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PoE、USB PD電力大放送
是數據線、也是電力線

【作者: 江之川】   2013年01月11日 星期五

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家庭和辦公室內用的電力插座將發生大變革。乙太網路(Ethernet)和USB這兩種傳送數據(data)的介面,正在發展成可以供給100W直流電、也就是通訊和電力兼具的纜線。用一條線就可以達到同時傳輸數據和電力。


乙太網路是以辦公室為中心,串起整個辦公室或整個LED照明系統,進行供電控制;一條可供電PoE,可以控制整個LED照明控制等電力供給,在節約電力上將扮演重要的角色。USB則是以家庭或個人用的電腦為中心,跟周邊的連接裝置如印表機或螢幕等,互相提供供電支援。USB介面同時也可充電/供電後,可預見的就是混亂的充電器規格將逐漸趨於統一。



圖一 :  USB介面同時也可充電/供電後,可預見的就是混亂的充電器規格將逐漸趨於統一。
圖一 : USB介面同時也可充電/供電後,可預見的就是混亂的充電器規格將逐漸趨於統一。

簡單描述一下未來的使用情景。現今以電腦為中心,周邊以USB介面連接了許多機器設備如滑鼠、鍵盤、外接硬碟等,USB線的功能主要在於傳輸數據,但已擴大用途至可同時供給電力。其實透過USB 進行充電的裝置,之前就有USB-IF下的電池充電小組制定出充電規格。


而乙太網路具體地說,是以辦公室為中心,已將採行PoE(Power on Ethernet)的規格技術,將辦公室裡的IP電話、監視器、無線LAN的接取點裝置等透過一條乙太網路線,同時可傳輸數據和電力。


乙太網路和USB兩者在提供電力上的發展目標,是朝向擴大電力從而擴大應用範圍。先說乙太網路的電力擴充,IP電話機需要15.4W,筆記型電腦需要60W,然而PoE的目標是發展到100W,這是因為未來的辦公室中,還會需要因應LED照明、甚至行動通訊用的小型基地台等。USB也一樣目標要發展到100W,以因應筆記型電腦、20或30吋的中型顯示器、藍光DVD或遊戲機、甚至大型電風扇等,個人或家庭裡經常使用的設備,USB線充電的需求將會大增。


PoE在LED照明上的應用

兩者之中,以辦公室為主的乙太網路會早一步達到100W的電力供給。理由是IEEE已制定的規格IEEE 802.3at(又稱PoE+),最大供電為30W。以這個規格為基準,相關技術發展廠商可以擴大到100W,美商Linear Technology公司已經發展出LTPoE++,其規格是供電端的供給電力為125W,接收端可收到90W,去年該公司已經開始銷售PoE控制IC,最晚明年就可以看到搭載這顆IC的設備上市。



圖二 :  PoE的電力規格
圖二 : PoE的電力規格

PoE擴大電力供給能力後,可應用範圍增大,其中特別令人注目的應用是LED照明。為什麼PoE對LED照明的電力供給有好處呢?主要有兩點原因。


首先,有了PoE以後,驅動LED照明所需的AC-DC轉換器從此不需要了。跟電燈或螢光燈比起來,LED照明不僅用電效率較高、產品壽命也較長。跟螢光燈不同,LED是以直流電驅動,而PoE剛好正提供直流給電。第二個好處是,透過PoE可以控制LED的訊號,可以實現照明亮度的微調,進一步節省電力消耗,降低對環境的負荷。


光是可以控制LED照明就令PoE顯得極度有價值。日本方面相當注重PoE的技術開發和採用,尤其在311東日本大地震後,東北的核電廠變成環境的毒瘤,節電成為迫切重要的課題。日本大阪市的辦公大樓,透過連接上無線LAN的平板裝置,或是透過由PoE控制的IP電話,來控制LED照明程度,分成完全消燈、50%照明、全照明等三階段調光。辦公室人少的時間或白天則調暗LED或甚至完成消燈,減少了電力消費。


往後以PoE驅動的電子設備可望愈來愈多。例如美國電腦公司惠普(HP)在今年七月推出的產品?Thin Client螢幕?,發表時其簡潔的外觀讓所有媒體驚艷不已,這款螢幕背後只用一條網路線連接到伺服器,不需要額外供電,因為網路線會在傳輸數據的同時進行充電,耗電量僅13W。


新標準USB PD可為電腦充電

USB介面本來就可以提供電源輸出並不稀奇,因為所有的主機都可以提供至少5V/500mA電源,而這是USB 2.0的版本,可為手機或MP3充電。到了USB 3.0,設備端反過來可以供電給主機,也就是說可以省下一條電源線。


今年七月才制定不久的規格?USB Power Delivery?(簡稱USB PD),這項新規格讓USB端子在傳輸數據的同時,供電能力提高到最大100W,而且可以電力流通是雙向,從主機到設備或設備到主機,足夠給大型PC顯示器、筆記型電腦等裝置充電(如表二)。


2013年就陸續會有支援該規格的產品推出。支持USB PD的企業眾多,包括英特爾、NXP、安森美、TI等等。目前已經有一部分的企業正在開發對應的產品,例如美國英特爾在今年九月的IDF會上就展示了以USB PD充電為60W的筆記型電腦充電。其他支援廠商也都在為支援USB PD介面的相關零件努力開發中,預計2013年就可以看到相關產品開發出來(如表三)。



圖三 :  USB供電,將提供高達100W的電源輸入或輸出
圖三 : USB供電,將提供高達100W的電源輸入或輸出
圖四 :  支援USB PD標準開發廠商
圖四 : 支援USB PD標準開發廠商

圖五
圖五
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