以太網供電（PoE）為智能樓宇供電提供許多好處。大多數辦公樓都有一個現有的以太網基礎設施，帶有集中式網絡機柜配備有電池供電的UPS（不間斷電源系統），以便在停電期間維持重要的網絡設備的運行。PoE聯接允許IT部門有選擇地給距離網絡機柜最遠100米的關鍵電子設備（如安全攝像頭）供電。為了進一步降低成本，PoE安裝不需要電工，同時又符合國際安全標準。電源和數據的結合使照明、安防、標牌等應用變得更加智能；而當戰略位置遠離電源插座時，Wi-Fi性能也得到增強。

2018年10月，IEEE新的PoE規范（IEEE802.3bt）獲得批準，提供了對高達90 W功率的支持，以及包括Autoclass在內的額外功能。IEEE 802.3bt支持高達90 W的功率，與之前的標準相比有了顯著的提高，為更高功率的應用打開了大門，包括智能樓宇內的互聯照明和標識。本篇博客將概述PoE系統，并重點介紹IEEE 802.3bt提供的新功能。

圖1. IEEE智能樓宇應用規范

PoE 拓撲

一個PoE系統非常簡單。PoE網絡交換機是供電設備（PSE），通過以太網電纜（通常為CAT5）為一個PoE設備（PD）供電。

圖 2. 基本PoE 拓撲

2對電源對比4對電源

IEEE 802.3bt與以前的PoE規范的一個主要區別是，新標準使用了RJ45連接器的全部四對，允許傳輸的功率大大增加。802.3bt規范將線對類型分為八個不同的類別（classes）。從供電設備（PSE）的角度來看，每個PoE 2 class （5-8）是一個15 W切片，而從PD的角度來看，每個PoE 2 class是11 W的切片。更精細的classes與類型切片通過向接的PD提供各種功率來優化多端口PSE的能效，尤其是當聯接的PSE端口數量增加時。

圖3. 2對電源對比4對電源

Autoclass和電源能效

一旦一個PSE連接到一個PD，它就會通過測量該PD提出的25 kΩ下拉電阻來識別其檢測特征值。然后，該PD在最多五個Class Events/Mark Events期間從PSE產生其要求的class 特征值（功率要求）。

IEEE 802.3bt規范引入了一個新的功能，稱為Autoclass。在1.2秒的窗口內，當該PSE學習了該PD的分類，并且PD上電并打開后，PD將吸收其最大電流。然后，PSE測量該電流，根據PD分類增加一些余量，這就成為該特定PD的最終分配功率。

Autoclass有助于優化PSE的功率分配。例如，一臺PSE網絡交換機可能為8個802.3at端口加上4個802.3bt端口提供服務，共計600 W（30 W x 8 =240 W，加上90 W x 4 = 360 W）。如果4個802.3bt PD中的2個各需要65 W，在沒有Autoclass的情況下，交換機將不得不為這兩個端口分配180 W（90 W x 2個端口）。有了Autoclass，假設兩個bt PD的CAT5電纜長度較短，并為每個端口增加1.75 W的余量，該PSE網絡交換機將為這兩個802.3bt端口分配約136.5 W（短電纜長度下每個端口約66.5 W，加上每個端口的1.75 W余量=68.25 W/端口）。如此該PSE網絡交換機可以將節省下來的43.5 W（180 W-136. 5W）用于其他十個端口。

IEEE 802.3bt PD應用框圖

下圖概述了高能效IEEE 802.3bt用電設備內的元件。從左至右移動，交流變壓器將以太網10/100/1000數據耦合到附近的處理器。高效的GreenBridge? 2 MOSFET方案可實現全波整流，同時比傳統硅二極管橋消耗更少的功率。符合IEEE 802.3bt標準的NCP1095控制器上的第7引腳提出了25 kΩ檢測下拉電阻。引腳2和3按Class（電阻值）確定PD的功率需求，并在附加后的分類事件中將其傳達給PSE。引腳6、8、9和10通過一個外部rsense和pass門共同控制浪涌和過電流保護（OCP）。13、15和16引腳完成了與同伴處理器的三比特通信。引腳14 PGO引腳告訴一個下游DC-DC器件輸出正常指示。第4腳允許NCP1095從本地、輔助電源上電，第6引腳控制Autoclass功能以提高能效。

圖 4. IEEE 802.3bt 用電設備（PD） 應用圖

PoE的未來

通過提供高達90 W的功率以及分類、Autoclass和MPS等新功能，IEEE 802.3bt將有助于為PoE的許多新的智能樓宇應用打開大門，包括互聯照明。

審核編輯：郭婷