用於 PoE（乙太網路供電）的 DC-DC 轉換器

1.什麼是PoE（乙太網路供電）？

PoE是 "乙太網路供電 "的意思，指的是一種透過乙太網路電纜供電到連接網路的裝置的技術。它使需要供電的設備能夠放置在難以接觸到電源的地方，而且不需要單獨鋪設電源線，從而擴大了安裝地點的選擇範圍，大大降低了安裝成本。

在現有的乙太網Cat.5佈線基礎架構不作任何改動的情況下，在為一些基於IP的終端（如IP電話機、無線局域網接入點AP、網路攝像機等）傳輸資料信號的同時，還能為此類設備提供直流(DC)供電的技術。由下圖可清楚理解，當前端屬於乙太網路供電交換機，以及後端屬於乙太網路供电的負載時，則大幅降低整體資料和電力纜線的安裝複雜程度與安裝成本。

圖片出處:FS COMMUNITY "Demystifying PoE Network: Features, Standards, Types, and Common FAQs"

2.乙太網路供電的歷史沿革

圖片出處:SMI JAPAN "PoE(Power over Ethernet)向けDC/DCコンバーター"

PoE 最初問世是為了解決網際網路語音傳輸協定 (VoIP) 電話的供電問題。傳統電話可直接從傳輸語音通話的銅線供電。然而，越來越受歡迎的 VoIP 電話，並未連接到傳統電路，而是透過公司區域網路 (LAN) 的乙太網路纜線來撥打電話。乙太網路纜線不傳輸電力，因此 VoIP 電話必須透過配接器插入主電源中。這種解決方案不夠完善，因為大樓一旦停電，電話就跟著中斷。

電信設備廠商 Cisco 於 2000 年引進自行研發的技術，讓乙太網路纜線攜帶 48 V DC 為 VoIP 電話供電，成為率先模仿傳統電話系統的公司。

圖片出處:採用PoE的Cisco VoIP電話(資料來源: Cisco)

這項技術最終引起 IEEE 的關注，而 IEEE 早在 1983 年就負責制定「乙太網路標準」(IEEE 802.3)。該組織認為建立標準版本的 PoE 至關重要，如此一來，任何製造商都能讓自家產品達到「PoE 就緒」狀態。這項工作委由 IEEE 802.3 乙太網路委員會的一個工作小組委員會處理，並命名為「802.3af」。

IEEE在1999年開始制定該標準，最早參與的廠商有3Com,Intel, PowerDsine,Nortel, Mitel和National Semiconductor，直到 2003 年 6 月，工作小組委員會批准了 IEEE 802.3af PoE 標準。2009 年，第二個標準 IEEE 802.3at 也獲得批准，界定一項可處理更高功率的類似技術。自 2009 年 IEEE 802.3at 批准以來，工程師渴望新增功率需求更大的新型 PD，因此 PoE 技術不斷發展。在 2018 年底，新版 IEEE 802.3bt PoE 標準獲得核准，可供應 71.3 W 的功率給 PD，同時從 PSE 端傳送 90 W。

3.什麼是IEEE標準？

IEEE標準是由電氣和電子工程師協會（IEEE）制定的一套電子技術和電氣工程的國際標準。這些標準的存在是為了確保設備和系統正確、安全和可互換地運作。

IEEE 802.3af（PoE）：最大供電量為15.4瓦特。
IEEE 802.3at（PoE+）：最大供電量為30瓦。
IEEE 802.3bt (PoE++)：最高供電量為60(Type 3)或100瓦(Type 4)。

圖片出處:STH FORUMS "Key Differences of PoE vs PoE+ vs PoE++ Switches a STH Guide"

最初，PoE的開發是為了為低功率設備供電，如VoIP電話和無線存取點。然而，隨著社會變得更加數位化，更多的設備需要網路連接，其耗電量也隨之增加。

物聯網（IoT）的發展創造了許多感測器和執行器連接到網路的情況。為這些設備單獨供電在某些情況下是低效的或技術上的困難。此外，新的網路設備，如高解析度監控攝影機和新一代Wi-Fi標準的存取點，現在需要的功率超過了傳統PoE標準所能提供的。

這種需求的增加，加上需要一個新的標準來大幅增加PoE的能力，導致了IEEE 802.3bt標準的出現。該標準允許數據和電源同時透過一條電纜傳輸，從而大大降低了佈線的複雜性，並降低了安裝和營運成本。它還使得從中央位置管理電源成為可能，提高了能源效率並實現了遠端電源管理。下圖呈現不同PoE標準對應不同終端負載裝置。

圖片出處:STH FORUMS "Key Differences of PoE vs PoE+ vs PoE++ Switches a STH Guide"

4.建議適合PoE應用的DC/DC轉換器

PoE標準（IEEE 802.3）規定了可以提供的最大功率和傳輸的電壓等級；PoE++使得透過乙太網路電纜為設備提供高達近100W的功率成為可能。設備可以被放置在最大電纜長度（100公尺）內的任何地方。然而，長距離的電力傳輸涉及電壓下降。為了彌補這一點並提高電源的效率，PoE通常使用較高的電壓，即48V（PoE+為54V）。這是因為較高的電壓減少了電力傳輸中的損失，確保設備在長距離內有足夠的電力。即使在電力傳輸的途中出現損失，也能確保設備最終運作所需的電壓。

MINMAX的MKZI40、MRZI100和MRZI150系列是專為鐵路應用設計的高性能隔離式DC-DC轉換器。這些系列採用通用的2 "x1 "或1/4磚的幾何形狀封裝，最大輸出功率從40W到150W。它們的輸入電壓範圍為36-160 VDC，這在鐵路應用中很常見，此外還可以在36 VDC電壓下實現恆壓啟動。此外，輸出電壓可以從5 V、12 V、15 V、24 V和54 V（MKZI40為±12 V和±15 V）中選擇，其中54 V輸出電壓特別適合於PoE應用。

上述系列採用最先進的電路拓樸結構，效率最高可達90%。它們性能穩定，即使輸入和輸出電壓以及環境溫度突然變化，也能保持整體效率。它們還能夠在啟動時滿足100%的系統負載和功率需求，迅速提供額定的輸入電壓並滿足最佳化的系統負載和驅動功率需求。這些系列還具有出色的絕緣性能，具有從2000VAC到3000VAC的高隔離電壓和強化的絕緣系統，有效防止雷擊造成的終端系統損壞和人身傷害。進一步的故障保護功能包括輸入電壓保護、輸出過電流保護、輸出短路保護、輸出過壓保護和過溫保護，在發生故障時能立即保護電源模組本身和終端系統。此外，它們支援在5000公尺的高海拔地區運行，並通過了鐵路標準EN50155（IEC60571）、防火測試標準和安全標準IEC/EN/UL62368-1的認證。

基於以上原因，MINMAX的MKZI40、MRZI100和MRZI150系列由於其可靠性、效率和安全性，可以作為任何PoE應用的理想電源解決方案而發揮重要作用。