功率已被榨干？從更少的來源提取更多的收獲(07-100)

　　PoE是一種通過LAN電纜來傳輸電能和數(shù)據(jù)的技術(shù)，其基礎(chǔ)是IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)。它可以借助現(xiàn)有的Cat5、Cat5e和Cat6電纜為通信應(yīng)用提供實(shí)現(xiàn)安全與可靠的供電——15W、48V。例如，它可以為IP電話、WLAN接入點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)攝像頭和各種不同的網(wǎng)絡(luò)終端供電，所容許的功率范圍是12.95W(在接收供電的裝置一側(cè)測量值)。

　　正如許多電路設(shè)計(jì)者所知道的那樣，該電源所提供的有限(或固定)的功率(12.95W)只能支持為數(shù)不多的幾種應(yīng)用的運(yùn)行。例如，如果安裝了一個(gè)基于Web的、每個(gè)攝像頭可以由機(jī)電式電機(jī)控制的監(jiān)視系統(tǒng)，則所要求的功率很容易突破電源的供電功率限度。為了讓PoE技術(shù)能得到應(yīng)用，其所能提供的13W的功率必須得到高效率的利用，這樣才能滿足你的全部需要。除了使用高性能的、高效率的PoE(電源)外，你的DC－DC變換器的體系架構(gòu)和元部件的選用也都決定著你打算供電的裝置所能獲得的功率。這意味著在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)所有元件的功率損耗必須保持在很低的水平上。我們將分析元件的本質(zhì)性的細(xì)節(jié)，找出它后面隱藏的決定性的因素。我們將以Freescale的Power Device MC34670系統(tǒng)架構(gòu)(圖1)為例來予以說明，注意，雖然線性穩(wěn)壓器的效率要低于開關(guān)穩(wěn)壓器的，但它們的實(shí)現(xiàn)要容易得多，而且它們不會(huì)產(chǎn)生電磁干擾(EMI)的輻射，因?yàn)槠涔ぷ鞑簧婕半姼兄械拇箅娏鞯耐〝?。開關(guān)穩(wěn)壓器則相反，由于電感中存在大電流的開關(guān)，因此會(huì)產(chǎn)生可觀的EMI。不過，它們的效率更高，這主要是因?yàn)樗鼈兘柚姼谢蛘呔€圈中的磁場進(jìn)行儲(chǔ)能，并在磁場消退時(shí)將能量放出。因此，開關(guān)穩(wěn)壓器進(jìn)行的是功率的變換，而線性穩(wěn)壓器需要消耗功率才能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。

　　到目前為止，我們已經(jīng)討論了人們在提高功率變換比方面所作出的多方面努力。雖然我是以一個(gè)PoE裝置為例進(jìn)行說明，但它展現(xiàn)了工程技術(shù)是如何從更少的來源獲得更多的收獲。了選用損耗更低的元件外，人們還應(yīng)該考慮整個(gè)系統(tǒng)，不僅僅是硬件，還應(yīng)當(dāng)包括軟件和各部分消耗功率的因素。實(shí)現(xiàn)最高的效率，不僅僅是一門“藝術(shù)”，而且需要在考慮表1所列出的各種因素的基礎(chǔ)上進(jìn)行多次工程開發(fā)和折中取舍。在實(shí)現(xiàn)你的目標(biāo)的過程中，最大的挑戰(zhàn)在于所給定的成本和時(shí)間的預(yù)算。