標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)可通過低成本的非屏蔽雙絞線提供高帶寬數(shù)據(jù)傳輸,事實(shí)證明,這個解決方案對 ADAS 應(yīng)用極具吸引力。從歷史角度回顧技術(shù)發(fā)展可以發(fā)現(xiàn),采用基于標(biāo)準(zhǔn)的解決方案已經(jīng)得到了充分理解,多個供應(yīng)商服務(wù)多個市場,從而形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)并最終提供最低的擁有成本。然而,采用根據(jù)大量補(bǔ)充性 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)推出的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)還另有其他的整體優(yōu)勢,而這一點(diǎn)卻常常受到忽略。有源以太網(wǎng) (PoE) 的使用就是其中一個例子。
那么它是如何運(yùn)作的呢?從汽車制造商的角度而言,在汽車周圍添加多個攝像頭傳感器會增加布線內(nèi)容,毫無意外,這是他們不想看到的結(jié)果。此外,位置較遠(yuǎn)的汽車傳感器也需要沿著數(shù)據(jù)接線傳輸電力。這通常導(dǎo)致每個傳感器均需使用額外的一對接線,從而遠(yuǎn)程為各個設(shè)備供電。然而,IEEE 802.3af(標(biāo)準(zhǔn))和 IEEE 802.3at(功率增大型)指定了根據(jù)數(shù)據(jù)在同一根線纜上配電的方式——采用該類技術(shù)意味著使用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)接口的遠(yuǎn)程傳感器設(shè)備有效消除了對額外電纜的需求。在這個例子中,不僅接線數(shù)量得到減少,利用標(biāo)準(zhǔn)PoE展現(xiàn)這一穩(wěn)定技術(shù)的優(yōu)勢也令汽車應(yīng)用受益——不增添額外的系統(tǒng)成本。
IEEE802.3af/at PoE運(yùn)行的基本原理如圖 1 所示。這解釋了如何能夠在不增添額外系統(tǒng)成本的情況下得到執(zhí)行。
作為“幻象供電”技術(shù),PoE電壓 VPSE應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn) 100BASE-TX 以太網(wǎng)變壓器的中心抽頭。電流會沿著兩條接線下流到 PD 端的以太網(wǎng)變壓器中心抽頭。每個繞組各承載一半電極相反的電流,因此,通過變壓器的總 DC 電流實(shí)際上應(yīng)該為零。這種“幻象供電”法具備一個重要優(yōu)勢,即抑制 PD 端變壓器的共模噪聲,但這僅適用于 100BASE-TX 以太網(wǎng)接口。隨著共模噪聲散入差動以太網(wǎng)信號并被清除,PSE發(fā)出的噪聲或沿雙絞線電纜提取的噪聲將實(shí)現(xiàn)耦合。如果 RX 和 TX 接線對偶然交換,PD端需要使用橋式整流器啟用整流并以極性不敏感的方式發(fā)揮作用。
其他變壓器的中心抽頭會提供 PSE 的接地回路路徑,這將產(chǎn)生第二個重要優(yōu)勢,即 PD 和 PSE 接地的電流隔離。兩端的接地電位不同時,電流隔離的作用非常重要,能夠防止形成輻射接地回路——這種情況很可能對汽車意義重大。這種優(yōu)勢也是安裝100BASE-TX 以太網(wǎng)所獨(dú)有的。
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幻象供電如何能夠?yàn)槠噾?yīng)用優(yōu)化
對汽車應(yīng)用運(yùn)用此類 IEEE PoE方法時會產(chǎn)生相當(dāng)大的優(yōu)化機(jī)會(圖 2)。
消除傳統(tǒng)的 PSE 控制器是主要差異。這可能是由于汽車應(yīng)用的 PD 端為已知且固定,因此無需經(jīng)過發(fā)現(xiàn)和分類階段。我們以后視攝像頭模塊及其機(jī)頭單元之間的接口為例。在這種情況下,相對昂貴的 PSE 控制器可以用低成本的 DC-DC 穩(wěn)壓器代替,在電流過載故障情況下提供關(guān)閉保護(hù)。通過為汽車應(yīng)用更加適合的較低PoE電壓VPSE,例如 12 V,PD 端也可以使用一個電壓較低(并且成本較低)的 DC-DC 穩(wěn)壓器。需要注意的是,從 12V PoE運(yùn)行時,每個端口可以獲得約 6W 的額定功率,如果需要額外功率,可以使用更高的PoE電壓(或增強(qiáng)的額定電流磁性)。另一個優(yōu)勢是,由于汽車接線也將固定,PD端也不再需要普通的橋式整流器。
可以明確的是,在汽車應(yīng)用中,IEEEPoE已具備所有優(yōu)勢且無需任何額外成本。沒有額外的接線,并可以使用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)磁性元件和現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)電源管理。同樣地,汽車市場的價值定位也相當(dāng)獨(dú)特——即它是貨真價實(shí)的“免費(fèi)PoE”。
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