以太網供電（PoE）提供了一種使用單根電纜為遠程設備提供電源和數據連接的便捷方式。這使其成為一種非常適合樓宇自動化系統的電力傳輸解決方案，并且有望解決現有網絡的許多問題，這些問題通常基于專有協議和連接的混合。

許多建筑物已經提供了基于10BaseT和100BaseT以太網所需的5類電纜的大規模數據基礎設施。這減少了連接各種樓宇自動化設備所需的新布線數量，例如IP視頻攝像機和RFID讀取器以及可以為無線電池供電的傳感器節點提供擴展連接的無線接入點。

PoE利用Cat5電纜包含四對電線的事實。雖然后來，高速以太網標準在所有四對上傳輸數據，但只有兩對用于發送10Base-T和100Base-T標準的比特。

最新版本的IEEE 802.3af PoE標準可以為遠程設備提供高達25 W的功率，一些供應商超出了標準中的一些限制，將其擴展到超過50 W或提高整體效率。將對數量加倍的較低的總阻力減少了傳輸損耗。 IEEE已經成立了一個工作組來制定四對PoE標準，以便提高功率輸出并提高效率。工作組希望該標準在2017年準備好。

圖1：由IEEE 802.3af連接供電的系統的概念視圖。

標準中設置了限制，以確保一束電纜內的導線電阻引起的自熱不會過大。 Cat5電纜使用24 AWG導線，傳統上認為在50 V時可以安全地承載高達360 mA的導線，并且具有高裕度以允許各種電纜的電阻差異。如果一半導體用于承載電源，則可以提供高達36 W的電流。 100米電纜的電壓降 - 雙絞線以太網的額定最大長度 - 意味著遠端設備原則上從兩對接收的功率不到32 W。轉向Cat6布線可降低電阻，這可以更容易地支持未來四對PoE標準的更高功率傳輸。

電源本身可以通過也處理數據的PoE交換機提供，或者它可以通過中跨設備沿著電纜進一步提供。該中跨噴射器可用于從太陽能電池板向安裝在室外的各個設備（例如IP攝像機）提供能量。

雖然有兩個未使用的對可以專用于通過10Base-T或100Base-T以太網連接供電，但該標準允許使用數據傳輸對。模式A使用數據對;模式B通過備用線對提供電力。

通過以太網使用差分信號發送比特，將PoE支持擴展到1000Base-T設備，使數據對上的電源成為可能。基于變壓器的連接可確保來自電源的高電流不會影響數據電路。

模式A使用引腳1和2來承載電源軌，引腳3和6用于返回。模式A另外支持兩種配置，以允許交換連接的極性。這允許使用交叉電纜或跳線電纜以及使用電纜類型自動檢測的系統供電。在模式B中，引腳4和5為直流電軌提供7和8用于返回。

供電設備（PSE）確定應采用哪兩種方案向受電設備（PD）提供能量。但是，兼容的PD必須同時支持模式A和B.它表示它可以通過在數據對之間放置一個25kΩ的電阻在任一模式下接收功率。

當PD連接到PoE系統時，它會按順序轉換到幾種操作模式，包括檢測，分類，開啟和正常DC操作。每種工作模式都使用特定的電壓范圍，所有電壓范圍均由PSE提供。在檢測期間，PSE探測簽名電阻。如果PSE發現這些對之間的電阻太高，它將拒絕為設備供電。分類是PSE用于確定每個連接的PD的功率要求的可選模式，因此分配最合適的當前級別。這再次使用電阻器。它的值決定了使用四個當前類中的哪一個，放在引腳4和7之間。

圖2：PoE的設置和操作階段及其相關電壓。

由于PoE下可用的選項范圍以及PD需要遵循協議以便能夠繪制他們需要的功率，專用DC/DC轉換器或現有功率轉換器的前端設備是必需的。前端設備通常擴展PoE的功能以支持其他電源選項。一個例子是德州儀器（Texas Instruments）生產的LM5073。 LM5073為PD提供了靈活性，可以接受來自未調節輔助電源（如AC適配器和太陽能電池）的電源。提供專為熱插拔支持而設計的100 V MOSFET和可編程直流限流器，可以處理符合IEEE 802.3af標準的設備兩倍的功率水平。此外，100 V最大額定電壓簡化了瞬態電壓抑制器的選擇，可以保護PD免受網絡瞬變的影響。

為了支持集成，LM5073集成了PD特征電阻，并能夠使用電流源對分類電阻進行編程。支持浪涌電流限制，可編程欠壓鎖定（UVLO）和熱關斷進一步簡化了PD實現。

要使用LM5073等器件，系統的DC/DC轉換器需要軟啟動功能，以便它可以控制啟動期間的輸入電流。軟啟動過程可減少浪涌電流的浪涌，并消除啟動期間輸出電壓過沖的任何趨勢。轉換器需要足夠慢地啟動，以使輸入電流不超過PD接口的熱插拔MOSFET直流電流限制或PSE的電流限制。否則PD將無法正常啟動。

LM5073接受兩種不同的輔助電源配置。前輔助（FAUX）模式允許輔助源通過OR二極管配置與以太網電源并聯使用。第二種配置是后輔助（RAUX）選項，其中輔助電源完全繞過PoE接口，并通過二極管直接連接到DC/DC轉換器的輸入。如果輔助電源電壓類似于PoE輸入電壓，則需要FAUX選項。但是，當輔助電源電壓遠低于PoE輸入電壓時，RAUX選項更合適，因為來自輔助電源的電流不受熱插拔MOSFET電流限制的限制。

圖3：TI LM5073設計用作DC/DC轉換器的PoE前端。

另一種選擇是凌力爾特公司的LTC4267 。它是一個PoE PD接口，帶有自己的集成開關穩壓器，可為3.3 V時需要高達1.5 A電流的系統提供完整的電源解決方案.LTC4267集成了所需的25kΩ特征電阻，用于分類階段的電流源，熱量過載保護和欠壓鎖定，采用100 V，400 mA的MOSFET，通過相對便宜的電壓抑制器為后端電子設備提供高度保護。

LTC4267上的電流模式開關穩壓器設計用于驅動額定電壓為6 V的N溝道MOSFET，并具有可編程斜率補償，軟啟動和恒定頻率操作。該器件包括板載誤差放大器和電壓基準，允許在隔離和非隔離配置中使用。

前端功能也可用于LTC4265等設備，LTC4265旨在提供PD功能對于現有的開關穩壓器。在這種情況下，100 V，100 mA MOSFET用于在檢測和分類階段將以太網供電與DC/DC轉換器隔離。

支持升級過于昂貴的情況現有的以太網交換機具有PSE功能，或者在需要部署少數PoE設備的區域使用，可提供單端口注入器。一個例子是Phihong POE36U-1AT，它提供與1000Base-T連接的兼容性。該電源由工作電壓為90 V至264 V的主電源供電，可為PD提供高達33.6 W的功率。

由于前端設備和中跨噴射器的可用性，為建筑增加了PoE功能自動化設備現在相對容易實現。通過構建對以太網連接的支持，系統設計人員可以利用對協議的廣泛支持，并確保無需專用電源線和輸入即可實現能量傳輸，盡管這些可用于提供額外的靈活性。