IEEE 802.3af / at / btプロトコル全体のPoE (パワーオーバーイーサネット) 電源供給プロセス

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はじめに

電源にはさまざまな種類がありますが、本稿では主にPoE (パワーオーバーイーサネット) 電源に焦点を当てます。特に、給電機器 (PSE) がネットワークケーブルを介して給電デバイス (PD) 端末機器に電力を供給するPoE電源です。図1は、PoEスイッチと受電機器 (ワイヤレスAP、IPカメラ、IP電話など) を含む一般的なPoE電源機器を示しています。

図1 : 一般的なPoE電源機器

次にあげる3つの主要な利点により、ますます多くのアプリケーションがPoE電源を利用しています。

1. レイアウトの簡素化とコスト削減
2. 複数デバイスのリモート管理
3. 安全性と信頼性

異なる電力レベルでのネットワークポートの電源モード

図2は、ネットワークポート内のケーブル構造を示しています。

図2 : ネットワークポート内のケーブル構造

ネットワークケーブル内には4つのツイストワイヤのペアがあります : ワイヤ1と2、および3と6はデータ信号を送信し、ワイヤ4と5、および7と8は待機です。

図3 は、PSEとPD接続の回路図を示しています。

図3 : PSEおよびPDネットワークの回路図

IEEE802.3af / IEEE802.3at

IEEE802.3af、およびIEEE802.3atには、以下に説明する2つの2線式ペアを使用する2つの電源オプションがあります。

1. オプションA (ミッドスパン) : 信号線 1、2、3、および6を使用して、データ信号と48Vの電圧を同時に送る
2. オプションB (エンドスパン) : 待機線 4、5、7、および8を使用して、48V電源を送る

IEEE 802.3bt

2線式または4線式ペア電源の場合、30Wを超える電源装置は4線式ペアで給電されます。

標準PoE電源供給プロセス

標準PoEデバイスに電力を供給する前に、検出、分類、起動の3つの段階があります。これらの各段階について、以下で詳しく説明します。

段階1 : 検出

第1段階では、電力が供給されているデバイスが標準のPoE電源装置であるかどうかを検出します。検出段階により、48V電圧がPD非対応機器に直接印加されないことが保証され、デバイスが安全に電力を受け取ることが保証されます。

PSEは2.7V～10.1Vの電圧を2セット提供し、測定された電流を使用してPDの特性抵抗 (R_DET) がプロトコルの範囲内にあるかどうかを判断します。R_DET がプロトコル標準の範囲内にある場合、デバイスはPoE電源に対応できると見なされ、次の段階に進むことができます (図4参照)。

図4 : 特性抵抗の検出

段階2 : 分類

第2段階では、PD機器の電力レベルが決定されます。PSEは14.5V～20.5Vの電圧をPD端子に供給し、検出された電流を使用してPD機器の電力レベルを分類します。クラス0、クラス1、クラス2、およびクラス3は、起動プロセスを開始する前に一連の電圧の電力レベルのみを検出します。クラス4は、後続の電源プロセスを開始する前に、2セットの電圧の電力レベルを決定します。

図5 : PD機器の電力レベルの分類プロセス

段階3 : 起動

第3段階では、VDDとRTN間の静電容量を蓄えます。プロトコルは起動時の最大許容突入電流を制限するため、RTNとVSS間のMOSFET (パススイッチ) 電流は、ソフトスタートを達成するために制限されます。RTNからVSSへのパススイッチは、VDDとRTNの間の静電容量が目標値まで蓄えられるまで、通常のPoE電源に対して完全に開放されたままになります。

図6 : PoE起動

IEEE 802.3 af / at / btハンドシェイクプロトコルの比較

分類段階には、btプロトコルとatプロトコルの主な違いがあります。btプロトコルには8つのクラスレベルが含まれているため、分類段階では複数の分類プロセスを実行してPD端末の電力レベルを決定します。

図7は、btプロトコルに2つのクラスの抵抗器があり、af / atプロトコルには1つのクラスの抵抗器しかない回路図を示しています。他の段階も同様です。

図7 : af / at / btプロトコルの比較

IEEE 802.3 af/at/bt用のMPS PoE PDインタフェース

MPSは、MP8007、MP8017、MP8009、MP8030などを含む、IEEE 802.3 af / at / btプロトコルに対応するPoE PDインタフェースの幅広い選択肢を提供します。

MP8007およびMP8017は、セキュリティカメラやモノのインターネット (IoT)デバイスなどの13Wアプリケーション向けに設計された IEEE 802.3 af準拠のPoE PDです。MP8007は、DC/DCコンバータに対応し、固定ピーク電流と可変周波数不連続導通モード (DCM) を使用して、一定の出力電圧を調整します。MP8017は、フライバックトポロジーでのアクティブクランプの一次側レギュレーション (PSR) および二次側レギュレーション (SSR) 用に特別に設計されています。

MP8009は、IEEE 802.3af / at準拠のPoE PDであり、費用対効果が高く、スペースに制約のある絶縁ソリューションに最適です。フライバックアプリケーション用のPSRと、アクティブクランプフォワード・アプリケーション用の高効率SSRを提供します。これはWLANアクセスポイント、セキュリティカメラ、テレビ電話に推奨されます。

MP8030は、IEEE802.3af / at / bt仕様に準拠しています。その高い電力レベルは、51Wを超える設計で使用できることを意味します。MP8009と同様に、MP8030はフライバックアプリケーション用のPSRとアクティブクランプフォワード・アプリケーション用のSSRを備えていますが、より高い電力レベルは、ピコ基地局にも推奨されるということを意味します。

図8は、これらのPoE PDインタフェースをさまざまなプロトコルと標準アプリケーションで比較しています。

図8 : MPSのPoE PD

結論

本稿では、PoE電源とネットワークポート内のケーブル構造を概説し、標準的なPoE電源プロセスについて説明しました。MPSは、MP8007、MP8017、MP8009、およびMP8030などを含む、IEEE 802.3 af/at/btプロトコル用のさまざまなPoE PDインタフェースを提供します。

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