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PoE、USB PD电力大放送
是数据线、也是电力线

【作者: 江之川】2013年01月11日 星期五

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家庭和办公室内用的电力插座将发生大变革。乙太网路(Ethernet)和USB这两种传送数据(data)的介面,正在发展成可以供给100W直流电、也就是通讯和电力兼具的缆线。用一条线就可以达到同时传输数据和电力。


乙太网路是以办公室为中心,串起整个办公室或整个LED照明系统,进行供电控制;一条可供电PoE,可以控制整个LED照明控制等电力供给,在节约电力上将扮演重要的角色。 USB则是以家庭或个人用的电脑为中心,跟周边的连接装置如印表机或萤幕等,互相提供供电支援。 USB介面同时也可充电/供电后,可预见的就是混乱的充电器规格将逐渐趋于统一。



图一 : USB接口同时也可充电/供电后,可预见的就是混乱的充电器规格将逐渐趋于统一。
图一 : USB接口同时也可充电/供电后,可预见的就是混乱的充电器规格将逐渐趋于统一。

简单描述一下未来的使用情景。现今以电脑为中心,周边以USB介面连接了许多机器设备如滑鼠、键盘、外接硬碟等,USB线的功能主要在于传输数据,但已扩大用途至可同时供给电力。其实透过USB 进行充电的装置,之前就有USB-IF下的电池充电小组制定出充电规格。


而乙太网路具体地说,是以办公室为中心,已将采行PoE(Power on Ethernet)的规格技术,将办公室里的IP电话、监视器、无线LAN的接取点装置等透过一条乙太网路线,同时可传输数据和电力。


乙太网路和USB两者在提供电力上的发展目标,是朝向扩大电力从而扩大应用范围。先说乙太网路的电力扩充,IP电话机需要15.4W,笔记型电脑需要60W,然而PoE的目标是发展到100W,这是因为未来的办公室中,还会需要因应LED照明、甚至行动通讯用的小型基地台等。 USB也一样目标要发展到100W,以因应笔记型电脑、20或30吋的中型显示器、蓝光DVD或游戏机、甚至大型电风扇等,个人或家庭里经常使用的设备,USB线充电的需求将会大增。


PoE在LED照明上的应用

两者之中,以办公室为主的乙太网路会早一步达到100W的电力供给。理由是IEEE已制定的规格IEEE 802.3at(又称PoE+),最大供电为30W。以这个规格为基准,相关技术发展厂商可以扩大到100W,美商Linear Technology公司已经发展出LTPoE++,其规格是供电端的供给电力为125W,接收端可收到90W,去年该公司已经开始销售PoE控制IC,最晚明年就可以看到搭载这颗IC的设备上市。



图二 : PoE的电力规格
图二 : PoE的电力规格

PoE扩大电力供给能力后,可应用范围增大,其中特别令人注目的应用是LED照明。为什么PoE对LED照明的电力供给有好处呢?主要有两点原因。


首先,有了PoE以后,驱动LED照明所需的AC-DC转换器从此不需要了。跟电灯或萤光灯比起来,LED照明不仅用电效率较高、产品寿命也较长。跟萤光灯不同,LED是以直流电驱动,而PoE刚好正提供直流给电。第二个好处是,透过PoE可以控制LED的讯号,可以实现照明亮度的微调,进一步节省电力消耗,降低对环境的负荷。


光是可以控制LED照明就令PoE显得极度有价值。日本方面相当注重PoE的技术开发和采用,尤其在311东日本大地震后,东北的核电厂变成环境的毒瘤,节电成为迫切重要的课题。日本大阪市的办公大楼,透过连接上无线LAN的平板装置,或是透过由PoE控制的IP电话,来控制LED照明程度,分成完全消灯、50%照明、全照明等三阶段调光。办公室人少的时间或白天则调暗LED或什至完成消灯,减少了电力消费。


往后以PoE驱动的电子设备可望愈来愈多。例如美国电脑公司惠普(HP)在今年七月推出的产品?Thin Client萤幕?,发表时其简洁的外观让所有媒体惊艳不已,这款萤幕背后只用一条网路线连接到伺服器,不需要额外供电,因为网路线会在传输数据的同时进行充电,耗电量仅13W。


新标准USB PD可为电脑充电

USB介面本来就可以提供电源输出并不稀奇,因为所有的主机都可以提供至少5V/500mA电源,而这是USB 2.0的版本,可为手机或MP3充电。到了USB 3.0,设备端反过来可以供电给主机,也就是说可以省下一条电源线。


今年七月才制定不久的规格?USB Power Delivery?(简称USB PD),这项新规格让USB端子在传输数据的同时,供电能力提高到最大100W,而且可以电力流通是双向,从主机到设备或设备到主机,足够给大型PC显示器、笔记型电脑等装置充电(如表二)。


2013年就陆续会有支援该规格的产品推出。支持USB PD的企业众多,包括英特尔、NXP、安森美、TI等等。目前已经有一部分的企业正在开发对应的产品,例如美国英特尔在今年九月的IDF会上就展示了以USB PD充电为60W的笔记型电脑充电。其他支援厂商也都在为支援USB PD介面的相关零件努力开发中,预计2013年就可以看到相关产品开发出来(如表三)。



图三 : USB供电,将提供高达100W的电源输入或输出
图三 : USB供电,将提供高达100W的电源输入或输出
图四 : 支持USB PD标准开发厂商
图四 : 支持USB PD标准开发厂商

图五
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