基于汽車優化的以太網供電設備分析

隨著汽車對具備更高安全性的需求不斷提升，在汽車功能設置里添加先進的駕駛輔助系統（ADAS）已是大勢所趨。如今，后視停車傳感器和攝像頭早已普及化。展望未來，日益精密、基于傳感器的防碰撞技術將提供車道偏離、路標、紅綠燈和行人識別功能。標準以太網經證明是一種對于ADAS應用頗具吸引力的解決方案。原因是該技術可借助低成本非屏蔽雙絞線來實現高帶寬數據傳輸。采用標準解決方案并不難理解；供應市場出現多家廠商讓規模經濟得以實現，并讓擁有成本降至最低。但通過使用來自多個互補的IEEE標準（例如，以太網供電設備（PoE）的標準以太網而獲得的整體利益卻往往被忽略了。有趣的是，當部署了結合以太網供電設備（PoE）的標準以太網后，汽車市場的獲利明顯比多數其他市場更多。
　　在車上安裝多個攝像頭傳感器會無可避免地增加布線容量，這并不是汽車制造商希望看到的結果。無疑地，采用遠程安裝的車輛傳感器同樣要求與數據線一起供電，因此，每個傳感器都需要增加一對電線，才能以遠程方式為各裝置供電。IEEE 802.3af（標準）和IEEE 802.3at（更高功率）提出了一種可通過和傳送數據相同的電線進行配電的方法。借助這些技術，使用標準以太網接口的遠程傳感器裝置不再需要使用額外的電線。除了不需額外布線外，通過優化標準以太網供電設備（PoE），汽車應用還能獲得顯著利益，因為無需任何額外的系統成本，即可發揮這項強大技術的所有優勢。
　　若要了解這是如何實現的，不妨先看一看IEEE802.3af/at以太網供電設備（PoE）運行的基本原理，如下方圖1所示。
　　
　　圖1：IEEE802.3af/at以太網供電設備幻象供電方式。
　　以太網供電設備（PoE）結構由兩個要素組成；第一個是通過電源供應設備（PSE）供應、由電源設備（PD）接收的電源。在收集電源的三相過程前，須首先用專門的PSE控制器檢測PD并對其進行分類。
　　1.探索——PSE檢查其是否連接于有效、兼容PD設備上
　　2.分類——PSE檢查PD所需電源
　　3.操作——如果上述1和2有效，且PSE可提供充足電源，其將啟用VPSE電壓（介于44V和57V之間）。
　　以太網供電設備（PoE）電壓VPSE應用于標準100BASE-TX以太網變壓器的中心抽頭；該技術稱為“幻象供電”。接下來，電流流經兩條電線到達PD側的以太網變壓器中心抽頭。每個繞組攜帶半數極性相反的電流，因此流經變壓器的總直流電流實際為零?！盎孟蠊╇姟狈绞降年P鍵優勢是為PD側變壓器提供共模噪音抑制功能，且只適用于100BASE-TX以太網接口。任何來自PSE或沿雙絞線路拾取的噪聲均會當成共態噪聲耦合至以太網差分信號，并予以消除。
　　而PD側需要配備橋式整流器來實現整流，并在RX和TX線對發生意外調換時發揮極性不敏感作用。
　　通過其他變壓器的中心抽頭提供有通向PSE的接地回路就是第二個關鍵優勢所在；PD和PSE接地電流隔離。此隔離對于當各側接地電位（對車輛可能很重要）存在差異時，避免出現輻射接地回路非常重要。這項優勢也是采用100BASE-TX以太網所獨有的。