7.4.1 PoE 概述

以下内容仅帮助理解 TPS2372 的工作原理，而不能代替 IEEE 802.3bt 标准。待定的 IEEE 802.3bt 标准是对 IEEE 802.3-2012 第 33 条 (PoE) 的更新，增加了 4 线对供电、高功率选项、附加 功能 和增强型分级。一般来说，符合 IEEE 802.3-2012 标准的设备称为 1 型（0-3 类）或 2 型（4 类）设备，而具有更高功率和增强型分类的设备将称为 3 型（5、6 类）或 4 型（7、8 类）设备。3 型设备还将包括支持 4 线对供电的 0-4 类设备。标准是不断变化的，在作出设计决定时应始终参考最新标准。

IEEE 802.3bt 标准定义了一种方法，使用这种方法可以确保供电设备 (PSE) 通过电缆安全地为 PD（受电设备）供电，然后在 PD 断开连接时切断电源。此过程需要经历一种空闲状态和三种工作状态：检测、分类和运行。3 型和 4 型 PSE 还使用第四种工作状态（称为“连接检查”）来确定 PD 是具有相同（单接口）还是独立（双接口或通常在 IEEE802.3bt 标准中称为“双特征”）的分类特征。PSE 在保持电缆断电状态（空闲状态）的同时定期查看是否有设备插入；这种行为称为检测，如果是 3 型或 4 型 PSE，那么还包括连接检查。在检测和连接检查过程中使用的低功率水平不太可能会损坏不是为 PoE 设计的设备。如果存在有效的 PD 特征，则 PSE 可能会询问 PD 所需的功率；这就是所谓的分类。如果 PSE 拥有足够的容量，它随后会向 PD 供电。

3 型或 4 型 PSE 需要分别进行 3 型或 4 型的增强型硬件分类。2 型 PSE 需要进行 1 型硬件分类及数据层分类，或者增强型 2 型硬件分类。1 型 PSE 不需要进行硬件分类或数据链路层 (DLL) 分类。3 型或 4 型 PD 必须分别进行 3 型或 4 型硬件分类以及 DLL 分类。2 型 PD 必须进行 2 型硬件分类以及 DLL 分类。PD 可能返回默认的 13W 电流编码类别，或者四个其他选择之一（如果为 2 型）、六个其他选择之一（如果为 3 型）以及八个其他选择之一（如果为 4 型）。DLL 分类在加电完成且以太网数据链路建立之后发生。

Autoclass 功能对于 PSE 和 PD 而言都是可选功能。

一旦开始供电，PD 必须呈现维持功率特征 (MPS) 以向 PSE 确保其仍然存在。PSE 会监控其输出是否存在有效的 MPS，如果丢失 MPS，则会关闭端口。丢失 MPS 会使 PSE 恢复到空闲状态。Figure 15 显示了作为 PD 输入电压函数的运行状态。

Figure 15. 运行状态

PD 输入端通常是 RJ-45 八引线连接器，被称为电源接口 (PI)。出于电压降和运行裕度的考虑，PD 输入要求与 PSE 输出要求是不同的。为了简化实施，不管实际安装情况如何，该标准都将最大损耗分配给电缆。IEEE 802.3-2008 旨在运行于包括可能已具有 AWG 26 导体的 ISO/IEC 11801 C 类（根据 TIA/EIA-568 为 CAT3）电缆在内的基础设施之上。IEEE 802.3at 2 型和 IEEE 802.3bt 3 型布线功率损耗分配和电压降已根据 ISO/IEC11801 D 级（根据 TIA/EIA-568 为 CAT5 或更高，通常具有 AWG 24 导体）进行了调整以适应电阻值为 12.5Ω 的电源回路。Table 6 显示了该标准的两个修订版本分别的主要运行限制。

PSE 可在 RX 和 TX 线对（对于 10baseT 或 100baseT 为引脚 1–2 和 3–6）之间施加电压，或在两个备用线对（4–5 和 7–8）之间施加电压。施加到 1000/2.5G/5G/10GbaseT 系统中相同引脚组合的电源可在 IEEE 802.3bt 中被识别。1000/2.5G/5G/10GbaseT 系统可以处理所有线对上的数据，因此消除了备用线对的说法。1 型和 2 型 PSE 一次只能对一组线对施加电压，而 3 型和 4 型 PSE 可以一次对一组或两组线对加电。PD 使用输入二极管电桥或有源电桥从任何可能的 PSE 配置中受电。与输入电桥相关的电压降会导致 PI 上的标准限值与 TPS2372 规格之间产生差异。

符合标准的 2 型、3 型或 4 型 PD 具有 1 型 PD 所不具备的电源管理要求。这些要求包括以下各项：

1. 必须分别解读 2 型、3 型或 4 型硬件分类。
2. 必须在前两个分类事件中呈现硬件 4 级（适用于 2 型和 4 型 PD 以及具有 4 级或更高级类别的 3 型 PD）。
3. 3 型或 4 型单接口 PD 必须在第三个和任何后续分类事件期间呈现 0 至 3 范围内的硬件类别。
4. 必须实现 DLL 协商。
5. 如果是 2 型或 3 型单接口 PD，必须有 50ms 时间的行为与 1 型 PD 相似，然后在 PSE 施加工作电压（加电）时间超过 80ms 之前，流耗必须小于 400mA。这段时间覆盖了 PSE 浪涌周期（此周期最长为 75ms）。
6. 如果是 4 型单接口 PD，应该有 50ms 时间的行为与 1 型 PD 相似，然后在 PSE 施加工作电压（加电）时间超过 80ms 之前，流耗必须小于 400mA。
7. 输入电压降至低于 30V 和 10V 的任何时间，流耗不得分别超过 60mA 和 5mA。
8. 如果未获得至少 2 型硬件分类或通过 DLL 获得许可，则功耗不得超过 13W。
9. 如果未收到至少 4 个分类事件或通过 DLL 获得许可，则功耗不得超过 25.5W。
10. 如果未收到至少 5 个分类事件或通过 DLL 获得许可，则功耗不得超过 51W。
11. 必须符合各种工作模板和瞬态模板。
12. 选择性监控适配器是否存在（假设为高功率）。

由于有这些要求，PD 必须能够动态控制其负载，并监控 TPL 和 TPH 是否出现变化。如果设计项目需要具体了解适配器是否已插入并正常运行，则应单独监控适配器，通常使用的是光耦合器。