以太网供电关键技术在功率动态分配中的设计与实现

发布时间：2020-07-08 02:56

【摘要】：物联网的概念早在十几年前就已提出,随着科技的迅猛发展,人们生活质量不断提高,使得各种各样的物联网终端设备应用得以普及,如智能监控摄像头、空气质量在线监测传感器等。这些物联网终端设备都需要有特定的直流电源为其供电,设备供电问题增加了工程实施、项目管理运营的成本,也不利于后期的维护管理。网络终端设备普遍采用RJ-45以太网接口,一个以太网接口中一般含有四对线缆,终端设备正是通过这种双绞线以太网接口,利用CSMA/CD(载波监听多路访问及冲突检测)等技术进行数据传输。由于以太网接口在物联网的广泛使用,通过以太网供电技术能够提供集中化、自动化、简便化以及智能化的动态供电方式,它能安全可靠地将有源以太网供电(POE Power over Ethernet)技术引入现有网络基础设施中,并和原有网络设备兼容~([1]),这些因素都为以太网供电技术的研究和发展提供了良好的契机。本文首先介绍了国内外以太网供电技术的发展现状,分析了以太网供电方式与技术,研究了国际电气和电子工程师协会(IEEE)制定的以太网线缆在传输数据的同时传送直流电源功率的标准(IEEE 802.3af标准),通过对以太网供电方式进行比较,选取END-POINT结构作为以太网设备供电技术方案。其次,本文设计了一种高性能的以太网供电方案,针对一些IP终端设备对功率消耗增大的需求,802.3af标准中规定的最大供电功率已远远不能满足目前的实际要求,而且对大功率网络设备供电、实时状态监测以及断电管理的需求也日益迫切。该方案通过PSE电源管理芯片BCM59121对受电设备进行设备检测、功率分级、以及供电和状态监测管理,并对关键信号线进行抗噪声、抗浪涌、抗电磁干扰等处理,对通信接口电路进行抗雷击设计,适合在恶劣工作环境下的高稳定性PSE(Power Sourcing Ethernet以太网供电)设备。最后,通过对电路板在极端应用环境的模拟测试,本PSE供电方案具有对终端设备功耗需求自动分级、抗干扰能力强、效率高等优点,能够有效解决较大功率终端设备的功耗需求。
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP393.11;TP391.44;TN929.5
【图文】：

监控 IP 摄像头的数量可达上万台，这一巨大的项目为 APEC 会议的安保工作提供了强有力的支持，如图1.1 所示。除了安防监控之外，APEC 会场周边森林景区的防火视频监控也必须落实到位。由于在天干物燥的季节，极其容易发生森林火灾，这对于高规格的国际会议来说同样是一个巨大的挑战，所以会场周边森林景区的防火监控工作同样需要海量的 IP 摄像头协助。通常情况下，这些网络终端设备存在两个接口：电源接口以及通信网络接口，但在会场驻地道路、森林周边极其难找到合适的电源插座，即便有插座，数量也难以满足项目需求。不仅在电源插座方面有着严峻的挑战，而且必须保证可以为 IP 摄像头全天候 24 小时稳定直流供电，在实际应用中也经常遇见由于无稳定电源，而迫不得已重新规划实施方案的情况。而重新部署实施方案带来的后果就可能出现监控死角，使视频监控失去原本的意义。

MID-POINT结构

END-POINT结构

【参考文献】

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1 王景忠;王俊芳;于立佳;王立莹;;以太网供电PoE技术的研究与实现[J];无线电工程;2012年11期

2 徐伟;刘建成;;基于模拟IIC总线的电压测量系统[J];南京信息工程大学学报(自然科学版);2011年01期

3 李涵;黄伦文;陈天池;;基于Cadence的PCB设计[J];电脑知识与技术;2009年36期

4 张凯;单庆晓;翁飞兵;;新型数字节能功率分配型智能插座的设计实现[J];电子设计应用;2009年07期

5 吕元颖,李永红,侯晋兵;I~2C总线概述及有关例程[J];科技情报开发与经济;2005年15期

6 杨永;在SPCE061A上模拟I~2C总线的实现[J];宿州学院学报;2004年04期

7 白占元,徐皑冬,谭彩虹,张昕凯;以太网供电技术与实现[J];仪器仪表标准化与计量;2004年03期

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1 张超;孟宪军;;光电隔离器6N137和6N136的使用[A];第十届全国煤矿自动化学术年会论文集[C];2000年

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1 宁志华;以太网供电中受电设备的芯片设计与研究[D];浙江大学;2013年

2 袁冰;高效率大负载高集成电源芯片设计技术研究[D];西安电子科技大学;2009年

3 刘素玲;外场对通信线缆的瞬态响应分析及ESD放电电流的传输线理论分析[D];北京邮电大学;2008年

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1 周欣;基于九开关管的多端口分布式电源变流器研究[D];东南大学;2016年

2 吴耀辉;基于IEEE 802.3at标准的PoE系统设计和研究[D];南京大学;2016年

3 沈天益;基于DSP的开关电源数字控制技术研究与实现[D];东南大学;2016年

4 廖天澄;一种宽负载范围高效率BUCK型DC-DC转换器的研究[D];电子科技大学;2016年

5 贾龙飞;数字电流滞环控制的Buck DC-DC变换器[D];西安科技大学;2015年

6 欧双;网络化可视对讲系统设计与实现[D];湖南大学;2015年

7 马德坤;多模式窄脉冲合成与控制模块设计[D];电子科技大学;2014年

8 刘江曼;基于PoE技术的嵌入式供电模块设计与实现[D];北京工业大学;2014年

9 丁高强;384×288非制冷红外成像系统低功耗硬件设计[D];华中科技大学;2014年

10 张岁寒;一种基于POE的综合业务以太网接入系统研究与实现[D];西安电子科技大学;2013年

本文编号：2746000