POE干货

什么是POE供电？

POE供电也称为以太网供电，是一种在以太网中可以通过CAT5双绞线同时传输以太网信号和电力。

POE的装置包含两个部分，一个是供电端，Power Sourcing Equipment，简称PSE，常见的产品有交换机，路由器等。另一个是受电端，Powered Device，简称PD，常见产品是IP电话，监控摄像头。

上图为POE的电路示意图，PSE装置和PD装置通过RJ45网口，已经最长可长达100m的CAT5双绞线作连接。左侧的PSE装置可以将直流44V-57V通过双绞线传输到PD端，右侧的PD控制器搭配降压电路，将传输过来的直流电转为系统所需要的电压。

POE供电可以带来许多好处。

POE非常方便使用，POE可以使网络数据和电力在同一条网线上传输，这样就不需要使用额外的电源线，可以减少线材和布线上的成本。加上POE供电可以支持最长100m的CAT5网线。这样可以在不宜安装电源插座的环境使用，例如墙上，天花板，屋顶等地方。

POE装置有非常强的寿命，且不易损坏，而且终端用户可以安心的互相操作拥有协会认证标志的POE装置。

POE的供电范围非常大，目前PD负载端最大接受的功率为71W，可以满足非常多的电源需求场景。

POE可以与PD负载装置，或者非PD负载装置互连而不用担心损坏。PSE不会对那些非POE负载装置进行供电，比如笔记本电脑。

POE基础

标准发展过程

2003年发布了第一个标准IEEE 802.3af，该标准定义了PSE最大输出功率为15.4W，在经过了100m的CAT5网线传输后，因为线损，PD最大能够接收到的功率为13W。

2009年发布了了IEEE802.3at标准，该标准定义了PSE最大输出功率为30W，在经过了100m的CAT5网线传输后，因为线损，PD最大能够接收到的功率为25.5W，此被定义为type2的功率，而802.3af为type1。

2019年发布了IEEE802.3bt标准，标准定义了PSE最大输出功率为90W，在经过了100m的CAT5网线传输后，因为线损，PD最大能够接收到的功率为71W，此被定义为type3-4的功率。Type1和type2依然在802.3bt标准中，type3和type4位802.3bt新增的功率等级。

PSE和PD传输功率的方式

Cat5网线为4组线对组成，总共8根线。

在802.3af和802.3at的标准中，PSE和PD是通过两组线对所形成的回路来传递功率的。这个回路有两种不同的路径，分别为Alternative A和Alternative B。

Alternative A：网线1和2+网线3和6

Alternative A：网线4和5+网线7和8

在802.3bt的标准中，8根线（4组线对）全部都用来传输功率，原因在于100m的CAT5网线每线对本身存在12.5Ω的阻值。在at的标准中，最大传输30W功率，用来两组线对来传输就足够了。在bt的标准中，最大功率变成了90W，如果只用两组线对来传输，线材中功率的耗损将非常的大，所以用4组线对相互并联，将线阻减半，减少损耗，提高效率。

功率等级表

POE握手

POE握手分为4个阶段：侦测，功率分级，启动，供电。

侦测：PSE会在此阶段辨识出负载端是否为标准的PD，如果是，才会对其供电。

当PSE与PD一连接上，就可是进行侦测，802.3标准定义了一套方法，让PSE可以确定负载端是否为标准中的PD，并且，PSE只会为标准中的PD供电。在PD断开时，PSE会停止供电。

侦测过程：首先PSE会送出侦测信号给PD，然后PSE根据公式电压除以电流U/I来量测PD端的侦测电阻。如果PD上的电阻呈现出约25K欧姆的阻值，则侦测即为成功。

T四点探测法，PSE芯片送出4点电流信号来计算PD上的侦测电阻。四点侦测法可以减少侦测电阻计算上的误差。

功率分级：PSE和PD之间会协商传输功率等级，使PD端接收的功率不会超过PSE所分配的功率，避免拉低PSE端的电源。

在侦测结束后，若PSE接上了标准的PD，则PSE与PD就会进入功率分级阶段，以决定PSE要传输多少功率给PD。

首先PSE会送20.5V和14.5V的电压给PD，接着PD会移开原来的侦测电阻，并且会打开CLASS和Vss脚之间的内部LDO，使外部的分级电阻有一个跨压。PSE会测量分级电阻上面流过的电流，依据这个电流，PSE会给PD提供相对应的功率等级。

在802.3bt的标准当中，PD会有2个分级电阻，以支持更高功率的沟通。

802.3at握手过程

首先一开始，PSE会送4点信号给PD，量测PD上面的侦测电阻是否在有效的范围之内

接着进入到分级阶段，PSE会送1个或者2个信号来量测PD上面的分级电阻，并判断PD上面的功率等级。若PD的需求是Class0到Class3的功率，则PSE就会在第1个分级信号开启电源，并对PD进行供电。若PD的需求为Class4的功率，则PSE在第1个分级信号结束之后送出第2个分级信号，并在第2个分级信号之后开启电源。

802.3bt握手过程