一般發(fā)生商業(yè)火災(zāi)的第三大原因是電氣和照明設(shè)備上，典型的根本原因是電線老化或有缺陷、電路過(guò)載、連接松動(dòng)、保險(xiǎn)絲故障、電氣負(fù)載不平衡以及許多其他電氣或照明問(wèn)題。這些都可能導(dǎo)致過(guò)熱，從而產(chǎn)生火花，最終引發(fā)火災(zāi)。

主電源通過(guò)三根絕緣銅線(火線、零線和地線)傳輸長(zhǎng)距離和短距離交流電。火線承載交流電勢(shì)差(120 VAC 或 230 VAC)。零線完成電路，并保持在地電位或接近地電位(0V)。地線是一種安全線，可在發(fā)生故障時(shí)將電路接地。簡(jiǎn)而言之，與保險(xiǎn)絲和斷路器一樣，主電源將其總銅線的 33%(地線)用于安全。

以太網(wǎng)供電 (PoE) 通過(guò)供電設(shè)備 (PSE) 和受電設(shè)備 (PD) 之間的以太網(wǎng)電纜傳輸短距離(最長(zhǎng) 100 米)直流電。根據(jù) PoE 標(biāo)準(zhǔn)，最多使用八根銅線來(lái)傳輸直流電，包括返回路徑。簡(jiǎn)而言之，PoE 不會(huì)將任何銅線用于安全。從理念和架構(gòu)上講，PoE 標(biāo)準(zhǔn)將安全控制從銅線(主線)轉(zhuǎn)移到硅線。這里有兩個(gè)好處：硅比銅便宜得多，而且你可以對(duì)硅進(jìn)行編碼。但你不能對(duì)銅進(jìn)行編碼。

2 對(duì)功率與 4 對(duì)功率

以太網(wǎng)使用 RJ45 連接器，該連接器具有八個(gè)觸點(diǎn)。這些觸點(diǎn)分為四個(gè)差分 (diff) 對(duì)(圖 2)。在 10BASE-T (10 Mbps) 和 100BASE-TX (100 Mbps) 網(wǎng)絡(luò)中，四個(gè)可用差分對(duì)中只有兩個(gè)用于傳輸數(shù)據(jù)，剩下兩個(gè)未使用。在千兆以太網(wǎng) (1 Gbps) 網(wǎng)絡(luò)中，所有四個(gè)差分對(duì)都用于數(shù)據(jù)傳輸。

利用現(xiàn)有的 10/100/1000 以太網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，IEEE 802.3af(現(xiàn)稱為 PoE)提供 350 mA/對(duì)、最大 57 V，IEEE 802.3at 提供 600 mA/對(duì)、最大 57 V(稱為 PoE 1)，使用這些未使用的線對(duì)傳輸電力，實(shí)現(xiàn)兩種替代模式;替代 A 或 B：

A. 替代方案 A (PSE) 或模式 A (PD) 在不同的 2 對(duì)和 3 對(duì)上傳輸電力

B. 替代方案 B (PSE) 或模式 B (PD) 在差分對(duì) 1 和 4 上傳輸電力

同時(shí)，PoE 2 或 IEEE 802.3bt 使用全部四個(gè)不同的線對(duì)以 960 mA/對(duì)的電流運(yùn)行 4 對(duì)電源，最大電流為 57。這樣 PSE 的功率可達(dá)到 90 瓦。

IEEE 802.3bt (90 W) 分類

以太網(wǎng)聯(lián)盟進(jìn)一步將這四種類型劃分為八個(gè)不同的類別，如圖 3 所示。對(duì)于供電設(shè)備 (PSE)，每個(gè) PoE 2 類 (5-8) 為 15 W 切片，而對(duì)于受電設(shè)備 (PD)，每個(gè) PoE 2 類為 11 W 切片。對(duì)類別和類型進(jìn)行更精細(xì)的劃分可優(yōu)化多端口 PSE 的效率，從而為連接的 PD 提供各種電源，尤其是在連接的 PSE 端口數(shù)量增加的情況下。

IEEE 802.3af/at/bt 電源供應(yīng)階段

PSE 和 PD 之間的 PoE 電源供應(yīng)遵循五個(gè)不同的階段，如下圖和圖 4 所示。

· 第一階段：檢測(cè)

· 第 2 階段：分類

· 第三階段：?jiǎn)?dòng)

· 第四階段：行動(dòng)

· 階段 5：斷開連接

PSE 包含一個(gè)與返回電流路徑串聯(lián)的 Rsense 電阻，用于測(cè)量 PD 執(zhí)行的任何電流吸收。PD 上還有一個(gè) 25k 下拉簽名電阻，用于通知 PSE 檢測(cè)到的情況。

第一階段：檢測(cè)

當(dāng) PSE 和 PD 通過(guò)以太網(wǎng)電纜連接時(shí)，PD 會(huì)向 PSE 提供一個(gè) 25 kΩ 下拉電阻(圖 4 右)。然后，PSE 在 500 毫秒的窗口內(nèi)執(zhí)行兩次電流測(cè)量：

1) 強(qiáng)制 V 為 2.8 V，并測(cè)量 I

2) 強(qiáng)制 V 10 V，并測(cè)量 I

通過(guò)計(jì)算 ?V / ?I，如果 PSE 測(cè)量值為 19 KΩ 至 26.5 ΩK，則 PSE 可以接受該檢測(cè)為有效。否則，PSE 必須拒絕該檢測(cè)。執(zhí)行差分測(cè)量的好處是，任何周圍噪聲(干擾源)對(duì)于每次測(cè)量都是共同的，因此將被拒絕(共模抑制)。

第 2 階段。分類

在分類階段，PD 會(huì)向 PSE 公布其請(qǐng)求的類別特征或功率要求。分類階段分為五個(gè)類別事件或時(shí)間段，如圖 5 所示。

1) 類別特征 0：1 mA 至 4 mA

2)類別特征 1：9 mA 至 12 mA

3) 類別特征 2：17 mA 至 20 mA

4) 類別特征 3：26 mA 至 30 mA

5) 類別特征 4：36 mA 至 44 mA

此圖捕獲了每個(gè)類別事件(列)期間需要的類別特征(行)，以便識(shí)別 PD 類別(1 – 8)。例如，7 類 PD 在類別事件 1 期間將提供 40 mA，在類別事件 2 期間將提供 40 mA，在類別事件 3 至 5 期間將提供 18 mA。PSE 在每個(gè)時(shí)間事件期間測(cè)量 PD 的電流吸收，以了解 PD 的類別。

自動(dòng)分類

類別事件 1 比其他類別事件長(zhǎng)。這是 802.3bt 獨(dú)有的，802.3at 或 802.3af 則并非如此。如果 PD 也符合 802.3bt 標(biāo)準(zhǔn)，則 PD 可以在類別事件 1 中切換到類別特征 0(1 至 4 mA)81 毫秒，這會(huì)通知 802.3bt PSE，PD 也符合 802.3bt 標(biāo)準(zhǔn)并支持 Autoclass。

PD 開啟后，PD 會(huì)提供最大功率約 1.2 秒。PSE 測(cè)量 PD 功率，增加一些余量，這將成為 PSE 提供的新的優(yōu)化功率水平。

Autoclass 可優(yōu)化 PSE 功率分配。例如，如果 PD 在運(yùn)行期間需要的最大功率為 65W，則該 PD 會(huì)向 PSE 標(biāo)識(shí)自己為 8 類，以保證 PD 獲得 65W。如果沒(méi)有 Autoclass，PSE 將分配 90W，以確保 PD 獲得 65W。使用 Autoclass 時(shí)，PSE 可能只讀取 66.5 W(短電纜長(zhǎng)度)，+ 1.75 W 余量 = 68.25 W 分配。功率節(jié)省為 21.75 W，或 ~25%。雖然這似乎并不重要，但如果 PSE 交換機(jī)有八個(gè) 802.3bt 端口，Autoclass 可以優(yōu)化每個(gè)端口(具有各種電纜長(zhǎng)度)，從而總共節(jié)省數(shù)百瓦的潛在效率。

第三階段：?jiǎn)?dòng)

在啟動(dòng)階段，PSE 負(fù)責(zé)將 1 至 4 類的浪涌電流限制在 450 mA，將 5 至 8 類的浪涌電流限制在 900 mA。

在啟動(dòng)階段，PD 負(fù)責(zé)將 1 - 6 類的負(fù)載電流限制為 400 mA，將 7 - 8 類的負(fù)載電流限制為 800 mA。

階段 4-5：操作、斷開和 MPS

維持功率特征 (MPS) 是一種保持活動(dòng)功能，其中 PD 吸收來(lái)自 PSE 的周期性電流脈沖，以通知 PSE PD 尚未斷開連接。如果 PSE 在 400 毫秒后未收到來(lái)自 PD 的 MPS，則 PSE 必須斷開 PD 的電源。

IEE 802.3bt PD 應(yīng)用框圖

描繪了受電設(shè)備 (PD) 的典型 802.3bt 應(yīng)用圖。從左到右，變壓器將以太網(wǎng) 10/100/1000 數(shù)據(jù)交流耦合到附近的處理器。全波整流由 GreenBridge? 2 完成，比傳統(tǒng)的硅二極管橋消耗更少的功率。安森美半導(dǎo)體的NCP1095®(引腳 7)提供 25kΩ 檢測(cè)下拉電阻，而引腳 2 和 3 根據(jù)等級(jí)(電阻值)確定 PD 的功率要求，并在連接后的分類事件期間傳達(dá)給 PSE。引腳 6、8、9 和 10 共同控制浪涌和過(guò)流保護(hù) (OCP)，帶有外部 Rsense 和傳輸門。與配套處理器的三位通信在引腳 13、15 和 16 上完成。引腳 14 PGO 引腳在電源輸出良好時(shí)通知下游 DCDC 設(shè)備。引腳 4 允許 NCP1095 從本地輔助電源供電，而引腳 6 控制 Autoclass，這是 802.3bt 的一項(xiàng)新功能。

你可以對(duì)硅進(jìn)行編碼

保險(xiǎn)絲、斷路器和地線對(duì)于防止電氣火災(zāi)而言是相對(duì)遲鈍的工具，尤其是與 IEEE 802.3bt 的功能相比時(shí)。它提供的電源配置功能(例如分類、自動(dòng)分類、浪涌和 MPS)要優(yōu)越得多。例如，使用主電源時(shí)，隱藏在墻壁或天花板中的嚙齒動(dòng)物很容易在沒(méi)有任何警告的情況下引起電氣火災(zāi)。相比之下，如果 PD 不每 400 毫秒向 PSE 提供一次 MPS，PSE 會(huì)自動(dòng)斷開 PD 的電源。

很容易想象，對(duì) PSE 進(jìn)行編碼以捕獲意外斷線，從而向 IT 部門發(fā)出預(yù)警信號(hào)，從而有可能防止建筑物火災(zāi)等災(zāi)難性事件。同時(shí)，分類和自動(dòng)分類可以智能地分配負(fù)載所需的確切功率。這是一種非常安全有效的配電方式。如前所述，硅比銅便宜得多，你可以對(duì)硅進(jìn)行編碼，但不能對(duì)銅進(jìn)行編碼。