By Zoran Borcic

Draka全球數據通信產品經理Zoran Borcic任務PoE正在處于快速發展階段。根據研究，他表示具有PoE功能的端口數量在過去五年中增長了兩倍，并且可以傳輸越來越多功率的網絡線纜正在推動這一趨勢。

PoE最初是為傳統電話提供電力，在其他領域也越來越重要：物聯網（IoT）、智能辦公室和住宅布線以及辦公室和工業中許多與網絡兼容的設備。PoE通過單根電纜傳輸電源和數據，從而節省了購買和額外布線所需的成本。

PoE注入器或交換機／集線器用作電源。企業使用這項技術來為遠程設備，例如網絡監控攝像頭或WLAN接入點，這些設備通常安裝在難以接近的地方。PoE的另一個優點是通過中央不間斷電源（UPS）增強了連接設備的可靠性。斷電時可以連續運行。

PoE標準：嶄新的機遇世界

兩種變體可用于在電力供應（電源設備、PSE）和能量消耗器（受電設備、PD）之間傳輸能量。備用對過程僅將自由線對4／5和7／8用于PSE和PD之間的電源。通過幻象電源、電壓通過所有電線對提供，這些電線對也用于數據傳輸。這意味著電流流過數據線。

最新標準IEEE 802．3bt指定了四對PoE上可達到的最大功率，介于72至90瓦之間。由于具有更高的性能，現在甚至可以通過數據電纜為更大的終端設備（例如全高清IP電視設備）供電。線纜制造商一直在努力進一步發展網絡數據線纜的PoE性能，因為認識到PoE工藝所需的有限功率輸出仍然是該技術廣泛采用的最大缺點。

布線上PoE的熱量管理

傳輸電力意味著電纜／鏈路／通道的負載增加，通常會導致電纜束溫度升高。數據線纜支持的功率越大，電纜中產生的熱量就越大。電纜的歐姆電阻會發熱，最大通道為25Ω／ 100m。此外，線束的大小和安裝環境直接影響電纜的散熱，從而導致溫度顯著升高。

需要特別注意跳線。包含兩／三根跳線的通道，其導線比線纜小（電阻更高）可能會導致產生更高的溫度。

此處使用的線纜通道類型是決定性的考慮因素：電網電纜通道、多孔電纜系統或由塑料制成的完全封閉的管道通道將對溫度產生明顯不同的影響。與封閉的管道相比，鋪設在開放式格柵上的電纜顯然可以通過氣流降溫。EN－50174－2標準在4．5．4．2中規定，填充度不得超過40％。正確的規劃、維護和執行安裝將直接影響線纜的PoE性能。

規劃PoE應用時，必須優先考慮線纜通道的熱量管理。長時間持續加熱和冷卻將改變電纜的性能。用銅線尺寸較小或長度增加的產品替換跳線可能會改變捆扎／安裝乃至整個系統的穩定性。

PoE通道上的熱量堆積也會對連接組件產生負面影響。存在真正的風險，即如果在負載下斷開連接，則會產生火花，從而可能損壞觸點。

提高PoE效率

4對線纜的最高工作溫度為60°C。如果溫度超過此極限，則傳輸性能會下降，絕緣材料會軟化并伴有永久的結構對稱性損失。

要優化PoE通道的效率，需要考慮電纜（60°C）和組件（50°C）的最高工作環境溫度，需要考慮的其他因素是功率損耗和散熱。

計算方式：

50°C的最高環境溫度＋功率損耗–散熱＝ ＜60°C的最高熱量限制

（50°C maximum ambient temperature ＋ power loss – heat dissipation ＝ ＜ 60°C maximum heat limit）

為了獲得最佳性能，因此功率損耗與散熱的總加熱效果之和不得超過10°C。

為了保持此10°C的工作極限，必須降低功率損耗或增加散熱量。功率損耗的大小取決于所使用的電流、電阻和PoE對。影響散熱的其他因素包括束的大小、跳線、屏蔽和氣流。

如何降低功率損耗？

關鍵考慮因素是DC環路電阻，環路電阻越高，設計人員可獲得的靈活性越小。具有24 AWG導體（通常為Cat．5e）的線纜的DC－LR為173．86Ω／ km。

具有22 AWG導體或0．645mm（通常為Cat．7a）的線纜的DC－LR為108．70Ω／ km。這樣可提供比AWG 24高60％的工作范圍。簡單地說，較大的導體直徑可將PoE范圍擴大兩倍。

如何增加散熱量？

除了更大的導體直徑，屏蔽電纜還對散熱產生積極影響。屏蔽層的金屬有助于散發內部產生的熱量。較小的束和較大的流動氣流也會促進散熱。屏蔽電纜可在設計階段為熱量管理提供更大的靈活性。

規劃準則

EN 50174－2的表4說明了溫度如何增加傳輸路徑的影響。

為了實現與由90米長的永久鏈路和10米跳線組成的電纜通道相同的傳輸性能，該電纜通道在20°C的環境溫度下工作，在60°C時的同一通道需要縮短20％。這非常清楚地說明了在計劃階段進行熱量管理的重要性。如前所述，規劃不當或更換導線較小的跳線會進一步影響這種效果。始終應避免使用導體小于26 AWG的跳線。

基本捆綁測試

為了進一步說明電纜導體尺寸對熱管理影響的重要性，ISO ／ IEC TR 29125進行了每對1000 mA電纜束的附加測試。

發現在使用24AWG（Cat．5e）導體尺寸的情況下，在10°C極限下的最大線束尺寸為37。在同一測試方案中，可以將具有22 AWG（Cat．7a）導體的電纜放入在達到10°C的臨界值之前，請使用64束電纜。

總結

從Cat．5e到Cat 8．2的所有電纜類別均支持PoE標準802．3af，at和bt。但是，當考慮到熱量產生的嚴重影響以及因此需要進行熱量管理時，在可以使用的最大束尺寸和可以達到的最大驅動距離之間存在顯著差異。很明顯的情況是，導體的尺寸和電纜的屏蔽層越大，在規劃階段就可以提供更大的靈活性，并且在規劃和持續維護時都會對跳接電纜的選擇提出最后的反復警告。

審核編輯：符乾江