IEEE 802.3af供电以太网连接为连接的设备提供熟悉的10/100/1000MB/s数据链路和价值13W的48V直流电源。这种设备称为PD (power device)，可以是数字ip语音电话、网络无线接入点、PDA充电站、HVAC恒温器或几乎任何小型以太网连接的数据设备，否则这些设备将由墙壁变压器供电。PD根本不需要使用数据链路;像手机电池充电器或发光的出口标志这样简单的东西都可以从以太网连接中获取电力。

本文是关于供电以太网的三篇系列文章中的第二篇。本文档详细介绍了PD的操作。第1部分出现在最新一期的《Linear Technology》杂志上，介绍了该系统的电源细节，重点介绍了PSE (power Sourcing Equipment)及其特点。第3部分将讨论检测和分类的细微差别——802.3af标准使用这种机制来确保pd接收电源，而传统的仅限数据的设备保持未通电状态。

供电以太网承诺消除疣

节选自本系列的第1部分:
多年来，数据主要通过以太网CAT-5网络在服务器和工作站之间传递。以太网标准的发起者IEEE 802.3小组目前正在研究该标准的扩展，即802.3af，该标准将允许直流电源在同一条电线上同时传输。这预示着一种全新的以太网设备，包括IP电话、无线接入点和PDA充电站，它们不需要额外的交流布线或外部电源变压器(“墙壁疣”)。

PD的特点

电源通过标准的CAT-5网线通过RJ-45连接器到达PD。CAT-5线包含4对24号线(共8根导线)。图1所示，RJ-45连接器上的两对“信号”对(1、2)和(3、6)用于标准的10/100以太网发送和接收链路。另外两对——“备用”对，在引脚对(4,5)和(7,8)上，在10/100网络中是未使用的。1000BASE-T网络使用所有四对。48V在电缆上显示为两个信号对或两个备用对之间的共模电压差异(但永远不会同时出现)。信号对在进入PD时进行变压器隔离，以从数据信号路径中剥离直流;如图2所示，从这些变压器的中心抽头取电并传递到PD输入电路。备用对可以是也可以不是变压器隔离的。

要被认为是IEEE-802.3af PD，设备必须满足几个标准。PD必须能够接受信号对或备用对的供电，因为PSE可以为任意一组供电。这通常是通过二极管连接两个电源输入来完成的，如图3a所示。该电路还有一个额外的优点，即当电源施加到另一组时，从未使用的对集中删除签名，这是IEEE规范的要求。pd不允许同时从两组对中汲取功率。二极管桥可用于实现自极性;这是有用的，因为许多CAT-5电缆是作为交叉电缆连接的，所以电压极性可能是反向而不是正向到达的。如图3b所示，另一种连接使用单个二极管和第三个反向偏置二极管，在极性反转时呈现无效签名。该电路将与802.3af系统一起工作，尽管如果使用交叉电缆将无法供电。

当在2.8V和10V之间探测电压时，所有pd必须在电源输入端呈现特征25k欧姆签名阻抗。签名阻抗允许有多达三个串联二极管，以允许基于二极管的动力转向和自极化电路。这个签名是对PSE(通常是以太网交换机或集线器)的指示，表明电线末端的设备实际上是一个PD，如果PSE对其施加48V电压，则不会损坏。较旧的以太网设备，如网络接口卡和非供电集线器，通常呈现的共模阻抗约为150欧姆，与有效的PD阻抗相差甚远。

在15V和20V之间进行探测时，可以在终端上显示第二个可选签名。此“分类”签名向PSE指示PD将提取的最大功率，以便PSE可以根据需要预算功率。分类信号表现为PD在输入端绘制的恒流。表1显示了这些类及其恒流签名。当功率已知时，使用1、2和3类。如果PD选择不执行分类签名，则指定分类0。0级意味着PSE不知道PD可能消耗多少功率，尽管通常明智的做法是为这样的PD预算3级功率。第4类保留以备将来使用。

一旦PD识别到PSE, PSE将在导线上施加44V到57V之间的电压。警察局现在有几项义务。在端子电压上升到30V以上之前(为了避免干扰分类特征)，它不应吸取明显的负载电流，但在线路电压达到42V时，它必须完全工作。它永远不能连续消耗超过350mA或12.95W，取其低者(在某些情况下允许短暂浪涌至400mA)。它需要与输入串联多达20欧姆的导线，这可以在400mA电流浪涌期间将输入电压降低多达8V。这要求在打开和关闭电压之间有足够的滞后，以防止在负载首次施加且输入电压较低时电机振荡打开和关闭。PD必须具有低于180µF的输入电容，以保持上电浪涌在合理的水平;如果该输入电容大于180µF, PD必须主动限制浪涌电流，使其保持在350mA以下。最后，PD必须保持至少10mA的电流绘制，并且必须保持交流阻抗33k欧姆或更小，以避免断开。

LTC4257 PD电源接口控制器

如图4所示，LTC4257旨在满足IEEE标准对PD的特定要求，使设计人员能够专注于整体系统设计，而不必担心合规性。LTC4257包括一个经过修整的板载25k签名电阻，以及一个完整的分类签名电路，可编程为0、1、2、3或4类，使用单个外部电阻。片上功率MOSFET保持PD电路与线路断开，直到电压上升到40V以上。浪涌限流电路始终保持线路电流低于400mA，热限流保护电路免受极端故障条件。传递给PD电路其余部分的唯一任务是保持连续功率损耗低于12.95W(或更低，如果是1类或2类)，这是开关稳压器(如LT1871)自动完成的。稳压电路还必须保持所需的最小10mA电流，这一要求通常由系统的静态工作电流满足。

另外两个特性增加了LTC4257设计的灵活性。一个排水明沟PWRGD输出表示内部功率MOSFET的压降已降至1.5V以下，表示任何输入电容已充电，输出已达到其最终值，可以安全打开系统。这有助于系统的最大输入功率保持低于浪涌限制在打开。如果需要，SIG_DISA输入允许PD禁用25k签名电阻，允许它选择不从PSE接收电源，如果它从其他源(如墙壁变压器)获得电源。

结论

LTC4257几乎包含了将供电设备连接到IEEE 802.3af以太网供电网络所需的所有电路。签名、分类、功率开关、浪涌和故障保护都包括在内，从而简化了输入变压器和PD稳压器之间所需的电路。LTC4257在一个节省空间的8引脚SO或DFN封装中完成了所有这些，只有一个外部组件，一个电阻来编程类电流(0类不需要)。

本系列的第3部分将介绍从电力网络的PSE端进行检测和分类的细节。