以太網供電 (PoE) 的發展是為了響應受電設備 (PD) 之間對快速、經濟高效的網絡通信日益增長的需求。電氣和電子工程師協會 (IEEE) 制定了安全標準來支持共享網絡連接的設備。自 2003 年以來，IEEE 已經批準并支持多個版本的標準。對于速度較慢的 10Mbps 的 10Base-T 和 100Mbps 的 100Base-TX 傳輸，四個 5 類 (CAT5) 雙絞線中只有兩個用于信號傳輸，留下另外兩條雙絞線用于將電力傳輸到終端設備（圖 1）。

圖 1：兩對數據傳輸圖說明了兩對電源連接。電源僅在紅色對上傳輸，而所有四對都可以傳輸數據。（來源：微芯）

變體標準使用通常未使用的電線（變體 B）進行電源和接地。同時，變體 A 將信號置于電源之上，例如用于音頻電容式麥克風的幻象電源中的 -48 伏。這種巧妙的技術通過電壓差對每對雙絞線進行偏置。這允許在不干擾信號的情況下提取功率，這些信號相對于每個電壓電勢是不同的。

4PPoE 是另一個不斷變化的標準，它使用所有四對雙絞線供電，并允許更高級別的功率用于電子設備以外的其他設備，包括電動相機、應急照明源、通風口執行器、繼電器和泵（圖 2）。

圖 2：通過四對線傳輸數據圖展示了一個四對電源連接，電源通過所有八根線傳輸。（來源：微芯）

有趣的是，PoE 并不是第一個供電網絡技術。幾十年前，基于 RS-232 的網絡方案使用 4 線 RJ-11 電纜遠距離傳輸/接收和整流交流電。整流后的交流電看起來像交流電，因此不受電纜阻抗的限制，并且都具有用于 NRZ（不歸零）信號的公共接地參考。

為什么要接線？

通過 Wi- Fi?、藍牙?、Zigbee、超寬帶 (UWB) 以及許多其他具有經過驗證的有效性記錄的可用無線協議，為什么會有人想要有線連接？最重要的是，并非每個需要控制或監控的遠程位置都可以使用電源。建筑物中埋藏的傳感器和執行器可能位于爬行空間、閣樓、內部通風口，甚至是人們無法適應的地方。獨立的供電和有線連接可能是唯一的解決方案。同樣，應急照明等關鍵系統可能會失去主電源，但仍可依靠 PoE 電源運行。這在緊急情況下尤其重要，例如在摩天大樓中，逃生樓梯間保持照明。有線連接更難破解，因為無線更容易被干擾。這是任何安全系統中的重要考慮因素。

最新標準是 IEEE 802.3bt

2003 年初的 802.3af 標準可以提供 15.4W 的功率，這對于嵌入式、掩埋式和分布式傳感器系統來說已經足夠了。相機、互聯網協議 (IP) 電話和無線 LAN 的接入點也利用了這一點。2009 年的 IEE 802.at 標準允許每條電纜線路的功率高達 30W，這為潛在的更耗電應用打開了大門，例如用戶界面終端和低亮度照明。響亮的聲音和警笛系統現在也是可行的。

2018 年批準的最新 IEEE 802.bt 標準正在獲得關注，并將 802.3bt 類型 3 類設備的功率提高到 60W，將 802.3bt 類型 4 類設備的功率提高到 90W。這不僅可以為單端口端點應用提供電源，還可以實現遠程多端口實施，每個端口都能夠提供最高可達多端口開關 90W 的功率。這也可以允許螺線管、電機和其他機電功能，例如緊急開門或鎖定駕駛艙系統。

802.bt PoE 滿足USB-3C

隨著最新的 PoE 和 USB 標準，PoE 和 USB-3C 之間的接口變得越來越流行。這可以讓筆記本電腦、平板電腦和更復雜的用戶界面連接到有線網絡，為使用和充電提供電力和數據。

這不僅僅是表面上看到的。有線 PoE 端口與 USB-3C 端口之間的橋接可以改變數據流的架構方式，即使在房屋和公寓中也是如此。盡管 Wi-Fi 很容易，但嘗試爭奪同一空域的人和設備越多，可能會導致延遲時間和性能下降。來自 Wi-Fi 空間的流媒體電視等外賣數據和可用性能可以返回到公寓樓等交通嚴重擁擠的區域。通過有線 USB-3C 端口，手持設備、全屋 A/V 分配用戶界面、云和物聯網設備等固定功能單元可以更多地訪問充電端口。

許多建筑物已經安裝了以太網布線，以及交換機甚至路由器。使用這種互聯網和云連接，以及重新構建數據流和保留遺留系統使用的主干，對于使用標準功能和限制誰使用標準的專有增強功能的選擇非常重要。如果一臺設備符合當前標準，并且只要新設備保持與舊系統的向后兼容性，那么您的網絡就可以優化數據流和性能。

Microchip mPoE 陣容

Microchip 的多重以太網供電 (mPoE) 技術無縫且高效地為有線網絡設備供電，使其成為基于以太網的應用的理想解決方案。利用獨特設計的算法，mPoE 可向后兼容準標準設備，同時支持所有 IEEE ? PoE 標準。Microchip mPoE 是 IP 電話、無線接入點 (WAP)、IP 監控攝像頭、5G 小型基站、LoRa? 網關、LED 燈具、門禁終端和其他物聯網設備等傳統網絡設備的出色解決方案。

設計能夠適應業務增長的靈活、可擴展且可靠的面向未來的網絡至關重要。隨著業界采用最新一代的 PoE 技術通過單一以太網電纜管理數據和供電，公司面臨著在單一以太網基礎設施中使預標準 PD 與新的 IEEE 802.3bt 兼容 PD 一起工作的挑戰。Microchip 的帶有 mPoE 的電源設備 (PSE) 芯片組使準標準設備和符合 IEEE 標準的設備能夠在同一網絡上協同工作。PoE 注入器/中跨和 PoE 交換機采用了這種獨特的技術，無需更改現有交換機或布線即可在任何網絡中快速、簡單地部署 Microchip mPoE。

Microchip mPoE 同時支持 PoE 1、PoE 2、PoE+、IEEE 802.3af/at/bt、傳統 af/at、12.5K、UPoE、Class 4 60W 和 PoH 標準。這種創新技術可實現靈活快速的網絡設計升級以滿足業務需求。Microchip mPoE 提供了必要的可擴展性和互操作性，不僅在今天而且在未來為物聯網網絡提供動力。

特色產品

Microchip為原始設備制造商 (OEM) 提供多種配置的單端口即插即用 PoE 802.3bt 模塊，用于符合日本、歐洲和美國標準的中跨 60W 應用。單個 RJ45 連接器支持 10/100 和 1G 速度，可提供 60W 功率。憑借傳統支持和模型，例如準備好使用現成的室外就緒PD-9501GCO IP67 單端口 PoE中跨，基礎設施可以輕松構建到支持這些增強功能和優勢的新結構和現有結構中。多端口現成解決方案也已準備就緒。PDS-408G PoE 交換機等設備是 8 端口 PoE BT 交換機，速度高達 1G，功率高達 480W。

設計人員可以使用 Microchip 控制器來設計他們的集成以太網、USB、混合信號設備，甚至可以利用過去的以太網設計經驗來整合PD69208 以太網 IC等 PoE 電源開關設備的 PoE 優勢（圖 3）。諸如PD70xx 和 PD-Imxx PoE 開發工具之類的開發套件可以讓剛接觸這項技術的設計人員輕松地采用一種快速、低成本、低風險的方式來測試、評估和開發這項技術。

圖 3：使用電源開關部件和隔離簡化了添加以太網供電以符合 802.3bt 規范。（來源：微芯）

結論

有線以太網為越來越多的 PD 提供安全、可靠的連接。自 2003 年采用第一個 PoE 標準以來，PoE 的使用急劇增加，并在新應用中取得了進展。影響 PoE 在新應用中使用的主要限制因素是可用功率的大小。盡管 15.4W 的電源足以滿足大多數 IP 電話和 802.11a/b/g 接入點的需求，但它無法滿足更高功率以支持其他設備的需求，例如 PTZ 監控攝像頭、信息亭、POS 終端、瘦客戶端、802.11ac 和 802.11ax 接入點、小型基站和連接的 LED 照明，最新的標準 IEEE 802.3bt 支持通過四對 CAT5e 電纜及以上提供 90W 的功率。

Microchip 的 mPoE 技術利用獨特設計的算法無縫、高效地為任何有線網絡設備供電。該技術支持與準標準設備的向后兼容性，同時支持所有 IEEE PoE 標準。mPoE 同時支持 PoE 1、PoE 2、PoE+、IEEE 802.3af/at/bt、傳統 af/at、12.5K、UPoE、Class 4 60W 和 PoH 標準。這種多功能技術可實現靈活快速的網絡設計升級，以滿足不斷變化的業務需求。

完成電氣工程學業后，Jon Gabay 曾在國防、商業、工業、消費者、能源和醫療公司擔任設計工程師、固件編碼員、系統設計師、研究科學家和產品開發人員。作為一名替代能源研究人員和發明家，他從創立并經營 Dedicated Devices Corp. 到 2004 年一直從事自動化技術工作。從那時起，他一直在為下一代工程師進行研發、撰寫文章和開發技術和學生。

審核編輯黃宇