PSE 电源接口 (PSE PI) 文档

电源供应设备电源接口 (PSE PI) 在以太网供电 (PoE) 系统的架构中起着关键作用。它本质上是一个蓝图，概述了一个或多个电源如何连接到八针模块化插孔，通常称为以太网 RJ45 端口。这种连接方案对于在以太网电缆上同时传输电源和数据至关重要。

文档和标准

IEEE 802.3 标准提供了有关 PSE PI 的详细文档。具体来说：

  • “33.2.3 PI 引脚分配”部分涵盖了使用两对线进行供电的 PoE 系统的引脚分配。

  • “145.2.4 PSE PI”部分解决了通过以太网电缆的所有四对线供电的 PoE 系统的配置。

PSE PI 和单对以太网

单对以太网 (SPE) 代表了一种不同的以太网连接方法，仅使用一对导体进行数据和电源传输。与标准以太网的 PSE PI 中详述的配置（可以涉及跨四对或两对线的多个电源安排）不同，SPE 由于其单对设计而采用更简单的模型。因此，对于多对以太网，PSE PI 中描述的在替代引脚分配之间进行选择以进行电源传输的复杂性不适用于 SPE。

了解 PSE PI

电源供应设备电源接口 (PSE PI) 是一个框架，定义了电源供应设备 (PSE) 如何通过以太网电缆向受电设备 (PD) 供电。它详细说明了两种主要的供电配置，称为 Alternative A 和 Alternative B，它们的区别不仅在于电源传输方法，还在于对极性和数据传输方向的影响。

Alternative A 和 B 概述

  • Alternative A: 使用 RJ45 导体 1、2、3 和 6。无论 10/100BaseT 或 1G/2G/5G/10GBaseT 网络的情况如何，使用的线对都携带数据。在这种替代方案中，电源传输的极性可能会因 MDI（媒体相关接口）或 MDI-X（媒体相关接口交叉）配置而异。

  • Alternative B: 使用 RJ45 导体 4、5、7 和 8。在 10/100BaseT 网络的情况下，使用的线对是没有数据的备用线对，并且受数据传输方向的影响较小。但对于 1G/2G/5G/10GBaseT 网络而言并非如此。Alternative B 包括两种具有不同极性的配置，称为变体 X 和变体 S，以适应不同的网络要求和设备规格。

表 145-3 PSE 引脚排列替代方案

下表概述了 Alternative A 和 Alternative B 的引脚配置。

导体
Alternative A

(MDI-X)
Alternative A
Alternative B
Alternative B

1

负电压

正电压

2

负电压

正电压

3

正电压

负电压

4

负电压

正电压

5

负电压

正电压

6

正电压

负电压

7

正电压

负电压

8

正电压

负电压

注意

  • “正电压”和“负电压”表示每个引脚的电压极性。

  • “-”表示该引脚未用于该特定配置中的电源传输。

PSE PI 兼容性

下表概述了在 PSE 2 线对连接中，引脚排列替代方案与 1000/2.5G/5G/10GBaseT 之间的兼容性。

变体

替代方案 (A/B)

供电类型（直接/幻像）

与 1000/2.5G/5G/10GBaseT 的兼容性

1

A

幻像

是

2

B

幻像

是

3

B

直接

否

注意

  • “直接”表示一种变体，其中电源直接注入到线对中

    在备用线对的情况下不使用磁性元件。

  • “幻像”表示通过线圈/磁性元件的电源路径，如

    Alternative A 变体所做的那样。

如果 PSE 4 线对，则仅支持 10/100BaseT 的 PSE（这意味着引脚排列 Alternative B 上的直接电源）与 4 线对 1000/2.5G/5G/10GBaseT 不兼容。

PSE 电源接口 (PSE PI) 连接图

下图说明了 RJ45 端口、以太网 PHY（物理层）和 PSE PI（电源供应设备电源接口）之间的连接架构，演示了如何通过以太网电缆同时传输电源和数据。RJ45 端口充当这些连接的物理接口，其八个引脚中的每一个都连接到以太网 PHY 以进行数据传输，并连接到 PSE PI 以进行电源传输。

+--------------------------+
|                          |
|          RJ45 Port       |
|                          |
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+                +-------------+
  1| 2| 3| 4| 5| 6| 7| 8|                   |             |
   |  |  |  |  |  |  |  o-------------------+             |
   |  |  |  |  |  |  o--|-------------------+             +<--- PSE 1
   |  |  |  |  |  o--|--|-------------------+             |
   |  |  |  |  o--|--|--|-------------------+             |
   |  |  |  o--|--|--|--|-------------------+  PSE PI     |
   |  |  o--|--|--|--|--|-------------------+             |
   |  o--|--|--|--|--|--|-------------------+             +<--- PSE 2 (optional)
   o--|--|--|--|--|--|--|-------------------+             |
   |  |  |  |  |  |  |  |                   |             |
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+                +-------------+
|                          |
|       Ethernet PHY       |
|                          |
+--------------------------+

Alternative A 的简单 PSE PI 配置

下图说明了一个简单的 PSE PI（电源供应设备电源接口）配置，旨在支持以太网供电 (PoE) 的 Alternative A 设置。此实现经过专门设计，可通过以太网电缆的数据传输线对提供电源，适用于 MDI 或 MDI-X 配置，但每次仅支持一种变体。

        +-------------+
        |    PSE PI   |
8  -----+                             +-------------+
7  -----+                    Rail 1   |
6  -----+------+----------------------+
5  -----+      |                      |
4  -----+      |             Rail 2   |  PSE 1
3  -----+------/         +------------+
2  -----+--+-------------/            |
1  -----+--/                          +-------------+
        |
        +-------------+

在此配置中：

  • 引脚 1 和 2 以及引脚 3 和 6 用于电源传输和数据传输。这与 10/100BaseT 以太网网络的标准布线一致，其中这些线对用于数据。

  • Rail 1 和 Rail 2 表示正电压和负电压，Rail 1 连接到引脚 1 和 2，Rail 2 连接到引脚 3 和 6。更高级的 PSE PI 配置可能包括集成或外部开关来更改电压的极性，从而与 MDI 和 MDI-X 配置兼容。

更复杂的 PSE PI 配置可能包括其他组件，以支持 Alternative B，或提供其他功能，例如电源管理，或其他电源传输功能，例如 2 线对或 4 线对电源传输。

        +-------------+
        |    PSE PI   |
        |        +---+
8  -----+--------+   |                 +-------------+
7  -----+--------+   |       Rail 1   |
6  -----+--------+   +-----------------+
5  -----+--------+   |                |
4  -----+--------+   |       Rail 2   |  PSE 1
3  -----+--------+   +----------------+
2  -----+--------+   |                |
1  -----+--------+   |                 +-------------+
        |        +---+
        +-------------+

设备树配置：描述 PSE PI 配置

设备树中需要单独的 PSE PI 节点，这受到以太网供电 (PoE) 系统设置复杂性的影响。以下是对简单和复杂 PSE PI 配置的描述，以说明此决策过程：

简单 PSE PI 配置： 在一个简单的场景中，PSE PI 设置涉及单个 PSE 控制器与以太网端口之间的直接一对一连接。此设置通常支持基本的 PoE 功能，而无需动态配置或管理多个电源传输模式。对于此类简单配置，在现有 PSE 控制器的节点中详细说明 PSE PI 可能就足够了，因为系统不包含需要单独节点的其他复杂性。此处的首要重点是将电源传输与特定以太网端口进行清晰的直接关联。

复杂 PSE PI 配置： 相比之下，复杂的 PSE PI 设置可能包括多个 PSE 控制器或辅助电路，它们共同管理向一个以太网端口的电源传输。此类配置可能支持一系列 PoE 标准，并且需要能够根据操作模式（例如，PoE2 与 PoE4）或连接设备的特定要求动态配置电源传输。在这些情况下，专用 PSE PI 节点对于准确记录系统架构至关重要。此节点将用于详细说明不同 PSE 控制器之间的交互、对各种 PoE 模式的支持，以及协调整个网络基础设施中的电源传输所需的任何其他逻辑。

指导

对于简单的 PSE 设置，由于这些系统的直接特性，在 PSE 控制器节点中包含 PSE PI 信息可能就足够了。但是，对于涉及多个组件或高级 PoE 功能的复杂配置，使用专用 PSE PI 节点会更有益。此方法符合 IEEE 802.3 规范，提高了文档的清晰度，并确保准确地表示 PoE 系统的复杂性。

PSE PI 节点：基本信息

设备树中的 PSE PI（电源供应设备电源接口）节点可以包括几个关键信息，这些信息对于定义 PoE（以太网供电）系统的电源传输能力和配置至关重要。以下是此类信息的列表，以及有关其必要性的解释以及它们可能未在 PSE 控制器节点中找到的原因：

  1. 供电线对配置

    • 描述： 标识以太网电缆中用于电源传输的线对。

    • 必要性： 确保根据电路板的设计为正确的线对供电至关重要。

    • PSE 控制器节点： 通常缺乏有关物理线对使用的详细信息，而侧重于电源调节。

  2. 供电线对的极性

    • 描述： 指定每个供电线对的极性（正或负）。

    • 必要性： 对于安全有效地将电源传输到 PD 至关重要。

    • PSE 控制器节点： 极性管理可能超出 PSE 控制器的标准功能。

  3. PSE 单元关联

    • 描述： 详细说明了在多单元配置中 PSE 单元与以太网端口或线对的关联。

    • 必要性： 允许在复杂的系统中优化电源资源分配。

    • PSE 控制器节点： 控制器可能不直接管理单元关联，而是侧重于电源流调节。

  4. 对 PoE 标准的支持

    • 描述： 列出系统支持的 PoE 标准和配置。

    • 必要性： 确保系统与各种 PD 兼容并符合行业标准。

    • PSE 控制器节点： 具体功能可能取决于整个 PSE PI 设计，而不仅仅是控制器本身。每个 PI 的多个 PSE 单元并不一定意味着支持多个 PoE 标准。

  5. 保护机制

    • 描述： 概述了其他保护机制，例如过流保护和热管理。

    • 必要性： 提供额外的安全性和稳定性，补充 PSE 控制器保护。

    • PSE 控制器节点： 某些保护可能通过电路板特定的硬件或控制器外部的算法来实现。