乙太網路供電（Power over Ethernet，PoE）發展至今已超過20年，PoE的供電設備PSE（Power Sourcing Equipment）最廣的應用就是乙太網交換機。市面上乙太網交換機常見的是4的倍數（4/8/12/24/48）RJ45埠支援PoE供電輸出。而目前Microchip與市面上其他半導體方案廠商所提供的供電設備IC方案，單顆PSE manager IC都只做到最多控制8 個RJ45埠 PoE，這裡的8 個RJ45埠是指2-pair 的供電架構。

如圖（1）所示，2-pair的供電架構是只利用紅線部分供電，或者只利用藍線部分供電，4-pair 的供電架構則是利用紅線+藍線都供電。

Microchip 第7代供電設備PSE Manager IC方案料號是：PD77728，它可以設計成支援8 個 RJ45埠2-pair的供電架構，或者設計成支援4 個 RJ45埠4-pair的供電架構。搭配PD77728的MCU又稱為PoE Controller，料號是：PD77020。

以圖（2）所示舉例， 如果一台48個RJ45埠乙太網交換機，其中12個RJ45埠要支援4-pair的供電架構，那設計上就需要3顆PD77728加上１顆PD77020。

回到主題，為何設計乙太網路供電需要MCU？原因是PSE Manager IC 基於成本考量，IC設計不可能把一顆高規格的MCU集成進去，讓每一顆PSE manager IC都有能力做為Host 去跟所有Slave PSE Manager IC 即時溝通與收集供電狀況資料，然後做運算。

因此，一個PoE供電設備系統是需要多顆PSE manager 組成時，必須要有1顆外部獨立的MCU做為Host ，與所有Slave PSE Manager IC進行溝通與控制。MCU 的主要功能如下：

●系統電源管理與RJ45埠供電優先權設定

能提供大功率輸出的電源供應器，其成本往往很高。 一台乙太網交換機會搭配的電源供應器通常不足以支援全部PoE RJ45埠滿載輸出，所以系統電源管理的作用就是在收集全部PoE RJ45埠供電功率， 然後做即時加總運算。當加總功率超過電源供應器預算時， MCU就會立即把供電優先權最低的RJ45埠斷電。所以供電優先權的定義是：加總功率超過電源供應器預算時，RJ45埠斷電的優先順序。

●RJ45埠Mapping 設定（或稱Port Matrix）

硬體工程師在進行實際電路板佈線設計時，有可能遭遇PSE Manager IC 本身控制RJ45埠順序Pinout 無法順著機器本身定義的Front埠順序去佈線走trace。 舉例來說，PD77728 規格書定義的第1埠控制Pinout，連接到機器定義的Front埠順序卻是第８埠，這時就需要有埠Mapping的功能，這樣軟體在運算與做出相對反應時才不會搞混哪一埠是哪一埠。

●支援LED stream

如圖（3）所示RJ45埠常常會設計LED 來顯示現在PoE有無供電, 或閃爍來表示有異常狀況。如果PSE Manager IC設計時多出８根Pins用來驅動８顆LEDs，可能選用的IC封裝尺寸就要變大，意味成本變高。把驅動LEDs的部分移到MCU做成Data Stream 的方式，可以節省IC成本，又可以一次支援到驅動48埠LEDs， 甚至可以驅動雙色LEDs。如圖（4）所示 MCU PD77020透過4根pins 就可送出Clock/Data/Enable/Chip select 訊號，再利用移位寄存器IC就可以解碼Data來驅動最多48埠LEDs。

●提供詳盡的狀態

透過MCU，把詳盡的整個PoE 系統即時狀態、 每一顆PSE Manager IC即時狀態，以及每一單一埠的即時狀態 都建立在MCU韌體裡。Host 軟體可以透過指令讀取想知道的狀態， 軟體進而可以做相對應處置、判斷，或者顯示。

舉例這些狀態如：單一埠透過2-pair或4-pair供電、單一埠偵測到沒有連接任何PD、單一埠偵測到連接到非IEEE標準PD、單一埠被斷電因為系統加總功率瓦特數超過電源供應器預算，單一埠被斷電因為單一埠超過額定功率，等等。

●可更新韌體

如果不幸發現銷售出去的機器有 PoE 功能方面軟體錯誤或者必須增加特定功能時，大量召回機器是一筆大成本， MCU 可以透過Host 軟體更新MCU韌體。

Microchip PoE Controller能支援的功能眾多，在此無法詳盡列出，可參閱Microchip網站規格書（https://www.microchip.com/en-us/products/power-over-ethernet）。

本文作者為：Microchip應用工程師經理 吳旻翰