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ESP32-POE：配备100Mb以太网及802.3标准以太网供电(POE)的物联网开发板

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简介：
ESP32-POE是一款集成100Mb高速以太网和符合802.3标准的POE供电功能的物联网开发板，适用于需要稳定网络连接和便捷电源管理的应用场景。 ESP32-POE是一款具备以太网供电功能的IoT开发板，支持WIFI、BLE以及以太网连接。它采用Si3402-B芯片，符合IEEE 802.3标准，并包含预标准（旧式）PoE的支持。这款产品非常适合用于扩展物联网应用中的传感器和执行器，通过以太网电缆供电来实现远程控制与监测。 此外，在深度睡眠模式下，ESP32-POE的功耗极低，仅需不到100uA。该产品的硬件遵循Apache 2.0许可证发布，软件则根据GPL3许可授权使用；文档资料在CC BY-SA 3.0协议下开放共享。

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    ESP32-POE是一款集成100Mb高速以太网和符合802.3标准的POE供电功能的物联网开发板，适用于需要稳定网络连接和便捷电源管理的应用场景。 ESP32-POE是一款具备以太网供电功能的IoT开发板，支持WIFI、BLE以及以太网连接。它采用Si3402-B芯片，符合IEEE 802.3标准，并包含预标准（旧式）PoE的支持。这款产品非常适合用于扩展物联网应用中的传感器和执行器，通过以太网电缆供电来实现远程控制与监测。 此外，在深度睡眠模式下，ESP32-POE的功耗极低，仅需不到100uA。该产品的硬件遵循Apache 2.0许可证发布，软件则根据GPL3许可授权使用；文档资料在CC BY-SA 3.0协议下开放共享。
     
  • 以太网POE供电EMC设计的电路标准.pdf
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    本PDF文档深入探讨了以太网POE供电技术中的电磁兼容性（EMC）设计原则与电路标准化问题，为工程师提供实用的设计指导和解决方案。 ### 以太网POE供电EMC设计标准电路解析 #### 一、概述 随着网络技术的发展，以太网供电(Power over Ethernet, POE)技术因其便捷性、灵活性及可靠性等特点，在各类网络设备中得到了广泛应用。然而，由于POE设备在传输数据的同时还需要通过以太网线缆提供电力，这使得其面临着电磁兼容(Electromagnetic Compatibility, EMC)方面的一系列挑战。本段落将基于相关文档内容，详细介绍该标准电路的设计要点及其EMC方面的考量。 #### 二、EMC设计目标 EMC设计的主要目标在于确保电子设备能够在预定的环境中正常工作，并且不会对其他设备造成干扰。对于以太网POE供电设备而言，其EMC设计需满足以下标准： 1. **浪涌测试**：符合IEC61000-4-5标准，通常要求达到第4级。 2. **静电放电(ESD)**：应达到IEC61000-4-2标准的第4级要求，即接触放电8kV和空气放电15kV。 3. **辐射与传导抑制**：采用合适的设计策略来减少电磁辐射和传导干扰，例如使用滤波器L2。 #### 三、关键组件解析 1. **保护元件** - **MOV (金属氧化物压敏电阻)**：如型号为MOV14D820V的元件用于过电压保护，可以有效吸收瞬态高压并防止后端电路受到损害。 - **TVS (瞬态电压抑制二极管)**：例如BV03C类型的TVS二极管能够迅速响应电压变化，限制电压幅度以保护电路不受浪涌冲击。 2. **滤波器** - **L2 (共模扼流圈)**：SF0905251YLB型的共模扼流圈用于抑制高频共模干扰，有助于提高设备抗干扰能力。 - **陶瓷电容**：例如使用100nF和1000pF的电容器来滤除电源线上的噪声。 3. **整流与稳压** - **整流桥**：U2作为整流桥负责将交流输入转换为直流，是POE供电系统的核心组成部分之一。 - **DC-DC转换器**：虽然文档中未明确提及，在实际应用中通常会采用此设备来调节输出电压以确保稳定。 4. **连接器与接口** - **J1 (以太网接口)**：MX1+、MX1-等引脚代表了信号线和地线，用于连接外部网络设备。 #### 四、电路设计原理 本设计围绕POE供电系统的输入保护、滤波以及整流等几个关键环节展开： 1. **输入保护**：采用MOV和TVS元件进行浪涌及ESD防护。 2. **滤波**：通过L2等滤波器减少传导与辐射干扰。 3. **整流与稳压**：整流桥U2负责将交流电转换为直流，后续可能加入DC-DC转换器以进一步调节输出电压。 #### 五、设计注意事项 1. **布局与布线**：合理的布局和布线对减少电磁干扰至关重要。应尽量减小信号回路面积，并确保敏感线路远离强干扰源。 2. **接地设计**：良好的接地可以有效降低共模干扰，提高系统的稳定性。需采用低阻抗路径并避免形成地环路。 3. **元件选择**：合理选型保护元件和滤波器对于实现EMC目标非常重要。 #### 六、总结 以太网POE供电的EMC设计标准电路旨在解决网络设备在复杂电磁环境下的正常运行问题。通过合理的配置保护元件、滤波器以及其他关键组件，可以有效提升设备的EMC性能。实际设计过程中还需注意布局、布线以及接地等方面的具体实施细节，确保最终产品的可靠性和稳定性。
     
  • 以太网供电(PoE)技术及其应用.ppt
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    本演示文稿深入探讨了以太网供电（PoE）技术的工作原理、优势及广泛应用场景，包括安全监控、无线接入点和办公自动化等领域。 以太网供电（PoE）技术与应用：初步介绍 本段落将简要概述以太网中的POE供电方式及其应用场景。通过这种方式，可以在同一根电缆上同时传输数据和电力，大大简化了网络设备的安装过程，并提高了部署效率。PoE技术支持在远程位置为各种设备提供电源，如无线接入点、IP电话及安全摄像头等，在企业办公环境以及家庭娱乐系统中有着广泛的应用前景。
     
  • 基于POE的以太网供电系统设计
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    本项目旨在设计并实现一种高效的以太网供电(PoE)系统，通过以太网电缆同时传输数据和电力，适用于网络设备如无线接入点、IP电话等，提高安装便捷性和能源效率。 这段文字描述的内容包括原理图（PDF格式）、PCB设计文件（pads格式）以及物料清单（BOM），涉及一个四层电路板的设计，并包含了差分走线的布局。
     
  • POE以太网供电系统设计 definitely可行.zip
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    本资料深入探讨了POE以太网供电系统的原理与设计方法，包含实际应用案例和技术细节，旨在帮助读者掌握高效可靠的POE系统开发技巧。 POE以太网供电系统设计已经亲测可用，并可直接用于制作电路板。提供全套文件包括BOM、PCB、SCH和Gerber。
     
  • IEEE 802.3-2022 - 以太网标准
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    IEEE 802.3-2022是最新版本的以太网标准，涵盖了从1Mbps到400Gbps的各种传输速率，定义了物理层和MAC子层的技术规范。 IEEE 802.3 最新原版文件共7025页，详细规定了从1 Mb/s到400 Gb/s的选定运行速度下的以太网局域网操作，并使用通用媒体访问控制（MAC）规范和管理信息库（MIB）。
     
  • IEEE 802.3-2022以太网标准
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    IEEE 802.3-2022是最新版的以太网标准，详细规定了从10兆到800千兆的各种传输速率下的物理层和MAC子层规范。 IEEE Standard for Ethernet 802.3-2022定义了以太网的技术规范。
     
  • IEEE 802.3-2015以太网标准
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    IEEE 802.3-2015标准定义了现代以太网的技术规范，涵盖了从1Mbit/s到100Gbit/s的各种传输速率，是局域网通信的基础。 IEEE（电气与电子工程师协会）的802.3-2015标准涵盖了多种速率的局域网操作，从1Mbps到100Gbps不等，并使用了统一的介质访问控制规范(MAC)和管理信息库(MIB)。该标准详细规定了以太网的操作细节，包括物理层设备(PHY)的应用、媒介独立接口（MII）的具体实现方式以及对局域网络系统的考虑。 802.3标准中描述的MAC协议包含了载波侦听多路访问碰撞检测(CSMACD)，它定义了半双工和全双工操作模式。在全双工模式下，可以同时进行数据发送与接收；而在半双工模式中，则不能在同一时刻执行这两项任务。目前大多数现代网络都采用全双工作方式。 802.3标准还规定了一系列速率相关的媒体独立接口（MII），这些接口使得使用不同的物理层设备成为可能，支持在同轴电缆、双绞线或光纤等不同类型的介质上操作以太网设备，并确保它们可以在物理层之间进行互操作性。 为了延长多段共享访问网络的距离，802.3标准中还描述了中继器（Repeaters）的使用。这些装置可以将信号从一个物理段转发到另一个，在1Gbps的速度下运行。然而，需要注意的是，虽然它们能够增加网络覆盖范围，但并不能提升整个网络的整体带宽。 此外，该标准还包括多种PHY类型的应用场景——包括接入网和城域网中的应用，并提供了为特定双绞线PHY类型提供远程供电的能力（称为以太网供电(PoE)）。PoE技术允许通过以太网电缆传输电力给无线接入点、IP电话及网络摄像头等设备，从而简化了这些设备的安装过程。 802.3标准还涵盖了各种与以太网相关的技术： - 快速以太网（Fast Ethernet），其运行速度为100Mbps； - 千兆位以太网（Gigabit Ethernet）提供1Gbps的速度； - 万兆位以太网(10 Gigabit Ethernet)具有高达10Gbps的传输能力；以及 - 更快的技术，如40千兆和100千兆以太网，适用于数据中心及其他需要高带宽的应用场景。 标准还包括了诸如自动协商（Auto-Negotiation）在内的关键技术点，该技术允许网络设备通过链路来确定最佳通信参数。此外还定义了一系列不同速率与介质的以太网规范如10BASE-T、100BASE-TX等，并介绍了物理层的相关组件，例如PMD、PCS和PHY。 802.3标准由IEEE计算机学会的局域网/城域网标准委员会负责制定并更新。而其批准及发布工作则交给了IEEE标准协会的标准董事会（IEEE-SA Standards Board）。这些技术内容构成了理解和实现现代网络所必需的基础知识。
     
  • IEEE 802.3-2022以太网标准
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    IEEE 802.3-2022是最新版的以太网国际标准，涵盖了从1Mbps到800Gbps的各种传输速率和技术规范，推动了网络技术的发展。 在计算机网络领域中，以太网技术是一项基础性的技术。自1983年首次由IEEE（电气与电子工程师协会）的局域网城域网标准委员会发布的以来，经过多次更新与修订，成为如今广泛应用于局域网连接的标准。最新版本的以太网标准是2022年的IEEE Std 802.3-2022，在速度上对现代网络需求提供了巨大的支持和提升。 该标准涵盖了从物理层（PHYs）到数据链路层MAC子层以及管理信息库（MIB），确保了在不同环境中的高效传输。以太网采用的CSMA/CD协议定义了如何避免共享介质上的通信冲突，同时提供的媒体独立接口使得可以在各种物理媒介上使用经过选择的物理层设备进行操作。 2022年版标准特别考虑到了系统的可靠性、兼容性、扩展性和未来的网络需求，在高速发展的背景下，以太网技术仍然致力于为用户提供稳定、高效和安全的服务。IEEE定期修订以太网标准体现了他们对网络技术和市场变化快速响应的能力。而802.3系列不仅是一种技术规范，更是整个以太网领域广泛认可的标准。 该标准在通信技术中的重要地位以及IEEE持续的努力得到了体现，并且为网络工程师、设计师和制造商提供了明确的指导和基准，从而保证了设备在市场上的一致性与互操作性。随着技术和应用领域的不断发展，未来对以太网标准的要求也将继续影响整个行业的变革。