如何最大限度地提高 PoE 和电信电源的效率

以太网供电PoE (Power over Ethernet) 是指在现有的以太网布线基础架构下， 除了能够保证为基于以太网的终端设备(如IP 电话机、无线局域网接入点A P、安全网络摄像机等) 传输数据信号的同时， 不作任何改动就同时可以为此类设备提供直流供电的能力。PoE 系统主要包括供电设备( Power SourceEquipment， PSE) 和用电设备(Powered Device， PD)两部分， 两者基于IEEE2802.3af 标准确定有关用电设备PD 的连接情况、设备类型、功耗级别等信息联系， 并以这些信息为根据控制供电设备PSE 通过以太网级向用电设备PD 供电。

供电设备PSE 通常和网络设备结合在一起， 主要进行PD 设备的信息检测、控制和监测供电状况。供电设备可以用两种方式进行供电： 中跨方式(M idspan) ， 在交换机外部加一个扩展设备， 将从交换机来的以太网线接入该设备， 保持原有信号线对不变，该设备通过双绞线中未使用的备用线对给用电设备供电; 端跨方式(Endspan) ， 将供电控制电路集成到以太网交换机中， 在以太网供电控制电路的控制下， 供电既可以从以太网端口隔离变压器的中芯抽头， 也可以从备用线对注入到以太网的信号线对中， 对终端用电设备供电。

IEEE-802.3af 标准中定义了设计PoE 网络时必须遵循的参数， 包括： 操作电压为48V DC， 波动范围可以在44～ 57V 之间; 由PSE 产生的电流在350～400mA 之间， 以确保以太网电缆不会由于其自身的阻抗而导致过热。因此PSE 在其端口输出的最大功率是15.4W。考虑到电缆损耗， 受电端设备PD 所能获得的最大的功率为12.95W。同时， IEEE-802.3af 标准定义了一个可选的供电分级机制， 以方便对用电设备消耗功率的控制和管理

在以太网供电 (PoE) 应用中，由于输入功率有限，因此高效率是首要考虑因素。低功率系统限制为 13W，而高功率系统限制为 25.5W。通常需要更高功率水平(高达 200W)的电信电源出于热原因也需要高效率。在正激转换器中采用有源复位可实现非常高的效率，同时仍使用单端拓扑。

首先，有源钳位重新捕获变压器的泄漏能量，防止该能量被耗散。更重要的是，主动复位以适合它们采用自驱动同步整流器的方式调节变压器的绕组电压波形。

有源钳位正激转换器的正确设计需要仔细选择变压器匝数比和电感，以及适当设置开关延迟。将开关延迟设置得太短会导致同步整流器的交叉导通，从而增加损耗并降低效率。延迟过长会导致同步整流器上的体二极管过度导通。与体二极管反向恢复相关的损耗可能与交叉传导引起的损耗一样严重。

超过 5V 的输出电压通常需要一些额外的调节电路来保护同步整流器的栅极。图 1 显示了这种调节电路的一个示例。齐纳二极管 D8 限制了栅极电压。Q6 允许更高的电流为栅极充电。D7 提供了一个低阻抗路径来快速关闭同步整流器。

图 1.超过 5V 的输出电压需要栅极驱动电路来保护栅极。