的電力。??

PoE 供電的無線網絡

Wi-Fi 接入點和路由器也是 PoE 的常見應用。兩者的功耗通常是速度和支持的流數量的函數。現代網絡使用 MIMO（多輸入多輸出）等技術來擴大范圍和吞吐量。實現支持 Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax) 速度的 AP/路由器應用程序將映射到 PoE 標準，如下所示：

1. Wi-Fi 6，4×4雙頻并發：802.3at

2. Wi-Fi 6, 8×8 雙頻并發：802.3at/bt

3. Wi-Fi 6, 4×4 三頻并發：802.3at/bt

盡管 Wi-Fi 路由器/AP 配有 AC/DC 電源，但它們也可以使用 PoE 分配器供電。相比之下，Cisco Meraki TM MR56 Wi-Fi 6（802.11ax，8 流）接入點等產品現在支持 802.3at，這意味著 RJ45 端口可以直接連接到支持 PoE 的 PSE 交換機來為設備供電。

PoE 供電的微微蜂窩和毫微微蜂窩

微微蜂窩和毫微微蜂窩用于擴展或增加蜂窩覆蓋，特別是在建筑物、辦公室、購物中心和體育場等繁忙區域。與常規蜂窩不同，微微蜂窩的范圍通常很小，約為 200 米或更小，而毫微微蜂窩的范圍可能低至 10 米。這些微型設備是 PoE 的理想選擇，如下面的一個示例所示：

1. Apex TM 4G/LTE 3.5GHz 室外微微蜂窩 (35W)：802.3bt

PoE 供電數字標牌

LED 電視是一種非常有效的交流方式。它們可以在各種領域展示定制的動態數字標牌，包括企業辦公空間、智能零售、酒店和政府直轄市。與 Wi-Fi 一樣，數字標牌的好壞取決于其位置。例如，較大的屏幕通常懸掛在天花板上，以便人群可以輕松查看內容。相比之下，智能信息亭或銷售點 (PoS) 應用程序利用較小的屏幕——一些帶有觸摸屏的應用程序可提供更加個性化的交互式用戶體驗。

LED電視功耗變化很大。下面列出的三星? 55 英寸 LED 電視指定 69 W 的典型功耗，而另一個相同尺寸和制造商的要求 120 W。確保 LED 電視功率不超過 PD 功率很重要。使用 802.bt 標準，根據 PSE 和 LED 電視 (PD) 之間的以太網電纜長度，這可以在 90 W 到 71.3 W 的范圍內。?

市場上還提供多種帶 PoE 的標牌電視。看看 LED 電視制造商是否開始將 802.bt 集成到他們更大的 LED 電視中，以適應不斷增長的數字標牌市場，這將會很有趣。

1. 55 英寸，三星 4K LED 電視 (#Q70T) 69W（典型值）：802.3bt（需要 PoE 分配器） ????????

2. Thinlabs, Inc 的 46 英寸高清帶觸摸屏：802.3bt（不需要 PoE 分配器） ?

3. 10 英寸，三星數字標牌 (DB10E-TPOE) 802.3at（不需要 PoE 分配器）

4. 48”, 三星數字標牌 (DH48E) 44W (typ) 802.3bt（需要 PoE 分配器）

5. 40 英寸，三星數字標牌 (H40B) 44W（典型值）802.3bt（需要 PoE 分配器）

6. 16” medTV ? PDI-P16TV-GB2-P電視（25W）的802.3at供電（PoE分配器不是必需的）

PoE 智能互聯照明

PoE 和 LED 照明是天作之合，因為 LED 消耗直流電源，而 PoE 提供直流電源。這使您可以在使用 PoE 為 LED 供電時消除 AC 到 DC 電源轉換的成本。

PoE 如何增強智能建筑的一個很好的例子是安森美半導體?互聯照明平臺（圖 4）。該平臺基于模塊化設計，能夠為兩串 16 個 LED 提供 7,000 流明，由雙 FL7760 LED 驅動器驅動。基于 NCP1096 802.3bt 控制器的 PoE 模塊可為 LED 驅動器模塊提供高達 90 瓦的直流電源。同時，LED 驅動器模塊上還有第二個連接器，它接受 RSL10 藍牙? 5 無線電以無線連接到智能手機網關，從而實現云連接。現在是智能照明。

圖 4：帶有 PoE 模塊的互聯照明平臺

PoE 供電的商務電話 (VoIP)

互聯網協議語音 (VoIP) 可能是 PoE 最常見的應用。VoIP 使用以太網協議在廣域網上將低頻模擬語音信號數字化為數據包。從那里，它將通過交換機和路由器進入云，到達目的地。VoIP 僅消耗 4 到 7 瓦特，因此與 802.3af PoE 標準非常兼容。配備 RJ45 連接器的現代 VoIP 電話旨在通過以太網電纜接收數據和電源，因此不需要外部 PoE 分配器。?

結論

通過同一根電纜提供電力和數據連接的便利性令人信服；我們只需要看看 USB 如何成為許多消費設備無處不在的電源。商業和工業應用中的 PoE 也是如此。它通過針對可以直接受益于它帶來的簡單性的應用，推進了單電纜解決方案的概念。

憑借在數字通信和電源管理方面的成熟專業知識，安森美半導體非常適合提供 PoE 解決方案。隨著越來越多的制造商發現其優勢，最終用戶將開始要求 PoE。現在是開始過渡到更智能的集成電源/數據組合的時候了。?

所有商標均為其各自所有者的財產。ON Semiconductor 是 Semiconductor Components Industries, LLC dba ON Semiconductor 或其子公司在美國和/或其他國家/地區的商標。Wi-Fi 是 Wi-Fi Alliance? 的注冊商標。Cisco Meraki 是 Cisco Systems, Inc. 和/或其附屬公司在美國和某些其他國家/地區的商標。Apex 是 Casa Systems, Inc. 的商標。Samsung 是 Samsung Electronics Co., Ltd. 的商標。medTV 是 PDi Communication Systems, Inc. 的注冊商標。Bluetooth 文字標記和徽標是 Bluetooth SIG, Inc. 的注冊商標。

審核編輯 黃昊宇