以太網供電（POE）技術原理及過程分析

談思實驗室 2026-01-10 18:06

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以太網供電技術

以太網供電技術（POE，Power Over Ethernet）是指通過常用的語音、數據和視頻的雙紋線提供電源的技術。以太網供電技術是在現有以太網布線基礎上就能保證為IP終端傳輸數據信號，同時為此類設備提供直流供電。借助通用以太網電纜同時傳輸以太網信號和直流電源，將電源和數據集成在同- -有線系統當中，在確保現有結構化布線安全的同時保證了網絡的正常運作。以太網供電采用IEEE802.3af標準，802.3af突破了以太網的應用，它主要是- 一個電源傳輸協議，而不是數據協議。

以太網供電系統構成及原理

2.1POE系統構成

一個完整的POE系統包括供電端設備和受電端設備在POE系統中，提供電力的叫做“供電設備（PSE，Power兩部分。Sourcing Equipment），負責將電源注入以太網線，并實施功率的規劃和管理，而使用電源的稱為“受電設備”（PD，Power Device）。

以太網供電開始于能提供電源的供電設備，該設備通過測量其共模終端來檢測需要供電的設備。有效的受電設備必須具有一個25k9共模電阻的“檢測特征”。PSE用- 一個稱為分級的第：二次測量來判斷PD的峰值功率要求，掌握這一信息后PSE就能對那些需要供電的設備提供電源，而不會損壞不需要供電的設備，并能有效地分配可用功率。

2.2 POE供電傳輸方式

802 .3af標準定義了兩種不同類型的PSEi一種是“Endpoint PSE”，即末端跨度PSE，把供電功能與網絡交換機集成在-一起。EndpointPSE就是支持POE功能的以太網交換機、路由器或其他網絡交換設備。末端跨度設備在雙絞線中的1、2、3、6號線纜上同時接入電源和數據，如圖1所示。

末端跨度PSE支持10BASE-T.100BASE TX和1000BASE-T網絡。末端跨度的POE系統中的PSE可以在信號線對之間或備用線對之間提供標稱48V的DC電源。

Midspan PSE是一個專即中聞跨度PSE，另一種是“MidspanPSE”是一個專門的電源管理設備，通常和交換機放在- 一起。它對應每個端口有兩個RJ45接口，一個用短線連接至交換機，另一個連接遠端設備。PD則有多種形式，如IP電話、AP.PDA或移動電話充電器等。

中間跨度PSE在交換機和PD之間，它通過雙統線中沒有使用4、5、7、8號線纜提供電源。數據通過中間跨度設備路由，不會有任何改動，中間跨度PSE通常與以太網交換機相鄰安裝在設備機架中，如圖2所示。

空用段對中間跨度PSE只支持10BASE-T和100BASE -TX網絡，而802.3af標準目前還未定義對1000BASE T網絡的支持。中間跨度PSE在備用線對之間提供48V的DC電源。

POE供電設備原理詳解

標準的五類網線有四對雙絞線但是在10M BASE-T和100M BASE-T中只用到其中的兩對。IEEE80 2.3af允許兩種用法：

1.應用空閑腳供電時4、5腳連接為正極，7、8腳連接為負極。下圖為利用空閑線（4，5，7，8）傳遞48V的電源。

2.利用信號線（1，2，3，6）同時傳遞數據信號和48V的電源。應用數據腳供電時，將DC電源加在傳輸變壓器的中點，在這種方式下線對1、2和線對3、6可以為任意極性。傳輸數據所用的芯線上同時傳輸直流電，其輸電采用與以太網數據信號不同的頻率，不影響數據的傳輸。

標準不允許同時應用以上兩種情況。電源提供設備PSE只能提供一種用法，但是電源應用設備PD必須能夠同時適應兩種情況。該標準規定供電電源通常是48V、13W的。PD設備提供48V到低電壓的轉換是較容易的，但同時應有1500V的絕緣安全電壓。

下面談一下1000M BASE-T POE 供電系統

1000M BASE-T POE 供電系統 4個線序對均傳輸數據，故無空閑對，均采用數據對供電，圖4左圖，1腳和2腳、3腳和6腳通過網絡變壓器進行電壓、信號的分頻、分離出來的電壓連接到橋式整流進行整流供電，如圖5

以上討論的是POE adapter 供電模式，典型的POE adapter 如下圖

另一種是通過POE供電交換機供電

協商供電

當在一個網絡中布置PSE供電端設備時，POE以太網供電工作過程如下所示。

檢測：一開始，PSE設備在端口輸出很小的電壓，直到其檢測到線纜終端的連接為一個支持IEEE802.3af標準的受電端設備。
PD端設備分類：當檢測到受電端設備PD之后，PSE設備可能會為PD設備進行分類，并且評估此PD設備所需的功率損耗。
開始供電：在一個可配置時間（一般小于15μs）的啟動期內，PSE設備開始從低電壓向PD設備供電，直至提供48V的直流電源。
供電：為PD設備提供穩定可靠48V的直流電，滿足PD設備不越過15.4W的功率消耗。
斷電：若PD設備從網絡上斷開時，PSE就會快速地（一般在300～400ms之內）停止為PD設備供電，并重復檢測過程以檢測線纜的終端是否連接PD設備。

以太網供電過程

偵測。在允許PSE向線路供電之前，它必須用- 一個有限功率的測試源來檢查特征電阻，以避免將48V電源加給非兼容POE的網絡設備，造成危害。在加電之前，PSE首先2.8V- 10V的探測電壓去偵測是否有PD接入。具體實施時，是將2 8V 10V之間的兩個電壓送到網絡鏈路，然后根據得到的兩個不同的電流值再作運算（OV/OI）。
P0端設備分類。當檢測到受電端設備PD之后，PSE設備可能會為PD設備進行分類，并且評估此PD設備所需的功率損耗。802.3af標準的PD要求開始于一個25kQ和小于120nF的特征識別，正是這-特征使PSE 將PD從不需要供電的其它以太網設備中區分出來。PD只需要具有這些檢測特征，而同時鏈路處于檢測模式即可實現檢測。分級特征表明PD的峰值功耗，要求在端口電壓為14.5到20.5V之間時PD吸收- 一個特定的DC電流。
供電。在一個可配置時間的啟動期內，PSE設備開始從低電壓向PD設備供電，直至正常提供48V的直流電源。使電路的其當旁路電容充電完成后，端口電壓就升高進入供電模式，余部分運行，并在它所在類的功耗極限內吸取電源。如果電流過高的時間超出50ms將會使電源關斷。此外，PD必須吸收最低為10mA的電流，這樣PSE就能知道它還保持連接。像恒溫調節器這類功率敏感的應用可以通過脈電流為10mA，并且脈沖間隔時間保持沖調制使“保持功耗特征（MPS）75ms到250ms之間以減少功耗。PSE 為PD設備提供穩定可靠48V的直流電，滿足PD設備不越過15.4W的功率消耗。
斷電。若PD設備從網絡上斷開時，PSE 就會快速地（300~ 400ms）停止為PD設備供電，并重復檢測過程以檢測線纜的終端是否連接PD設備。如果PD 直未接入或處于關斷狀態，PSE就停止輸送電源，并不斷檢測有效PD的25kQ電阻特征電阻。以太網供電連接完全由PSE來進行控制。

來源：電子發燒友

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