IEEE 802.3cg 10BASE-T1L 数据线供电器件设计方案
摘要
IEEE 802.3cg 10BASE-T1L 规范通过以下方法同时解决了工业通信中的许多问题：通过一对双绞线实现距离长达 1000 米的 10Mbps 全双工通信，DP83TD510E 单对以太网 PHY 已经可以利用这一点。此外，该标准还包括数据线供电 (PoDL) 作为以太网供电 (PoE) 的单对替代方案。这使得工厂和楼宇自动化市场的设计人员能够使用其熟悉的基于以太网的协议在工业控制器和传感器之间进行长距离通信，其中以太网协议套件中的 TCP/IP 协议是 OPC UA、MQTT 和 HTTP 的基础。PoDL 可实现这一点，同时还减少了布线，并融合和简化了现有的 4mA 至 20mA 或现场总线通信网络。10BASE-T1L PoDL 系统由电源设备 (PSE)、链路段和供电设备 (PD) 组成。本文档概述了此类系统，并详细描述了如何设计符合 10BASE-T1L 12 类标准的 PoDL PD。
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1 引言
1.1 10BASE-T1L (IEEE 802.3cg) PoDL 概述
IEEE Std 802.3cg-2019 以太网物理层标准由 IEEE 于 2019 年 11 月 7 日发布。该标准为仅通过长达 1000m 的单平衡双绞线对进行长距离通信提供了新的标准化选项。该标准允许工程师利用他们现有的以太网硬件和掌握的软件知识，将现有的复杂通信基础设施置于熟悉的以太网系列网络技术之下。新方法还允许执行器、传感器和其他设备的无缝连接，从而提高运营效率，尤其是在楼宇和工厂自动化市场。这融合了可能分散的网络。
IEEE 802.3cg 标准中的 10BASE-T1L 以太网变体定义了 10Mbps、全双工、点对点通信方案。DP83TD510E 以太网 PHY 完全支持这一新标准，并通过支持长达 2000 米的长度超越了规范，提供了设计灵活性并最大限度地延长了单对平衡导体上的电缆长度。
IEEE 802.3cg 标准扩展了 IEEE 802.3bu 标准的 PoDL 部分，增加了对更长电缆和额外功率等级的支持。在许多情况下，将 4mA 替换为 20mA 或现场总线通信可降低设计复杂性，消除对耗电网关的需求，并增加连接设备的可用功率。与 4mA - 20mA 电流环路相比，这不仅增加了反向通道，还显著加快了数据速率。此外，与其他协议相比，HART 允许增加反向通道，但速度相对较慢 (1200bps)。IO-Link 比 HART 更快（高达 230kbps），但仅限于 20m。
图 1-1 展示了 PoDL 的简图。实现 PoDL 需要设计兼容的电源设备 (PSE)、供电设备 (PD) 以及两者之间的链路段。PSE 向链路供电，PD 从该链路获取电力。
图 1-1 数据线供电 (PoDL) 简图