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一.背景与问题分析
PoE(Power over Ethernet)交换机,是一种可以在现有以太网Cat.5布线基础架构不作任何改动的情况下,为一些基于IP的终端设备(如IP电话机、无线局域网接入点AP、网络摄像机等)传输数据信号的同时,还能为此类设备提供直流供电的交换机。PoE技术能在确保现有结构化布线安全的同时保证现有网络的正常运作,最大限度地降低成本。
PoE也被称为基于局域网的供电系统(POL,Power over LAN)或有源以太网(Active Ethernet),有时也被简称为以太网供电,这是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。
PoE交换机与普通交换机最大的区别在于是否支持PoE技术。普通交换机只能传输数据信号,不能为设备供电。而PoE交换机可以将电力和数据信号一起传输到网络设备上,为设备提供电力供应。这种技术的出现解决了设备布线复杂和电源插座不足的问题,提高了网络设备的部署灵活性。
二.整改前
三. 整改措施
问题定位分析:
变压器原边的4个中心抽头各通过一个1nF/2kV的高压电容接PGND。图3中的RJ45连接器的8根信号线连接到图2中变压器原边对应的信号线上。图4是POE电源相关的电路图,电源模块U2采用1个共模电感+2个共模电容组成的EMI滤波电路,共模电容为4.7nF/2kV的高压电容,左边两个器件是合路桥堆,桥堆左边的4根线接变压器中心抽头,合路后的两根线接EMI滤波电路。
变压器初级进行了完全的PGND分割(绿色),PGND铜皮与RJ45连接器的2个外壳管脚相连,然后通过RJ45连接器的外壳簧片搭接到产品的金属外壳。变压器原边的中心抽头连接到4个1nF/2kV高压电容,然后高压电容接PGND铜皮。靠近POE电源模块的2个4.7nF/2kV的高压电容(蓝色)就近接到了板内的GND,黄色高亮的器件为共模电感T3。合路桥堆顶层和底层各一个。从经验来看,POE的PCB布局和布线符合EMC规则。
POE口开关电源EMI滤波电路中的共模电感T3型号为LPD5030-103MR,其电感量只有10uH,按经验这样小感量的共模电感对CE频段的低频噪声几乎没有抑制作用,应选择几百μH的共模电感,但大感量的共模电感由于体积限制不可用。共模电感的感量小,则这两个共模电容C277、C215的容值就要大,但目前用的是4.7nF/2kV电容,封装1206,其容值明显偏小,应该选择容值更大的共模电容,如100nF左右的电容。
整改措施:
将共模滤波电容C277、C215的容值由4.7nF改为68nF/1kV的电容,修改后的CE测试结果见图7,可见10M以下的CE噪声显著降低,特别是1MHz以下的开关频率谐波下降更明显,最小余量也有7.1dB,测试通过。更换的68nF//1kV共模电容的封装为1210,原4.7nF/2kV共模电容的封装是1206,电容更改后对PCB布线基本没有影响。另外,POE接口的浪涌指标为1kV,用68nF//1kV电容也是可以承受的,所以整改方案被接受。
四. 整改后
五:总结与建议
POE交换机在使用过程中可能会遇到供电、设备兼容性、网络配置、端口和接线以及过热等问题。为了确保系统的稳定性和可靠性,建议定期检查设备状态、网线质量和连接情况,并根据实际需求选择合适的POE交换机和网线类型。同时,对于遇到的问题应及时排查和解决,以免影响网络的正常运行。