IEEE 802.3af

IEEE802.3af是乙太網供電（Power over Ethernet，PoE）技術的一項國際上新的擴展協定標準。

標準規範

乙太網供電系統主要是由PTL、PSE和PD組成。其系統的基本情況和性能應包括系統的組成與結構布局和工作模式，系統中PTL輸電性能、PSE的負載能力和接受供電的PD個數及可達到的供電系統總體性能參數等。按供電系統的總體性能要求，標準對於其供電系統中的組元即PTL和PSE與受電設備的性能都作了規範，反過來只有供電系統中的這些組元的性能滿足標準的要求，其組成的供電系統的性能指標才能達到IEEE 802.3af 標準規範的總體性能要求。

標準的爭議

IEEE於1999年開始實施標準化。早期倡導者包括3Com、英特爾、PowerDsine、北電、敏迪和國家半導體。這些公司認識到，人們需要通過乙太網線纜供電，市場上存在大量的專有套用方案，但缺乏標準阻礙了市場發展。

許多公司的專家參與了IEEE標準化過程，這也使得這一規範從中受益，因為它從許多不同角度考察了問題。此外，草擬規範被發給各個IEEE成員，由IEEE成員投票審批，在此期間，IEEE成員可以提出和協商解決任何異議。

IEEE802.3af標準化過程現已結束。IEEE標準理事會已經於2003年6月12日正式批准這一標準。

市場上出現了許多產品，這些產品在標準正式出現之前即聲稱符合標準。由於在2003年6月前的幾個月中規範草稿一直都在變化，而且在標準批准時還進行了某些最終改動，因此市場上的某些產品實際上可能並不符合最終標準，在面對這些產品時要謹慎。一般來說，最近合理設計的產品會合理地符合最終標準。

發展背景

由於IP 電話解決方案的迅速普及IEEE 802.3af乙太網供電委員會思科是其中的重要成員領導了為乙太網供電制定標準的工作於2003 年6 月12 日獲得通過的IEEE 802.3af-2003 帶有衝突檢測的載波偵聽多路存取CSMA/CD 接入方法和物理層規範修正數據終端設備DTE 介質供電標準規定了如何向10BASE-T 100BASE-T 或者1000BASE-T 附加設備供電。

供電過程

乙太網供電的IEEE 802.3af標準，如IP電話、無線接入點等功率小於12.95W的設備都可通過一根傳輸乙太網數據的CAT-5電纜來提供電源。 乙太網供電不僅去除了討厭的壁式變壓器，還有助於推出一整套新的設備，這些設備結合了數據和電源接口，並可對現有的10、100或1000Mbps乙太網設備後向兼容。

802.3af突破了乙太網的套用，它主要是一個電源傳輸協定，而不是數據協定。乙太網供電開始於能提供電源的供電設備(PSE)，該設備通過測量其共模終端來檢測需要供電的設備。一個有效的受電設備(PD)必須具有一個25kΩ共模電阻的“檢測特徵”。PSE用一個稱為分級的第二次測量來判斷PD的峰值功率要求，掌握了這一信息後PSE就能對那些需要供電的設備提供電源，而不會損壞不需要供電的設備，並能有效地分配可用功率。

一旦PD在接收電源(一般為48V直流)時，消耗的功率能高達12.95W。如果PD一直未接入或處於關斷狀態，PSE就停止輸送電源，並不斷檢測有效PD的25kΩ電阻特徵電阻。乙太網供電連線完全由PSE來進行控制，共模或連線埠電壓(VPORT)向PD傳遞鏈路狀態相關信息。

802.3af標準的受電設備PD要求開始於一個25kΩ和小於120nF的特徵識別，正是這一特徵使PSE將PD從不需要供電的其它乙太網設備中區分出來。PD只需要具有這些檢測特徵，而同時鏈路處於檢測模式即可實現檢測。分級特徵表明PD的峰值功耗，要求在連線埠電壓為14.5到20.5V之間時PD吸收一個特定的DC電流。PD的分級電流必須對應五個功耗分級中的一個。PD必須對極性不敏感，並且能在備用線對和數據線對上正常工作(提供檢測和分級特徵以及接受供電)，這個自動極性電路通常用二極體橋堆來實現。

以上這些是PD向PSE請求供電必須具備的。

在連線埠電壓升到30V和40V之間前PD不會吸取電源，在較低電壓條件下PD保持在欠壓閉鎖狀態(UVLO)，以避免對檢測和分級產生干擾。 在開始的時候，PD將5μF或更大的輸入旁路電容連線到連線埠處。儘管旁路電容的切換會使連線埠電壓降低到30V到42V導通閾值以下，但這一瞬態壓降不會使其產生振盪。IEEE 802.3af標準允許PD有50ms的啟動時間，在它滿足所在級別的電流極限以前，足以使180μF旁路電容充滿。PD能使用浪涌電流極限來對較大的電容充電,同時滿足電流限制要求。一般PD會保持電路的其餘部分不工作直至旁路電容充電完成，這對於DC/DC變換器特別重要，因為它們會在較低輸入電壓時獲得更多的電流，使得對旁路電容充電特別困難。當旁路電容充電完成後，連線埠電壓就升高進入供電模式，使電路的其餘部分運行，並在它所在類的功耗極限內吸取電源。如果電流過高的時間超出50ms將會使電源關斷。 此外，PD必須吸收最低為10mA的電流，這樣PSE就能知道它還保持連線。像恆溫調節器這類功率敏感的套用可以通過脈衝調製使“保持功耗特徵(MPS)”電流為10mA，並且脈衝間隔時間保持75ms到250ms之間以減少功耗。PD也必須有一個電阻小於26.25kΩ的MPS共模阻抗與一個大於50nF電容並聯。通常，PD的旁路和負載會形成一個比26.25kΩ低得多的阻抗。

802.3af標準對受電設備來說相對簡單，可以用少量分立器件來實現一個基本符合要求的PD接口，此外，採用一對二極體組成的橋電路和瞬態抑制器。

乙太網供電的主要設備是PSE，它負責檢測、分級和控制電源，以符合網路中802.3af PD的電源要求。在檢測時，PSE通過測量兩個V-I點和從它們之間的斜率來計算電阻以判斷連線埠的共模終端。只要兩個電壓的差大於1V且都在2.8V~10V的範圍內，PSE就能執行強制電流或強制電壓測量，這樣就有空間提供給PD的串接二極體。 對於乙太網供電來說，檢測很關鍵，因為它能保證48V直流電壓僅加在有效的PD上，並永遠不會損壞哪些不需要接受802.3af電源的設備。像乙太網供電的其它部分一樣，乙太網線的共模抑制對檢測而言並沒有什麼好處，PSE必須通過累積多個交流周期(單不可太多)來抑制50/60Hz信號，檢測必須在500ms內完成。 在成功完成檢測後，PSE對連線埠提供15.5V-20.5V的電壓，並將PD置於分級模式。

PSE在對PD進行分級(測量連線埠電流)前會給它10ms的時間使它穩定下來。為保持合理的功耗，必須在75ms內完成分級。 如果PSE能提供PD所在級別要求的功率，PSE將對PD提供電源。功率要求見表中“最小PSE功率”一列。 如果PSE能向每一個連線埠提供16W的功率，則可以選擇完全跳過分級。通過分級能更有效地利用電源，降低提供電源的成本，因此大多數PSE都要採用分級。無論是否對PD進行分級，PSE在對PD提供電源前必須在400ms內完成有效檢測，否則如果PSE等待時間太長將會損壞插在原本是PD位置上不需要供電的乙太網設備。

在加電時，必須將電流主動地限制在ILIM(400mA~450mA)內，被動地限制為350mA到400mA的ICUT閾值內。連線埠電流可能永遠不會超過ILIM，如果大於ICUT的時間超過TOVLD(50ms到75ms)，連線埠就會關斷。在啟動和供電模式下使用這些限制。雖然IEEE標準要求在啟動時的最大電流為IINRUSH，但實際上與ILIM相等。這些限制對連線埠電源實現了嚴格的控制，以避免一些故障造成嚴重事故，並允許PSE用低價位的MOSFET來控制連線埠。 因為PSE經常執行ICUT和ILIM電流限制，PD必須對它的旁路電容充電或在加電50ms後限制電流。PSE可以選用較嚴格的ICUT閾值來控制分級1和分級2的PD。 當一個鏈路被供電後，PSE必須進行連續的監測以保證PD仍保持連線，以及電纜沒處於等待狀態，並準備給下一個乙太網設備提供48V電壓。

802.3af標準規定了PSE用DC斷接(DC disconnect)和AC斷接(AC disconnect)兩種方法來判斷是否與一個PD保持連線。DC脫開決定於PD至少吸取10mA的電流，如果電流降到5mA到10mA之間的IMIN閾值以下，且時間超過TMPDO(300ms到400ms)，PSE就切斷電源。因為PD可以對連線埠產生10mA以上的脈衝電流，從而繼續保持供電，所以PSE必須對小至60ms的脈衝做出回響。PSE通過測量連線埠阻抗來確定AC斷接，一個高阻抗表示PD不再連線，連線埠就一定要在TMPDO時間後關斷。

端點和中跨802.3af定義了兩類PSE，一般PSE結合了802.3af電源供電功能與數據終端設備(DTE)功能，或目前乙太網交換機和集線器的轉發器功能。這些PSE存在於網路連線的終端，並稱為端點(Endpoint)。這些端點一般通過數據線對輸送電源(儘管標準允許使用備用線對)，因為這些線對肯定連在PD上。

第二類PSE安裝在數據交換機和PD之間的連線上，這類PSE稱為中跨(Midspan)，只向備用線對施加電源，而數據線對則直接通過。對於基於中跨的網路，PD從一個已有的非802.3af交換機接收數據而從中跨獲得電源。另外還可以串接一個端點和一個中跨，這樣電源就可以在備用線對和數據線對。為防止不期望的相互影響，已加電的PD不能在另外的線對上出現25kΩ的阻抗特徵，二極體或電路就實現了該功能。 此外，一個中跨在一次檢測失敗後，在開始下一次檢測前必須等待至少兩秒，這一延遲使端點在中跨再次檢測前檢測，並向PD提供電源。

目前，一些IC供應商在生產能滿足802.3af PSE要求的晶片，其中有一些方案採用微控制器的外圍器件來提供乙太網供電接口，但要依賴控制器軟體來實現大部分工作。更強性能的器件能自主檢測和分級有效PD，以及用最小的軟體開銷來管理過電流和斷接。這些器件可能只需要系統軟體來決定是否還有足夠的功率餘量來滿足PD的功率要求。

技術套用

• VoIP (網際網路協定承載的語音)電話
  
• IEEE802.3af無線區域網路接入點
  
• 藍牙接入點
  
• 網路攝像機
  
• 智慧型標牌/網上標牌
  
• 售貨機
  
• 遊戲機
  
• 影音自動點唱機
  
• 資訊信息零售點
  
• EPOS系統
  
• 樓宇門禁系統
  
• 考勤系統
  
• 手機和PDA充電器
  
• 電子音樂器械
  

供電規範

根據線序，主要有568A及568B

568B：橙白，橙，綠白，藍，籃白，綠，棕白，棕。

568A：綠白，綠，橙白，藍，籃白，橙，棕白，棕

1，2是發數據，3，6是收數據，4，5是高電平，

7，8是低電平，用4，5，7，8進行饋電。