以太网供电新标准促热网络化电源管理应用市场

2009年12月31日 08:12    嵌入式公社
关键词: 电源 , 管理 , 网络化 , 以太网
  日前,相关国际标准组织批准了IEEE802.3at以太网供电(PoE)技术标准,使远程电源通过以太网支持的最大功率从以前IEEE802.3af标准的15.4W大幅度提升到了25W。作为网络化电源管理的一种应用,PoE供电功率的提升使该技术能够更广泛地应用于各种采用以太网进行连接的设备,并促进了网络化电源管理技术在其他非以太网络设备中的应用,从而使智能网络化电源管理技术的应用前景更加广阔,因此以数字隔离技术为核心的相关电源SoC芯片技术市场值得关注。

  在以太网供电应用中,网络设备采用网线作为电力传输载体,从而让网络中设备省去了单独的电源供电,同时还可以根据受电设备(PD)的工作情况实施远程电源管理。这是一项具有创新意义的技术,由于仅需要网线连接即可实现PD的安装运行,因此许多新兴网络设备包括IP电话、无线LAN接入点和网络摄像头等等越来越多地用PoE来为其供电。

  在其他非以太网络中,许多网络设备如楼宇管控设备、RFID读写设备和其它网络应用也开始使用网络化供电和电源管理技术。而随着供电功率的提升和技术的完善,无论是在以太网还是在非以太网中将有更多的“传统”网络设备采用这种模式供电,如瘦客户机、笔记本电脑、打印机、台式电脑、工业控制设备、医疗设备甚至汽车电子系统。

  远程电源管理能力成为了网络设备和网络终端设备设计的一个新焦点,而其中远程网络化电源管理芯片是重要的推动力。为此,技术市场战略管理咨询机构北京华兴万邦管理咨询有限公司分析师在硅谷访问了AkrosSilicon有限公司,该公司在全球最早推出第一款IEEE802.3at受电设备控制器、第一款带2kV隔离的PoE电源SoC和第一款带2kV隔离的四输出PoE电源SoC。

  AkrosSilicon是一家提供创新电源管理方案的公司,其创始人都来自于国家半导体等模拟器件大公司。该公司是全球最早致力于设计和提供智能网络化电源管理所需芯片的厂商之一,其特点是将高低压隔离、电源输出、电源管理、控制性和可编程性集成在一起,将远程网络化电源管理芯片带入了SoC时代,因此以这些芯片为基础的方案都具有超高效率和先进性能。

  “AkrosSilicon公司的突破性和独创性技术是GreenEdge数字隔离技术,这项技术使我们能够摆脱传统的外部隔离方式,实现前所未有的‘批量芯片集成’,从而创造出电源单芯片系统(Power SoC)。”Akros Silicon网络供电业务部总监AmitGattani说。“这样的集成带来了超高的能效、智能网络化电源管理和诊断、高压/接地回路隔离和电磁兼容保护;同时设计灵活性得到了大幅度提升,以及模块电路板面积和材料成本得到降低。”

  网络化电源管理SoC正在改变各种网络供电系统和应用的设计,例如此前一些厂家提供的PoE网络设备比非PoE网络设备价格高出40%,其中远程电源与管理系统的设计复杂性、材料成本(BOMcost)和占板面积是成本居高的因素之一,这对许多厂商开发新型网络设备的挑战。而网络化电源管理SoC的出现,则快速改变了各种网络设备的设计和制造规则,华兴万邦认为许多中国制造商可以借此快速进入全新的网络设备领域,如从传统的视频监控设备转向网络供电监控系统等等。

  在用以支持IP电话、IP摄像头、无线热点和WiMAXCE等等新一代IP设备的以太网供电领域内,需要在网络设备和受电设备上添加电力供应和管理模块,即各种以太网供电设备(PSE)模块和受电设备(PD)模块,以提供和接受相应的电压和功率,如IEEE802.3af标准规定的通过非屏蔽双绞线电缆标称48 V 直流电压和13W功率。

  同时供电模块还需要对远程设备进行监控和管理,如为了防止损害不支持PoE的现有以太网设备,PSE采用向电缆中提供一个电流受限的、小于10V的探测电源,它可以频繁至每2 毫秒进行探测;如果它发现电阻,PSE就会施加PoE标准规定的全48V电压和13W功率。

  从Akros开发的业界首款集成了其GreenEdge2kV隔离技术的AS1854系列PoE受电设备电源SoC来看,该芯片通过高集成度可替代现有方案的9块芯片,同时不需低速、庞大的外部耦合器,并且包括了第三代IEEE802.3af/at受电设备控制器和四组数字电压输出。AS1854除了高效的DC-DC电源供应外,还内置了许多先进的诊断和高压遥测功能,可对远端设备进行电源管理和服务。据此,OEM可以开发许多各种低成本、高增值性应用方案。

  而在其他诸如工业控制、汽车电子、医疗电子、楼宇管理和显示器等非以太网网络应用中,各种网络设备对电源电压和功率的需求均不相同。因此针对这些不同的网络化电源供电和管理需求,如果用传统的电源管理模式来设计电源模块,则需要单独设计不同的网络化电源管理方案,每一个方案都需要许多块芯片和光耦合器来管理系统和实现隔离,设计难度、复杂性以及成本压力都可想而知;而且许多应用需要更高的系统能效和有限的电路板空间。

  因此系统设计师需要网络化的电源管理SoC 来解决这些问题,从而提升系统产品的竞争力,而AkrosSilicon不久前发布的AS14x4系列就是业界首款高集成度、2kV隔离、4输出电源SoC。该系列芯片集成了8块独立芯片的功能,提供了一个从9V-72V的相当宽的输入电压范围,系统最高输出功率高达50W,并提供扩频时钟以减少电源频谱噪声。

  “智能网络化电源管理正在广泛兴起,随着相关标准的确立和技术的发展,竞争必然转向更高的性价比方向,更低的BOM成本、更小的方案面积等设计性竞争,以及更高的设计灵活性和扩展性、更好的电磁兼容等制造性竞争、更快的上市时间等市场性竞争都将在各种应用中全面展开。” AmitGattani说。“网络化电源应用设备性价比的快速提升,加上其在运营成本、能源消耗等领域内的优势,使其应用市场将加速发展;而AkrosSilicon将在PoE和非PoE市场上为OEM提供更好的产品。”
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