功率成本双管齐下 PoE方案热衷高集成

当近几年全球半导体产业一直维持个位数的增长时，根据市场调查公司DellOro发布的数据，2006年全球以太网供电(PoE)产品交付量为3200万个端口，到2011年，交付量将增长到1.45亿个端口，平均年增长率将超过30%。当基于IEEE 802.3af标准的PoE端口无法满足更高的功率需求时，IEEE 802.3at标准的呼之欲出以及相应大功率PoE端口的推出解决了难题。同时，集成度提高带来的成本下降也有力地推动着PoE市场的飞速发展。

PoE市场动力强劲

博通(Broadcom)公司PoE产品总监周晏逸接受《中国电子报》记者采访时给出了PoE产品受到欢迎的几个原因：网络易受供电故障影响；其他的替代供电技术成本高昂且因为性价比的原因使其并不能应用于所有网络接入点上；一些公司正投入大量财力建立替换供电架构，以支持重要的语音和安全业务；新一代更高用电需求的设备需要网络接入。

各大半导体厂商纷纷表示了对PoE市场的浓厚兴趣。美国国家半导体(NS)亚太区电源管理产品市场营销经理吴志民接受《中国电子报》记者采访时表示，公司非常重视PoE这个极具发展潜力的市场，其各应用市场正稳步发展，PoE技术的应用将日趋普及。Broadcom以太网供电产品部产品线高级经理Martin McNarney对《中国电子报》记者表示，在以太网为基础的产品领域PoE将保持高速增长。在未来4年内，其在中国以及全球其他市场也会继续处于繁荣期。目前，全球20%的以太网端口为具有PoE功能的端口。预计到2011年，这一数字将会达到40%。

PoE产品将迅速扩展到IP电话以外的各个应用领域。TI亚太区电源产品技术总监严宗福告诉《中国电子报》记者，今后不断拉动PoE市场的将是IP电话等多种应用。从接受电力的设备(PD)所配备的、面向PoE的控制用IC来看，面向IP电话的产品目前按金额计算占有约66%的市场份额。此外，面向无线接入点的产品约占20%，面向监视摄像头的产品约占10%。其中，面向监视摄像头的市场增长较快，正在以每年40%的速度不断增长。面向IP电话的市场正以每年25%的速度增长，面向无线接入点的市场也在以15%的速度增长。

功率提升扩展应用

目前被广泛使用的IEEE 802.3af标准最初是为向IP电话供电而开发的，这一标准允许以可扩展和可管理方式向VoIP和无线接入点设备提供最高15.4W的功率。然而，随着一些高耗电以太网设备的出现，15.4W开始成为PoE产品应用的瓶颈。例如，据严宗福介绍，多媒体网关需要20W以上的功率；WiMax和802.11n WAP需要8W-45W的功率；RFID基站需要15W-35W的功率；安全摄像机需要10W-25W的功率。因此，提高PoE端口的供电能力成为关键。

据悉，2008年中期到年底IEEE 802.3at标准将制定完毕。采用该标准后，数据用和备用的每根双绞线中流经的电流有望达到720mA，并且还可利用数据用和备用2根电缆供电。在使用1根双绞线的情况下，当电压为50V时，电力供给设备(PSE)所配控制用IC的输出功率为36W，而使用2根双线时则为72W。Martin McNarney表示，IEEE组织制定802.3at新标准的目的在于确保大功率的标准与现有802.3af标准向后兼容。随着时间推移，即使不是所有的端口都必须达到802.3at的功率负荷，更多的交换机也将具有802.3at的功能。因此可以肯定，IEEE 802.3at标准会成为主流。

虽然IEEE 802.3at标准的实施尚待时日，但是半导体厂商纷纷迫不及待地推出了被称为pre-IEEE 802.3at标准的大功率PoE端口。

例如，TI推出的TPS2376-H通过具备52 V最小输入电压和超过100米的5类以太网线缆提供高达26 W的功率。NS的产品除了可以支持IEEE 802.3af标准之外，LM5072和LM5073还可输出高达25W的功率，客户可以利用NS的芯片设计符合IEEE 802.3at标准的产品。Broadcom推出的以太网供电产品BCM59101和BCM59103可分别提供每端口15.4W和37W的功率。凌力尔特公司(Linear)推出了适用于大功率受电设备(PD)的以太网供电接口控制器LTC4264，功率为35W，适用于新型PoE+应用。

高集成度方案成主流

随着供电功率的提升，对PoE产品安全性的要求也越来越高。提供高度集成的产品和降低功耗一方面可以保证安全性，另一方面对于降低用户的使用成本也大有裨益。因此，半导体厂商PoE产品的集成度越来越高。

周晏逸宣称Broadcom推出的BCM59101和BCM59103是市场上集成度最高的PSE芯片，采用单片设计，芯片中集成了FETs、感应电阻器、3.3V开关调节器、微控制器、LED控制以及存储器。高集成度使得以太网交换机的PoE电路只需用很少一部分外部元器件就可以完成。同时，所需的印刷电路板空间也就更少，设计也就更加灵活和简洁。功率的消耗对于电源解决方案至关重要。Broadcom通过两个部分的设计解决了功率消耗问题。首先，3.3V的开关调节器与其他方案比较起来更为有效；其次，内置的感应电阻器的功率消耗要远小于外部感应电阻器。

吴志民表示，NS为PD端设备提供多款集成多颗芯片的芯片组，例如LM5070、LM5071及LM5072等都是高度集成的单片解决方案，其特点是内置100V的启动稳压器，有全面符合IEEE 802.3af的PD接口、100V热插拔MOSFET及PWM控制器。

TI高灵活度的TPS2376-H将所需的外部组件数降至最少，该器件采用PowerPad封装，并集成了0.6ΩFET以最大限度降低系统热损耗。飞思卡尔半导体公司推出的MCZ34670是一个完全集成的PoE解决方案，符合IEEE 802.3af标准，拥有集成的隔离开关,PWM控制器拥有过压保护等功能。Linear公司的LTC4264采用了精确的双重限流电路和片上功率MOSFET以及检测电阻，无须增加外部组件就可以组成一个完整的浪涌电流控制电路。

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何为PoE？

PoE(Power Over Ethernet)指的是在现有的以太网Cat.5布线基础架构不做任何改动的情况下，在为一些基于IP的终端传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电的技术。PoE为很多网络设备的传统交流电源提供了一种功能全面、经济高效的替代产品，这些设备包括无线接入点、IP电话、IP照相机、笔记本电脑、联网信息亭终端、安全视频摄像头、应急照明系统、楼宇控制、MP3播放器和PDA充电器等。使用PoE设备，上述网络设备无需单独的交流适配器，也不需要额外的电线，从而让最终用户受益。PoE可以降低或消除安装成本，节省空间，使用户能够更加轻松地在工作场所内移动设备。此外，PoE连接的设备可以通过有效而集中的方式，进行远程管理、关闭或复位。