功率成本雙管齊下 PoE方案熱衷高集成
當(dāng)近幾年全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)一直維持個(gè)位數(shù)的增長時(shí)，根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查公司DellOro發(fā)布的數(shù)據(jù)，2006年全球以太網(wǎng)供電(PoE)產(chǎn)品交付量為3200萬個(gè)端口，到2011年，交付量將增長到1.45億個(gè)端口，平均年增長率將超過30%。當(dāng)基于IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)的PoE端口無法滿足更高的功率需求時(shí)，IEEE 802.3at標(biāo)準(zhǔn)的呼之欲出以及相應(yīng)大功率PoE端口的推出解決了難題。同時(shí)，集成度提高帶來的成本下降也有力地推動(dòng)著PoE市場(chǎng)的飛速發(fā)展。
PoE市場(chǎng)動(dòng)力強(qiáng)勁
博通(Broadcom)公司PoE產(chǎn)品總監(jiān)周晏逸接受《中國電子報(bào)》記者采訪時(shí)給出了PoE產(chǎn)品受到歡迎的幾個(gè)原因：網(wǎng)絡(luò)易受供電故障影響；其他的替代供電技術(shù)成本高昂且因?yàn)樾詢r(jià)比的原因使其并不能應(yīng)用于所有網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)上；一些公司正投入大量財(cái)力建立替換供電架構(gòu)，以支持重要的語音和安全業(yè)務(wù)；新一代更高用電需求的設(shè)備需要網(wǎng)絡(luò)接入。
各大半導(dǎo)體廠商紛紛表示了對(duì)PoE市場(chǎng)的濃厚興趣。美國國家半導(dǎo)體(NS)亞太區(qū)電源管理產(chǎn)品市場(chǎng)營銷經(jīng)理吳志民接受《中國電子報(bào)》記者采訪時(shí)表示，公司非常重視PoE這個(gè)極具發(fā)展?jié)摿Φ氖袌?chǎng)，其各應(yīng)用市場(chǎng)正穩(wěn)步發(fā)展，PoE技術(shù)的應(yīng)用將日趨普及。Broadcom以太網(wǎng)供電產(chǎn)品部產(chǎn)品線高級(jí)經(jīng)理Martin McNarney對(duì)《中國電子報(bào)》記者表示，在以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的產(chǎn)品領(lǐng)域PoE將保持高速增長。在未來4年內(nèi)，其在中國以及全球其他市場(chǎng)也會(huì)繼續(xù)處于繁榮期。目前，全球20%的以太網(wǎng)端口為具有PoE功能的端口。預(yù)計(jì)到2011年，這一數(shù)字將會(huì)達(dá)到40%。
PoE產(chǎn)品將迅速擴(kuò)展到IP電話以外的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。TI亞太區(qū)電源產(chǎn)品技術(shù)總監(jiān)嚴(yán)宗福告訴《中國電子報(bào)》記者，今后不斷拉動(dòng)PoE市場(chǎng)的將是IP電話等多種應(yīng)用。從接受電力的設(shè)備(PD)所配備的、面向PoE的控制用IC來看，面向IP電話的產(chǎn)品目前按金額計(jì)算占有約66%的市場(chǎng)份額。此外，面向無線接入點(diǎn)的產(chǎn)品約占20%，面向監(jiān)視攝像頭的產(chǎn)品約占10%。其中，面向監(jiān)視攝像頭的市場(chǎng)增長較快，正在以每年40%的速度不斷增長。面向IP電話的市場(chǎng)正以每年25%的速度增長，面向無線接入點(diǎn)的市場(chǎng)也在以15%的速度增長。
功率提升擴(kuò)展應(yīng)用
目前被廣泛使用的IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)最初是為向IP電話供電而開發(fā)的，這一標(biāo)準(zhǔn)允許以可擴(kuò)展和可管理方式向VoIP和無線接入點(diǎn)設(shè)備提供最高15.4W的功率。然而，隨著一些高耗電以太網(wǎng)設(shè)備的出現(xiàn)，15.4W開始成為PoE產(chǎn)品應(yīng)用的瓶頸。例如，據(jù)嚴(yán)宗福介紹，多媒體網(wǎng)關(guān)需要20W以上的功率；WiMax和802.11n WAP需要8W-45W的功率；RFID基站需要15W-35W的功率；安全攝像機(jī)需要10W-25W的功率。因此，提高PoE端口的供電能力成為關(guān)鍵。
據(jù)悉，2008年中期到年底IEEE 802.3at標(biāo)準(zhǔn)將制定完畢。采用該標(biāo)準(zhǔn)后，數(shù)據(jù)用和備用的每根雙絞線中流經(jīng)的電流有望達(dá)到720mA，并且還可利用數(shù)據(jù)用和備用2根電纜供電。在使用1根雙絞線的情況下，當(dāng)電壓為50V時(shí)，電力供給設(shè)備(PSE)所配控制用IC的輸出功率為36W，而使用2根雙線時(shí)則為72W。Martin McNarney表示，IEEE組織制定802.3at新標(biāo)準(zhǔn)的目的在于確保大功率的標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)有802.3af標(biāo)準(zhǔn)向后兼容。隨著時(shí)間推移，即使不是所有的端口都必須達(dá)到802.3at的功率負(fù)荷，更多的交換機(jī)也將具有802.3at的功能。因此可以肯定，IEEE 802.3at標(biāo)準(zhǔn)會(huì)成為主流。
雖然IEEE 802.3at標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施尚待時(shí)日，但是半導(dǎo)體廠商紛紛迫不及待地推出了被稱為pre-IEEE 802.3at標(biāo)準(zhǔn)的大功率PoE端口。
例如，TI推出的TPS2376-H通過具備52 V最小輸入電壓和超過100米的5類以太網(wǎng)線纜提供高達(dá)26 W的功率。NS的產(chǎn)品除了可以支持IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)之外，LM5072和LM5073還可輸出高達(dá)25W的功率，客戶可以利用NS的芯片設(shè)計(jì)符合IEEE 802.3at標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。Broadcom推出的以太網(wǎng)供電產(chǎn)品BCM59101和BCM59103可分別提供每端口15.4W和37W的功率。凌力爾特公司(Linear)推出了適用于大功率受電設(shè)備(PD)的以太網(wǎng)供電接口控制器LTC4264，功率為35W，適用于新型PoE+應(yīng)用。
高集成度方案成主流
隨著供電功率的提升，對(duì)PoE產(chǎn)品安全性的要求也越來越高。提供高度集成的產(chǎn)品和降低功耗一方面可以保證安全性，另一方面對(duì)于降低用戶的使用成本也大有裨益。因此，半導(dǎo)體廠商PoE產(chǎn)品的集成度越來越高。
周晏逸宣稱Broadcom推出的BCM59101和BCM59103是市場(chǎng)上集成度最高的PSE芯片，采用單片設(shè)計(jì)，芯片中集成了FETs、感應(yīng)電阻器、3.3V開關(guān)調(diào)節(jié)器、微控制器、LED控制以及存儲(chǔ)器。高集成度使得以太網(wǎng)交換機(jī)的PoE電路只需用很少一部分外部元器件就可以完成。同時(shí)，所需的印刷電路板空間也就更少，設(shè)計(jì)也就更加靈活和簡潔。功率的消耗對(duì)于電源解決方案至關(guān)重要。Broadcom通過兩個(gè)部分的設(shè)計(jì)解決了功率消耗問題。首先，3.3V的開關(guān)調(diào)節(jié)器與其他方案比較起來更為有效；其次，內(nèi)置的感應(yīng)電阻器的功率消耗要遠(yuǎn)小于外部感應(yīng)電阻器。
吳志民表示，NS為PD端設(shè)備提供多款集成多顆芯片的芯片組，例如LM5070、LM5071及LM5072等都是高度集成的單片解決方案，其特點(diǎn)是內(nèi)置100V的啟動(dòng)穩(wěn)壓器，有全面符合IEEE 802.3af的PD接口、100V熱插拔MOSFET及PWM控制器。
TI高靈活度的TPS2376-H將所需的外部組件數(shù)降至最少，該器件采用PowerPad封裝，并集成了0.6ΩFET以最大限度降低系統(tǒng)熱損耗。飛思卡爾半導(dǎo)體公司推出的MCZ34670是一個(gè)完全集成的PoE解決方案，符合IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)，擁有集成的隔離開關(guān),PWM控制器擁有過壓保護(hù)等功能。Linear公司的LTC4264采用了精確的雙重限流電路和片上功率MOSFET以及檢測(cè)電阻，無須增加外部組件就可以組成一個(gè)完整的浪涌電流控制電路。
相關(guān)鏈接
何為PoE？
PoE(Power Over Ethernet)指的是在現(xiàn)有的以太網(wǎng)Cat.5布線基礎(chǔ)架構(gòu)不做任何改動(dòng)的情況下，在為一些基于IP的終端傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的同時(shí)，還能為此類設(shè)備提供直流供電的技術(shù)。PoE為很多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的傳統(tǒng)交流電源提供了一種功能全面、經(jīng)濟(jì)高效的替代產(chǎn)品，這些設(shè)備包括無線接入點(diǎn)、IP電話、IP照相機(jī)、筆記本電腦、聯(lián)網(wǎng)信息亭終端、安全視頻攝像頭、應(yīng)急照明系統(tǒng)、樓宇控制、MP3播放器和PDA充電器等。使用PoE設(shè)備，上述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無需單獨(dú)的交流適配器，也不需要額外的電線，從而讓最終用戶受益。PoE可以降低或消除安裝成本，節(jié)省空間，使用戶能夠更加輕松地在工作場(chǎng)所內(nèi)移動(dòng)設(shè)備。此外，PoE連接的設(shè)備可以通過有效而集中的方式，進(jìn)行遠(yuǎn)程管理、關(guān)閉或復(fù)位。
PoE市場(chǎng)動(dòng)力強(qiáng)勁
博通(Broadcom)公司PoE產(chǎn)品總監(jiān)周晏逸接受《中國電子報(bào)》記者采訪時(shí)給出了PoE產(chǎn)品受到歡迎的幾個(gè)原因：網(wǎng)絡(luò)易受供電故障影響；其他的替代供電技術(shù)成本高昂且因?yàn)樾詢r(jià)比的原因使其并不能應(yīng)用于所有網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)上；一些公司正投入大量財(cái)力建立替換供電架構(gòu)，以支持重要的語音和安全業(yè)務(wù)；新一代更高用電需求的設(shè)備需要網(wǎng)絡(luò)接入。
各大半導(dǎo)體廠商紛紛表示了對(duì)PoE市場(chǎng)的濃厚興趣。美國國家半導(dǎo)體(NS)亞太區(qū)電源管理產(chǎn)品市場(chǎng)營銷經(jīng)理吳志民接受《中國電子報(bào)》記者采訪時(shí)表示，公司非常重視PoE這個(gè)極具發(fā)展?jié)摿Φ氖袌?chǎng)，其各應(yīng)用市場(chǎng)正穩(wěn)步發(fā)展，PoE技術(shù)的應(yīng)用將日趨普及。Broadcom以太網(wǎng)供電產(chǎn)品部產(chǎn)品線高級(jí)經(jīng)理Martin McNarney對(duì)《中國電子報(bào)》記者表示，在以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的產(chǎn)品領(lǐng)域PoE將保持高速增長。在未來4年內(nèi)，其在中國以及全球其他市場(chǎng)也會(huì)繼續(xù)處于繁榮期。目前，全球20%的以太網(wǎng)端口為具有PoE功能的端口。預(yù)計(jì)到2011年，這一數(shù)字將會(huì)達(dá)到40%。
PoE產(chǎn)品將迅速擴(kuò)展到IP電話以外的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。TI亞太區(qū)電源產(chǎn)品技術(shù)總監(jiān)嚴(yán)宗福告訴《中國電子報(bào)》記者，今后不斷拉動(dòng)PoE市場(chǎng)的將是IP電話等多種應(yīng)用。從接受電力的設(shè)備(PD)所配備的、面向PoE的控制用IC來看，面向IP電話的產(chǎn)品目前按金額計(jì)算占有約66%的市場(chǎng)份額。此外，面向無線接入點(diǎn)的產(chǎn)品約占20%，面向監(jiān)視攝像頭的產(chǎn)品約占10%。其中，面向監(jiān)視攝像頭的市場(chǎng)增長較快，正在以每年40%的速度不斷增長。面向IP電話的市場(chǎng)正以每年25%的速度增長，面向無線接入點(diǎn)的市場(chǎng)也在以15%的速度增長。
功率提升擴(kuò)展應(yīng)用
目前被廣泛使用的IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)最初是為向IP電話供電而開發(fā)的，這一標(biāo)準(zhǔn)允許以可擴(kuò)展和可管理方式向VoIP和無線接入點(diǎn)設(shè)備提供最高15.4W的功率。然而，隨著一些高耗電以太網(wǎng)設(shè)備的出現(xiàn)，15.4W開始成為PoE產(chǎn)品應(yīng)用的瓶頸。例如，據(jù)嚴(yán)宗福介紹，多媒體網(wǎng)關(guān)需要20W以上的功率；WiMax和802.11n WAP需要8W-45W的功率；RFID基站需要15W-35W的功率；安全攝像機(jī)需要10W-25W的功率。因此，提高PoE端口的供電能力成為關(guān)鍵。
據(jù)悉，2008年中期到年底IEEE 802.3at標(biāo)準(zhǔn)將制定完畢。采用該標(biāo)準(zhǔn)后，數(shù)據(jù)用和備用的每根雙絞線中流經(jīng)的電流有望達(dá)到720mA，并且還可利用數(shù)據(jù)用和備用2根電纜供電。在使用1根雙絞線的情況下，當(dāng)電壓為50V時(shí)，電力供給設(shè)備(PSE)所配控制用IC的輸出功率為36W，而使用2根雙線時(shí)則為72W。Martin McNarney表示，IEEE組織制定802.3at新標(biāo)準(zhǔn)的目的在于確保大功率的標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)有802.3af標(biāo)準(zhǔn)向后兼容。隨著時(shí)間推移，即使不是所有的端口都必須達(dá)到802.3at的功率負(fù)荷，更多的交換機(jī)也將具有802.3at的功能。因此可以肯定，IEEE 802.3at標(biāo)準(zhǔn)會(huì)成為主流。
雖然IEEE 802.3at標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施尚待時(shí)日，但是半導(dǎo)體廠商紛紛迫不及待地推出了被稱為pre-IEEE 802.3at標(biāo)準(zhǔn)的大功率PoE端口。
例如，TI推出的TPS2376-H通過具備52 V最小輸入電壓和超過100米的5類以太網(wǎng)線纜提供高達(dá)26 W的功率。NS的產(chǎn)品除了可以支持IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)之外，LM5072和LM5073還可輸出高達(dá)25W的功率，客戶可以利用NS的芯片設(shè)計(jì)符合IEEE 802.3at標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。Broadcom推出的以太網(wǎng)供電產(chǎn)品BCM59101和BCM59103可分別提供每端口15.4W和37W的功率。凌力爾特公司(Linear)推出了適用于大功率受電設(shè)備(PD)的以太網(wǎng)供電接口控制器LTC4264，功率為35W，適用于新型PoE+應(yīng)用。
高集成度方案成主流
隨著供電功率的提升，對(duì)PoE產(chǎn)品安全性的要求也越來越高。提供高度集成的產(chǎn)品和降低功耗一方面可以保證安全性，另一方面對(duì)于降低用戶的使用成本也大有裨益。因此，半導(dǎo)體廠商PoE產(chǎn)品的集成度越來越高。
周晏逸宣稱Broadcom推出的BCM59101和BCM59103是市場(chǎng)上集成度最高的PSE芯片，采用單片設(shè)計(jì)，芯片中集成了FETs、感應(yīng)電阻器、3.3V開關(guān)調(diào)節(jié)器、微控制器、LED控制以及存儲(chǔ)器。高集成度使得以太網(wǎng)交換機(jī)的PoE電路只需用很少一部分外部元器件就可以完成。同時(shí)，所需的印刷電路板空間也就更少，設(shè)計(jì)也就更加靈活和簡潔。功率的消耗對(duì)于電源解決方案至關(guān)重要。Broadcom通過兩個(gè)部分的設(shè)計(jì)解決了功率消耗問題。首先，3.3V的開關(guān)調(diào)節(jié)器與其他方案比較起來更為有效；其次，內(nèi)置的感應(yīng)電阻器的功率消耗要遠(yuǎn)小于外部感應(yīng)電阻器。
吳志民表示，NS為PD端設(shè)備提供多款集成多顆芯片的芯片組，例如LM5070、LM5071及LM5072等都是高度集成的單片解決方案，其特點(diǎn)是內(nèi)置100V的啟動(dòng)穩(wěn)壓器，有全面符合IEEE 802.3af的PD接口、100V熱插拔MOSFET及PWM控制器。
TI高靈活度的TPS2376-H將所需的外部組件數(shù)降至最少，該器件采用PowerPad封裝，并集成了0.6ΩFET以最大限度降低系統(tǒng)熱損耗。飛思卡爾半導(dǎo)體公司推出的MCZ34670是一個(gè)完全集成的PoE解決方案，符合IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)，擁有集成的隔離開關(guān),PWM控制器擁有過壓保護(hù)等功能。Linear公司的LTC4264采用了精確的雙重限流電路和片上功率MOSFET以及檢測(cè)電阻，無須增加外部組件就可以組成一個(gè)完整的浪涌電流控制電路。
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何為PoE？
PoE(Power Over Ethernet)指的是在現(xiàn)有的以太網(wǎng)Cat.5布線基礎(chǔ)架構(gòu)不做任何改動(dòng)的情況下，在為一些基于IP的終端傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的同時(shí)，還能為此類設(shè)備提供直流供電的技術(shù)。PoE為很多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的傳統(tǒng)交流電源提供了一種功能全面、經(jīng)濟(jì)高效的替代產(chǎn)品，這些設(shè)備包括無線接入點(diǎn)、IP電話、IP照相機(jī)、筆記本電腦、聯(lián)網(wǎng)信息亭終端、安全視頻攝像頭、應(yīng)急照明系統(tǒng)、樓宇控制、MP3播放器和PDA充電器等。使用PoE設(shè)備，上述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無需單獨(dú)的交流適配器，也不需要額外的電線，從而讓最終用戶受益。PoE可以降低或消除安裝成本，節(jié)省空間，使用戶能夠更加輕松地在工作場(chǎng)所內(nèi)移動(dòng)設(shè)備。此外，PoE連接的設(shè)備可以通過有效而集中的方式，進(jìn)行遠(yuǎn)程管理、關(guān)閉或復(fù)位。
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