最近一次去美國硅谷出差時(shí)，我特別留意了一下隨身攜帶的電子設(shè)備及其充電器，筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)、iPod、電動(dòng)剃須刀，雖然手機(jī)也有一個(gè)照相機(jī)，但總覺得不如專門的數(shù)碼相機(jī)運(yùn)用自如。這些基本必須要帶的物件各有一個(gè)充電器或者(和)電源適配器，再考慮到有時(shí)需要用到的電源插座轉(zhuǎn)換器，可以說占去了行李箱大部分空間，尤其是筆記本電腦的電源適配器，重量和體積最突出。想象是否可以有一天，我們不再為這些千奇百怪的電源適配器、充電器困擾?答案是肯定的，而且距離我們已經(jīng)不遠(yuǎn)。以太網(wǎng)供電技術(shù)的普及將使為數(shù)眾多的電子設(shè)備擺脫數(shù)據(jù)傳輸線和電源線分開的尷尬局面，暫且不談是否由此導(dǎo)致新應(yīng)用出現(xiàn)，單就是應(yīng)用于傳統(tǒng)各個(gè)領(lǐng)域，足以形成巨大的應(yīng)用市場(chǎng)，也給產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來深刻的變革。

PoE技術(shù)未來應(yīng)用熱點(diǎn)

Silicon Laboratories公司高電壓產(chǎn)品方案市場(chǎng)經(jīng)理Phil Callahan認(rèn)為，我們從PoE的應(yīng)用范圍看到巨大的增長潛力。PoE市場(chǎng)目前由無線接入點(diǎn)(WAP)、VolP電話和帶網(wǎng)絡(luò)攝影機(jī)在內(nèi)的安全系統(tǒng)等三大應(yīng)用主導(dǎo)，它們現(xiàn)都集中于企業(yè)網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)。隨著PoE技術(shù)在企業(yè)市場(chǎng)的應(yīng)用普遍化，企業(yè)用戶將期望他們?cè)诩依镆材芟硎芡瑯颖憷?。這項(xiàng)轉(zhuǎn)變將創(chuàng)造龐大的SOHO市場(chǎng)服務(wù)需求。光是省下纜線或DSL調(diào)制解調(diào)器、打印機(jī)、無線接入點(diǎn)、安全和家庭自動(dòng)化系統(tǒng)所需的外接電源供應(yīng)器數(shù)目及成本就會(huì)帶動(dòng)消費(fèi)應(yīng)用對(duì)于PoE的需求。他補(bǔ)充說，就地域而言，北美與歐洲是目前主要的PoE市場(chǎng)，但我們?cè)趤喼蘅吹搅宋磥碓鲩L潛力。工業(yè)應(yīng)用的市場(chǎng)商機(jī)正不斷擴(kuò)大，它將帶動(dòng)亞洲PoE市場(chǎng)的發(fā)展。設(shè)計(jì)復(fù)雜性是PoE市場(chǎng)的主要障礙。設(shè)備制造商必須大幅簡(jiǎn)化他們的設(shè)計(jì)。IEEE的標(biāo)準(zhǔn)制訂作業(yè)確有助于生產(chǎn)流程簡(jiǎn)化，但芯片供貨商也要采取相應(yīng)行動(dòng)。

PoE技術(shù)作為一種新興技術(shù)，一些廠商在技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)品設(shè)計(jì)等方面還存在有許多不明確之處，也存在一些對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的疑問。凌力爾特公司(Linear Technology Corporation)混合信號(hào)產(chǎn)品部設(shè)計(jì)工程師Jacob Herbold認(rèn)為，在專為接收PoE功率而設(shè)計(jì)的產(chǎn)品中，VoIP電話和無線接入點(diǎn)占了大多數(shù)。然而，我們有的客戶把PoE引入了全新的應(yīng)用中。在802．3af功率級(jí)上，我們并未發(fā)現(xiàn)針對(duì)PoE的重大障礙，并且預(yù)計(jì)PoE市場(chǎng)將憑借諸如工業(yè)和高端消費(fèi)產(chǎn)品等新應(yīng)用和新市場(chǎng)的出現(xiàn)而繼續(xù)成長。JacobHerbold先生補(bǔ)充說，對(duì)于術(shù)語“以太網(wǎng)供電”(或PoE)與802．3af標(biāo)準(zhǔn)，人們?cè)诶斫馍洗嬖谥煜Ｎ覀儼l(fā)現(xiàn)了一些奇怪的事情，例如，某些市售的“PoE”設(shè)備給空閑對(duì)施加的是12VDC電壓(而未采用任何檢測(cè)協(xié)議)。雖然此類設(shè)備并不多見，而且不是由著名公司制造的，但是，它們確實(shí)給我們的一家客戶帶來了麻煩，這家客戶曾不得不重新設(shè)計(jì)其產(chǎn)品，以便同樣采用來自以太網(wǎng)電纜的12VDC電源。當(dāng)最終客戶對(duì)PoE有了更多的了解之后，他們將會(huì)要求使用802．3af產(chǎn)品，而且，對(duì)于該特殊問題，相關(guān)廠商應(yīng)予以處理。

德州儀器電源接口產(chǎn)品部以太網(wǎng)電源產(chǎn)品業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理MichaelMcCormack認(rèn)為，毫無疑問，當(dāng)前市場(chǎng)的推動(dòng)因素是lP電話與無線接入點(diǎn)設(shè)備。我們看到，當(dāng)前市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)是，IP攝像頭、標(biāo)記閱讀器與開門器等安全設(shè)備將發(fā)展為未來的新一代最佳應(yīng)用。從這方面來說，針對(duì)攝像頭與開門器的需求確實(shí)有力推動(dòng)了市場(chǎng)發(fā)展，不過廣域網(wǎng)仍是目前最主要的需求來源。

PoE將帶給工業(yè)應(yīng)用巨大變革

傳統(tǒng)上工業(yè)領(lǐng)域傳輸電力和數(shù)據(jù)的唯一方式是現(xiàn)場(chǎng)總線，但隨著IEEE802．3af規(guī)范的確立，以太網(wǎng)供電技術(shù)正在為工業(yè)控制等應(yīng)用領(lǐng)域看好。雖然以太網(wǎng)供電技術(shù)只能達(dá)到給功率低于13瓦的用電設(shè)備供電，也足以形成非常廣泛的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域和非常巨大的市場(chǎng)潛力，就目前看，多數(shù)傳感器應(yīng)用所需要的功率只有5-10瓦之間，隨著節(jié)能技術(shù)的更新，以太網(wǎng)供電技術(shù)可望應(yīng)用到更多領(lǐng)域，如工業(yè)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、IP電話、安全保密設(shè)施中的掃描器、監(jiān)控用視頻攝像機(jī)等等。

凌力爾特公司(Linear TechnologyCorporation)混合信號(hào)產(chǎn)品部設(shè)計(jì)工程師Jacob Herbold認(rèn)為，由于能夠輸送功率，因此以太網(wǎng)在工業(yè)應(yīng)用中就更富有生命力了。在使以太網(wǎng)成為那些專為工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的總線的可行替代方案的過程中，用于數(shù)字處理、MAC和PHY的低成本芯片同樣重要。我預(yù)計(jì)將會(huì)出現(xiàn)其它問題，比如：堅(jiān)固性足以滿足工業(yè)用途需要的連接器的標(biāo)準(zhǔn)化，它在上業(yè)通信中接納以太網(wǎng)的步伐可能較為緩慢。另一方面，對(duì)于工業(yè)最終用戶來說，互用性和標(biāo)準(zhǔn)化以及以太網(wǎng)的顯著特點(diǎn)都是重要的優(yōu)勢(shì)。

現(xiàn)代工業(yè)控制數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)最先使用的是調(diào)制解調(diào)器和串行接口，其中采用最多的是現(xiàn)場(chǎng)總線。但隨著工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)在過去幾年時(shí)間內(nèi)逐漸為產(chǎn)業(yè)接受和采用，這種標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)克服了不同廠商之間產(chǎn)品存在的互操作性問題，同時(shí)在技術(shù)上已經(jīng)成熟，系統(tǒng)維護(hù)和故障修復(fù)較之以前的現(xiàn)場(chǎng)總線有明顯改善。對(duì)于該領(lǐng)域的用戶來說，這種標(biāo)準(zhǔn)化、互操作性、以及向后兼容等特點(diǎn)免去了由于系統(tǒng)和應(yīng)用升級(jí)造成的投資損失，沒有后顧之憂。而對(duì)于設(shè)備供應(yīng)商來講，高度標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品意味著可以做到非常大的批量，降低單位成本和培訓(xùn)、維護(hù)等費(fèi)用，有助于為更多的用戶和更多的應(yīng)用領(lǐng)域接受，開拓更大的市場(chǎng)空間。

盡管當(dāng)今許多任務(wù)業(yè)應(yīng)用不需要特別高的帶寬，但隨著工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)、安保ID識(shí)別掃描器、以及視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)等應(yīng)用進(jìn)一步普及，對(duì)于以太網(wǎng)技術(shù)的需求會(huì)更快提升，而以太網(wǎng)供電技術(shù)將使應(yīng)用范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出之前現(xiàn)場(chǎng)總線所能達(dá)到的范圍。以太網(wǎng)供電技術(shù)將會(huì)徹底改變未來的辦公室設(shè)置，有分析家認(rèn)為，在今后三到五年內(nèi)，所有現(xiàn)有的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都將配備有隨時(shí)可用的PoE插口。

受電設(shè)備和供電設(shè)備面臨主要挑戰(zhàn)

以太網(wǎng)供電技術(shù)由于是一種新興技術(shù)，對(duì)于許多設(shè)計(jì)工程師而言，PoE產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，無論是受電設(shè)備(PD)，還是供電設(shè)備(PSE)，即使這些產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師具有熟練的以太網(wǎng)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，都是一種獨(dú)特的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。雖然以太網(wǎng)供電技術(shù)允許受電設(shè)備從以太網(wǎng)得到l2．95W的功率，但如何去檢測(cè)和分類這些不同種類的受電設(shè)備，最終為符合規(guī)范的受電設(shè)備正常供電，這其中最人的工作負(fù)荷是由供電設(shè)備承擔(dān)，如果供電設(shè)備未能準(zhǔn)確、有效地完成檢測(cè)、分級(jí)、供電或者斷電等任務(wù)，可能造成的后果難以想象。一是可能對(duì)已有的受電設(shè)備造成破壞，二是可能對(duì)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，包括網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行設(shè)備形成小安全因素。但從另一方面看，供電設(shè)備又不可能做所有的工作，一旦完成受電設(shè)備的檢測(cè)、分級(jí)和開始供電之后，供電設(shè)備將認(rèn)為受電設(shè)備符合以太網(wǎng)供電技術(shù)規(guī)范802．3af，因此無論是受電設(shè)備設(shè)計(jì)，還是供電設(shè)備設(shè)計(jì)都必須擁有兩方面的全面理解和專業(yè)技能，統(tǒng)一考慮受電設(shè)備和供電設(shè)備設(shè)計(jì)。

Jacob Herbold介紹說，在凌力爾特公司，我們認(rèn)為自己的客戶不必把人量的注意力放在PoE接口的細(xì)節(jié)上。我們的工作就是向客戶提供清除了這些復(fù)雜性的芯片，這樣，工程師們就可以把精力集中在那些能夠使其產(chǎn)品在競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出的工作上。檢測(cè)和分級(jí)完全由PoE接口芯片來處理。PD設(shè)計(jì)師需要專注于PoE接口芯片無法控制的內(nèi)容：PD吸收功率的大小、用于使DC／DC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的噪聲遠(yuǎn)離以太網(wǎng)電纜的輸入濾波。最大的難題是確保PD能夠承受實(shí)際使用場(chǎng)合中的應(yīng)力：ESD、電纜放電、熱插拔等等。該難題一般可通過采用所有推薦的外部組件并遵循PoE接口芯片數(shù)據(jù)表中的設(shè)計(jì)指導(dǎo)準(zhǔn)則而得以解決。而在PSE方面，在克服了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)力這一難題之后，設(shè)計(jì)師必需集中力量來提供一個(gè)穩(wěn)定的48電源、解決散熱問題并實(shí)現(xiàn)正確的電路板布局。

Silicon Laboratories公司高電壓產(chǎn)品方案市場(chǎng)經(jīng)Phil Callahan認(rèn)為，成本對(duì)于PD和PSE都是挑戰(zhàn)。OEM廠商的營運(yùn)利潤并不高，他們需要能為其產(chǎn)品提供合理成本與功能的解決方案?？煽康谋Ｗo(hù)也是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。PoE所用的以太網(wǎng)纜線是一種很容易受到靜電放電影響的多變環(huán)境。除非PD和PSE有能力應(yīng)付這些問題，否則它們就可能造成設(shè)備損壞或故障。管理消費(fèi)產(chǎn)品所發(fā)出的電磁干擾也是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。美國聯(lián)邦通訊委員會(huì)(FCC)已制定多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)來限制電子產(chǎn)品的電磁輻射強(qiáng)度。包括無線接入點(diǎn)、以太網(wǎng)絡(luò)交換器、網(wǎng)絡(luò)電話和安全攝影機(jī)在內(nèi)，PoE主要市場(chǎng)里的許多產(chǎn)品都適用于電磁輻射限制最嚴(yán)格的FCC Class B標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)人員必須能確保PD和PSE符合這些標(biāo)準(zhǔn)要求。針對(duì)成本問題，德州儀器電源接口產(chǎn)品部以太網(wǎng)電源產(chǎn)品業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理Michael McCormack也有同感，他介紹說，今天的主要挑戰(zhàn)與5年前一樣，就是成本問題。盡管人們?cè)谑袌?chǎng)營銷上做了很多宣傳，但PoE仍會(huì)使許多應(yīng)用的成本上升。在基礎(chǔ)設(shè)施方面確實(shí)有所節(jié)省，但是PD制造商必需增加成本才能采用PoE技術(shù)，從而讓最終用戶節(jié)省成本。當(dāng)PD電源系統(tǒng)的成本降至像插墻式電源一樣低，新型應(yīng)用市場(chǎng)就會(huì)獲得突飛猛進(jìn)的發(fā)展。如果PoE攝像頭的成本能像USB攝像頭一樣，那么USB攝像頭就根本沒有市場(chǎng)了。如果能以同樣價(jià)格獲得本機(jī)IP設(shè)備，誰還會(huì)想添加PC連線?TI在降低PoE應(yīng)用的系統(tǒng)成本方面一直處于市場(chǎng)領(lǐng)先地位，并將繼續(xù)推動(dòng)這一市場(chǎng)趨勢(shì)的發(fā)展。Power Integrations針對(duì)PoE技術(shù)受電設(shè)備(Powered Devices，PD)應(yīng)用推出的一個(gè)全新參考設(shè)計(jì)，該公司介紹，受家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、無線局域網(wǎng)(WLAN)和VoIP電話等應(yīng)用驅(qū)動(dòng)，PoE技術(shù)受電設(shè)備市場(chǎng)今后幾年將以復(fù)合年增長率36％左右的速度增長(VentureDevelopment Corporation，2005年6月)。Power Integrations公司推出的參考設(shè)計(jì)就是為了給客戶提供一個(gè)快速設(shè)計(jì)原型，幫助他們完成與PoE標(biāo)準(zhǔn)完全兼容的受電設(shè)備設(shè)計(jì)。新推出的參考設(shè)計(jì)基于Power Integrations公司單芯片的DPA-Switch系列產(chǎn)品，包含多級(jí)PoE接口以及DC—DC開關(guān)電路。PowerIntegrations公司DC-DC產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理Andrew Smith認(rèn)為，新推出的參考設(shè)計(jì)是一個(gè)絕佳的參考方案設(shè)計(jì)，完全兼容IEEE802．3afPoE受電設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，可以幫助客戶最大程度地減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)面市時(shí)間。同時(shí)客戶也會(huì)發(fā)現(xiàn)，該參考設(shè)計(jì)為網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品提供了一種高效和低成本的解決方案。

Maxim／Dallas Semiconductor公司認(rèn)為，PoE技術(shù)將在交換機(jī)／路由器以及許多其他設(shè)備中得到應(yīng)用，這些設(shè)備需要向受電設(shè)備提供從目前來看最大15W的功率，面臨的挑戰(zhàn)是供電設(shè)備必須能夠?qū)M足IEEE802．3af的受電設(shè)備進(jìn)行正確檢測(cè)和分級(jí)，一旦對(duì)受電設(shè)備開始供電，又需要隨時(shí)檢測(cè)受電設(shè)備的斷開情況，一旦發(fā)現(xiàn)立即停止供電，因此供電設(shè)備承擔(dān)有更大責(zé)任，不僅需要完成檢測(cè)和分級(jí)，還需要保護(hù)受電設(shè)備免受過流和短路等影響。

該公司推出的高集成度MAX5922芯片，把所有的功能集成在一起，由此可設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單和高效的供電設(shè)備方案，如圖1所示。

以太網(wǎng)供電技術(shù)的最新進(jìn)展

最近以太網(wǎng)供電技術(shù)的最新進(jìn)展是可能的受電設(shè)備功率進(jìn)一步提高，雖然12．95W對(duì)于IP電話等設(shè)備已經(jīng)足夠，但對(duì)于馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的可旋轉(zhuǎn)攝像機(jī)、多射頻接入點(diǎn)(Multi—radio AccessPoints)以及一些擁有彩色大屏幕顯示的電子設(shè)備，12．95W的功率捉襟見肘。目前IEEE正在起草一個(gè)新的以太網(wǎng)供電技術(shù)附加標(biāo)準(zhǔn)1EEE802．3at，該標(biāo)準(zhǔn)可以和802 3af完全兼容，雖然新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的功率水平還沒有最終確定，但一般認(rèn)為對(duì)于雙絞線系統(tǒng)(2－pairsystems)，可能達(dá)到的最高功率為30W，而對(duì)于四絞線系統(tǒng)(4—pairsystems)，可能達(dá)到的最高功率為60W。典型的五類線纜(CAT 5 cabling)只包括四對(duì)絞線，但只允許其中的兩對(duì)用來供電。因此為了提高受電設(shè)備的功率水平，一種方法是使所有四對(duì)絞線都可以用來傳輸電流，另外一種方式則是提高每一對(duì)絞線允許傳輸?shù)淖畲箅娏鳌哪壳暗陌l(fā)展趨勢(shì)分析，權(quán)威人士認(rèn)為功率要求在30W以下的受電設(shè)備，采用雙絞線系統(tǒng)無論在設(shè)計(jì)成本，還是與802．3af的兼容性方面都沒有問題，但對(duì)于超過30W的受電設(shè)備，四絞線系統(tǒng)則更加合適。圖2是Linear Technology公司采用LTC4258和LTC4257實(shí)現(xiàn)的高功率供電設(shè)備和受電設(shè)備設(shè)計(jì)。

ＴｉｍｅＱｕｅｓｔ時(shí)序分析儀為ＦＰＧＡ設(shè)計(jì)分析提供分析提供自然的ＳＤＣ支持

Silicon Laboratories公司高電壓產(chǎn)品方案市場(chǎng)經(jīng)理Phil Callahan認(rèn)為，SiliconLaboratories PoE解決方案的獨(dú)特整合設(shè)計(jì)引起許多興趣。Silicon Laboratories目前還在參與IEEE的PoE+標(biāo)準(zhǔn)制定工作，它能提供兩倍于現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的電源供應(yīng)能力而達(dá)到至少30W，這將大幅增加PoE所能支持的應(yīng)用范圍。他預(yù)期這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)將在2007年中獲得通過，但現(xiàn)在已有公司正在設(shè)計(jì)符合此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，例如筆記本電腦。