IEEE 802.3at 規范定義的以太網供電(PoE) 是通過一條CAT-5 以太網電纜安全地傳輸應用數據和電源的方法。由于它支持靈活地在任何地方安裝設備，沒有在附近提供交流電源的限制，也不需要電工進行安裝，因此，它得到了廣泛應用。最初的IEEE 802.3af PoE 規范限制了供電至受電設備(PD) 的功率只有13W，這也就限制了設備的應用范圍，例如IP 電話和基本安防攝像機等。在2009 年，IEEE 802.3at 規范將支持的功率增大到25.5W。但是，這還是無法滿足功率要求越來越高的PoE 應用需求，例如，微微蜂窩基站、無線接入點、LED 標牌和加熱云臺變焦(PTZ) 室外攝像機等。在2011 年，凌力爾特公司發布了新的專有標準LTPoE++™，將PoE 和PoE+ 規范擴展到90W 供電，同時還維持與IEEE PoE 標準100% 的兼容。它支持四種不同的功率等級(38.7W、52.7W、70W、90W)，可以根據應用要求來調整電源供電。
LTPoE++ 供電設備(PSE) 采用了更智能的PSE隔離體系結構，以減少元器件數量，盡量少使用昂貴的外部元器件。全面的電纜放電保護和80V 絕對最大值的引腳保證了現場工作的高可靠性。采用外部FET 使散熱性能可滿足應用需求，提高了系統效率，增強了長期可靠性。LTPoE++ 體系結構只需要一個PSE 和PD 控制器，就能夠通過4 對100m CAT-5e 電纜提供90W 的功率。
系統隔離要求
要實現以太網供電，需要仔細的選擇體系結構和元器件，以降低系統成本，同時提高性能和可靠性。一個成功的設計必須滿足IEEE隔離要求，在短路和過流事件時保護Hot Swap™ FET，或者符合IEEE 規范。PoE 規范清楚地闡述了隔離要求，在PD 應用電路中，確保斷開接地環路，維持以太網數據完整性并降低噪聲。
傳統的PSE 隔離體系結構在主機至PSE 控制器接口處隔離數字接口和電源。光耦合器等數字隔離單元本質上非常昂貴而且不可靠。能夠實現隔離功能的IC成本非常高，不支持I2C 高速傳送。而且，對PSE 邏輯供電的隔離DC/DC 轉換器增大了電路板面積和系統成本。
輕松實現隔離
凌力爾特公司的12 端口(LTC4270 / LTC4271) 和8 端口PSE (LTC4290 / LTC4271) 芯片組采用了不同的PSE 隔離方法，將所有的數字功能遷移到隔離邊界的主機側(圖1)。這極大的降低了所需元器件的成本和復雜性。不再需要單獨的隔離DC/DC 電源；LTC4271數字控制器可以使用主機的邏輯電源。LTC4271 使用變壓器隔離通信方法控制LTC4290 或LTC4270。低成本和廣泛應用的以太網變壓器對可替代6 個光耦合器。在協議中編程實現含有端口管理、復位和快速端口關斷功能的I2C通信機制，從而降低了輻射能量，提供1500V 的隔離。
圖1: LTC4290 / LTC4271芯片組實現了隔離功能，不需要任何光隔離器以及專用隔離DC/DC 轉換器
可靠的電纜放電保護功能
考慮PoE 設計的可靠性非常重要，特別是處理大量的電纜、高電壓、大電流或者高溫的情況。凌力爾特公司在這方面經驗豐富，設計了低成本、大吞吐量的電路保護方案，能夠靈活的調整滿足IEC61000電纜放電電壓要求。只需要一個TVS 來保護高電壓模擬電源，而在每一個輸出端口上采用一對低成本箝位二極管(圖2)。端口上的二極管引導有害的浪涌進入電源軌中，它們被浪涌抑制器以及VEE旁路電容吸收掉。浪涌抑制器還有保護PSE 控制器不受VEE 供電瞬變影響的優點。凌力爾特的PSE 控制器在所有模擬引腳上還有80V 絕對最大額定限制，實現了對瞬變的保護。
圖2: 可靠的電纜放電保護
降低功耗
凌力爾特的第四代PSE和PD控制器與IEEE 802.3at 規范完全兼容，而且LTPoE++ 功率達到了90W，同時通過使用低RDS(ON) 外部MOSFET 和0.25? 檢測電阻減小了熱耗散。這對于大功率系統非常重要，在這些系統中散熱設計和功率損耗的成本非常高，對于功率受限的應用也非常重要，這些應用要求在功率預算內盡可能提高工作功率。集成了MOSFET 的PSE 和PD 控制器具有較高的RDS(ON) 參數，由于在器件內部散熱，因此，很難進行散熱設計。對一個端口的損害會導致整個芯片受損。
LT4275(圖3) 是市場上唯一能夠控制外部MOSFET 的PD 控制器，極大的降低了PD 總熱耗，提高了功效，這對于較大功率應用非常重要。這一創新的方法支持用戶調整MOSFET 以滿足應用的散熱和效率要求，支持使用30m? 量級的低RDS(ON) MOSFET。LT4275 能夠支持高達90W 的功率。
一個TVS 和100V 絕對最大端口引腳足以保護電纜放電事件。LT4275 工作在較寬的-40°C 至125°C 溫度范圍，具有過溫保護功能，在瞬時過載時保護器件。采用這一更強大的保護功能，很容易就可體驗可靠的應用。
圖3: LTPoE++ PD 控制器使用外部MOSFET以提高了功效
LTPoE++是怎樣工作的
LTPoE++ 使用了3 事件分級機制，在PSE 和PD 之間提供互識別信號，同時維持了與IEEE 802.3at 標準的后向兼容。通過PD 對3 事件分級機制的響應，LTPoE++ PSE 確定PD 是1 類(PoE)、2 類(PoE+)，還是LTPoE++ 器件。LTPoE++ PSE 使用3 事件分級機制導致ICUT 和ILIM 門限更新。PSE 使用ICUT 門限監控PD 電流消耗。在嚴重的電流故障時，ILIM 用作硬電流限制，以保護PSE 電源供電。
在另一端，LTPoE++ PD 使用它收到的分級事件號，確定連接1 類、2 類，還是LTPoE++ PSE。如果LTPoE++ PSE 測量到PD 的第一個分級事件電流是0 級、1 級、2 級，或者3 級，LTPoE++ PSE 把端口作為1 類器件進行供電。否則，如果在第一個分級事件中，識別到4 級，LTPoE++ PSE 會繼續PoE+ 規范定義的第二個分級事件。這告訴PD，它連接至2 類或LTPoE++ PSE。沒有第二個分級事件表明了PD 連接至1 類PSE，這限制為1 類供電。
2 類PD 物理層分級由IEEE 定義為兩個連續4 級結果。一個LTPoE++ PD 必須在第一和第二個分級事件中顯示兩個連續4 級結果，使得LTPoE++ PD 呈現為2 類PD 至2 類PSE。
在第一和第二個分級事件中，在有效的4 級測量后，LTPoE++ PSE 會遷移到第三個分級事件上。兩次成功的4 級測量后，進行第三次分級事件。第三次分級事件必須轉換到不同于4 級的其他級別，把PD 識別為支持LTPoE++。在第三個分級事件過程中，LTPoE++ PSE 認為維持4 級的PD 是2 類PD。對于所有分級事件，IEEE 802.3at 標準要求兼容2 類PD 重復4 級響應。第三個分級事件告訴LTPoE++ PD，它連接至LTPoE++ PSE。表1 顯示了各種PD 功率的分級事件組合。
LTPoE++即插即用解決方案
LTPoE++ 提供安全和可靠的即插即用解決方案，極大的降低了PSE和PD 的工程復雜性。LTPoE++ 相對于其他電源擴展拓撲的優點在于只需要一個PSE 和PD 便能夠在一條CAT-5e 電纜上提供90W 功率，大幅度節省了空間，降低了成本，縮短了開發時間。LTPoE++ 解決方案減少了材料和相關的元器件成本，還提供目前功效最高的端到端解決方案，顯著降低了總體擁有成本，增大了對實際應用的供電，同時降低了熱耗，不需要高成本的散熱器設計。
LTPoE++ 最突出的一點是，對于軟件級功率協商，它不需要使用IEEE PoE+ 規范制定的鏈路層發現協議(LLDP)。LLDP 要求擴展標準以太網堆棧，需要很大的軟件開發投入。LTPoE++ PSE 和PD 自主地協商功率要求以及硬件級能力，同時保持了與基于LLDP 解決方案的完全兼容。這樣，LTPoE++ 系統設計人員能夠選擇是否實現LLDP。專用端到端系統可能會選擇放棄LLDP 支持。這帶來了產品及時面市優勢，而且還降低了BOM 成本，減小了電路板面積和復雜性。
第四代的高級特性
凌力爾特的以太網供電PSE 控制器系列在PoE 經驗上非常成熟和專業，已受供貨的2 億多端口支持。新的第四代特性包括支持設計未來不會過時的現場更新固件。可選1 秒電流平均是另一新特性，簡化了主機電源管理功能。高級電源管理特性包括優先級快速關斷、12 位每端口電壓和電流回讀、8 位可設置電流限制、以及7 位可設置過載電流門限等。一個1MHz I2C 接口支持主機控制器對IC 進行數字配置，或者進行隊列端口讀取操作。提供“C” 庫，以降低工程成本，使產品盡快上市。
結論
凌力爾特提供業界功耗最低的單端口、4 端口、8 端口和12 端口PSE 控制器，還提供堅固的ESD 和電纜放電保護功能，減少了元器件數量，實現了高性價比設計。與LT4275 PD 控制器相結合，一個完整的即插即用LTPoE++ 系統能夠提供90W 功率，同時保持了與PoE+ 和PoE 標準的完全兼容。整個解決方案使用了外部低RDS(ON) MOSFET，以極大地降低PD 總熱耗散，提高了功效，這對于所有功率級都非常關鍵。所有模擬引腳的高值絕對最大額定電壓和高性價比電纜放電保護功能確保了器件受到很好的保護，不受最常見以太網電壓浪涌的損害。LTPoE++ 系統簡化了功率輸送，幫助系統設計人員將設計精力集中在高價值應用中。