以太网供电铺开新应用，国产PoE芯片发展如何？

电子发烧友网报道（文/李宁远）以太网供电PoE是一项历史悠久且被广泛采用的供电技术，PoE利用现存标准以太网传输电缆的同时传送数据和电功率的最新标准规范，并保持了与现存以太网系统和用户的兼容性。该技术简化了很多终端设备的安装，并提供了电源冗余和平滑电源转换等功能。
 
PoE供电近几年在日常生活的渗透率越来越高，我们身边和PoE相关的设备越来越多，包括互联网协议IP电话、Wi-Fi连接的无线接入点和IP摄像头等等，可以说以太网供电PoE已经成为几乎所有企业和工业物联网部署的必备技术。
 
向高功率演进，PoE供电的独特优势
 
整个PoE技术演进的历程就是供电功率不断升高的过程，从PoL的10W，到IEEE 802.3af的15W，再到IEEE 802.3at的30W以及目前最高的IEEE 802.3bt 90W，PoE供电功率的不断提升让PoE适配的应用不断增多。尤其是90W/71.3W（发送/接收）标准出来以后，扩展负载输入端功率范围的好处是显而易见的，HMI、5G微基站等新的终端设备都开始PoE进行供电。目前在智能照明、工业照明、医学成像、专业音视频设备和数字标牌等应用领域里，PoE应用正快速铺开应用空间。
 
使用PoE供电最直接的优势在于简化了布线，很多终端的安装位置不方便部署电源，PoE给了这些设备一个灵活的供电选项，也免去了传统布线额外的费用和时间。另外，使用PoE供电相对来说会更安全，传统布线走220V强电，PoE则属于安全用电范围，在很多室内场景里降低了安全风险。
 
采用PoE供电，只需要一个单一的UPS就可以提供相关所有设备在断电时的供电，集中供电的模式也相对简单灵活；PoE设备还可以可通过网络管理电源，远程监控控制电源，实现相关设备的智能管理自动维护。
 
在智能照明、工业照明领域，PoE设备还有更进一步的应用，即PoE设备不仅仅提供基础的照明功能，还能够集成多种传感器，通过LED，PoE和KNX设备寻址，变成一个互联状态下的多功能节点。
 
PoE芯片市场的增长
 
IP电话、IP摄像头以及照明设备的日益普及以及工业化里的供电设备需求是推动PoE芯片市场快速增长的关键因素。无线接入点和基于以太网的射频识别RFID的激增也刺激了市场PoE 芯片组的需求。
 
根据 IMARC Group的调研数据，2021年全球PoE芯片组市场规模达到了5.793亿美元， IMARC Group预测到2027年该市场规模将达到11.521亿美元，2022年至2027年期间的年复合增长率达到了12.2%。
 
在QYResearch的分析报告中，2021年全球以太网供电PoE芯片组市场规模大约为43亿元，预计2028年将达到85亿元，2022-2028期间年复合增长率为10.0%。两份报告给出的市场年复合增长率均超过10%，其市场走势是非常好的。PoE 芯片组在智慧楼宇、自动化工厂和工业网络中越来越多地引入 IIoT和IoT，为市场打开了不错的前景。在基础设施建设的过程中PoE芯片的市场规模会逐步扩大。
 
国产PoE芯片
 
PoE分为供电设备PSE和受电设备PD，在供电设备PSE和受电设备PD的IC选择上大家一般都会选择参与了802.3bt标准与以太网联盟徽标计划的厂商来做，这样在互操作性和合规性上更有把握。以往说到PoE芯片，最先想到的还是欧美厂商，如Akros Silicon、Flexcomm、Maxim、Microchip、TI这些。但随着这些欧美厂商将重点布局领域转向汽车、工业，国产PoE芯片的原厂获得了不错的市场机会。
 
芯昇电子
 
芯昇是目前国内少有的在PSE端和PD端均有成熟量产代表产品的PoE玩家，拥有完整的PoE端到端完整的芯片解决方案。PSE端芯昇是国内唯一经百万级出货验证的，PD端则是国内唯二经千万级出货验证的。目前芯昇提供两款PD控制器IC（XS2101D和XS2100S）和两款PSE控制器IC（XS2180和XS2184）。
   
两款PD控制器IC兼容IEEE 802.3af/at标准，拥有0到4级的PoE分级，在IEEE 802.3af/at标准里这个PD等级足够应对现在广泛的IP电话、IP摄像头应用。XS2180 PSE控制器单端口输出可高达70W，支持独立供电操作，支持新二事件分级和功率PD设备Class5的监测和分级，是国内成熟的量产产品。XS2184 PSE控制器在XS2180基础上内建了100V的N-MOSFET。
 
目前芯昇正在丰富IEEE 802.3bt标准的产品以期覆盖功率更高的PoE供电应用。
 
士兰微电子
 
士兰微电子是国内传统的PD龙头厂商，产品性能稳定经过了市场的考验。目前士兰微电子提供五款PD控制IC，SD4954B、SD4952B兼容IEEE 802.3AF标准，SD4924S、SD4923E兼容IEEE 802.3 AF/AT标准。还有一款是近期推出的高频PD解决方案中的SD4951。
 
士兰微电子的PD控制IC为以太网供电系统中的PD提供检测、分级和浪涌限流等功能，其内部集成了耐压功率MOSFET，内置限流保护、欠压保护和过热保护。集成DC/DC控制器的PD控制IC在DCDC部分内置开关MOSFET，提供精确的恒压控制环路，具有较高的系统效率和良好的EMI特性。
   
为满足PD设备小型化的需求，紧凑的高频PD控制IC SD4951将外围元器件全部集成到芯片内部，只用了8个引脚的ESOP8封装就实现了所有功能，能大大缩小PD设备的尺寸。
 
茂睿芯
 
茂睿芯的单口PSE芯片已经小批量供货，目前多家客户在评估、测试。该款PSE芯片料号MK3614，是一款高集成度的IEEE 802.3af/at自主工作单口PSE控制器，最高支持Class 4，为受电设备提供检测、分级、电流限制、负载断开检测等功能。可以向PD设备输送高达30W的功率。
   
MK3614内部集成80V 0.3Ω的功率MOSFET和采样电阻，外围仅需少量元器件即可将普通的网络适配器改造成带PoE协议的PSE网络适配器。
 
杰为科技
 
杰为以深耕行业应用并提供端到端完整解决方案为核心策略，形成了POE领域数模混合高性能芯片领域强大的研发和方案定制能力。
 
杰为目前的产品覆盖了IEEE 802.3af/at标准，已经成功推出多款PD控制IC，并提供集成DCDC和MOS的PD产品。PSE端目前只有一款JW5858，也是新推出不久的，bt标准的产品正在研发设计过程中。
 
写在最后
 
在PD端国内还是有着不少玩家，市面上也有着不少pin2pin的替代产品，在欧美PD溢价的情况下国产PD的竞争力还是很足的。虽然在PSE端竞争力目前看来还是偏弱，但几家头部厂商也都已经在布局PSE，会有不少新产品出来。随着PSE、PD设计在尺寸、效率上更进一步，PoE将在越来越多新型应用领域里大展身手，也期待看到更多国产PoE芯片的身影。