Sterowniki do projektowania obwodów Power Over Ethernet (PoE)

Utworzono: czerwiec 4, 2021
Zaktualizowano: lipiec 1, 2024

Przestrzegaj standardów 802.3af/at/bt dotyczących projektowania obwodów zasilania przez Ethernet (PoE).

Zawsze, gdy masz do czynienia z dużą liczbą zasilaczy upakowanych w małej przestrzeni, pojawia się zbyt dobrze znany problem nadmiernego ciepła i masywnych transformatorów wystających ze ściany lub listwy zasilającej. W centrum danych, środowisku przemysłowym lub biurowym, zasilanie przez Ethernet (PoE) jest jednym ze sposobów dostarczania zasilania z koncentratora, przełącznika lub innego kontrolera do wielu urządzeń peryferyjnych. Przykładowe zastosowania obejmują systemy bezpieczeństwa, sprzęt sieciowy, punkty dostępu bezprzewodowego, kioski i wiele innych.

Każdy projekt obwodu PoE, czy to dostawca mocy, czy odbiornik mocy, potrzebuje układu kontrolera IC do dostarczania mocy do urządzeń peryferyjnych. Te kontrolery przestrzegają określonych standardów, które regulują moc wyjściową i dozwolone wejścia mocy na każdym końcu łącza. Dostarczana moc na końcu łącza może być następnie regulowana za pomocą zasilacza izolowanego lub nieizolowanego, w zależności od ilości dostarczanej mocy.

Projektowanie obwodów PoE i standardy

Systemy PoE mają prostą topologię, która reguluje projekt łącza i dostawę mocy. Koniec łącza z urządzeniem zasilającym (PSE) dostarcza moc do urządzenia zasilanego (PD), często przez wiele portów. Moc jest dostarczana przez kabel Ethernet od 44 do 57 V (48 V nominalnie). Stosunkowo wysokie napięcie umożliwia efektywne przesyłanie mocy bez tworzenia nadmiernego zagrożenia bezpieczeństwa.

Grupa robocza IEEE 802.3 odpowiada za wszystkie standardy Ethernet i nadzoruje ewolucję PoE. Poniższa tabela zawiera główne specyfikacje PoE dla różnych kontrolerów i urządzeń. Te standardy regulują końce PSE i PD łącza PoE i stanowią punkt wyjścia dla każdego kontrolera, który musisz wybrać do systemu PoE. Te specyfikacje są ważne dla mocy dostarczanej przez kabel Cat5e do 100 m.

Odpowiedzialnością tych kontrolerów jest negocjowanie ze sobą, aby koniec PSE mógł określić, ile mocy (prądu) dostarczyć do końca PD łącza PoE. Gdy moc jest dostarczana na pożądanym poziomie, standardowy przetwornik DC-DC na końcu łącza PD może być użyty do obniżenia napięcia do niższego poziomu i dostarczenia mocy do urządzeń końcowych. Przetwornik na wyjściu kontrolera PD może być izolowany lub nieizolowany, w zależności od ilości prądu pobieranego przez łącze PoE.

Wybór kontrolerów zasilania i urządzeń zasilających

Kontrolery zasilania i urządzeń zasilających są kamieniem węgielnym projektu obwodu PoE i powinny być dobrane do wymagań mocy na port dla twojego idealnego środowiska. Kontrolery zaprojektowane zgodnie z jednym z powyższych standardów będą miały oceny prądu i napięcia, które zapewniają niezawodność w ramach wymaganych limitów mocy, ale istnieją również inne standardy do rozważenia, takie jak zintegrowane obwody ochrony mocy lub termicznej, liczba wyjść (dla kontrolerów PSE) i programowalność.

Maxim Integrated, MAX5969A/B

MAX5969A/B firmy Maxim Integrated to kontroler interfejsu urządzenia zasilanego, zgodny ze standardami IEEE 802.3af/at dla projektowania obwodów PoE (klasyfikacja od 0 do 5). Do transferu mocy, MAX5969A/B może wytrzymać 100 V na wejściu i ogranicza prąd rozruchowy poniżej 180mA przed przełączeniem na wyższy limit prądu między (720 a 880 mA). Urządzenie zawiera zintegrowane tranzystory MOSFET oraz wejściowe UVLO z szeroką histerezą, aby zapobiec jakimkolwiek zakłóceniom zasilania podczas przełączania stanów. Zakres temperatur pracy sięga do 85 °C.

Obwód aplikacyjny MAX5969A/B dla zasilania przez Ethernet. Z karty katalogowej MAX5969A/B.

ON Semiconductor, NCP1096

Kontroler interfejsu urządzenia zasilanego firmy ON Semiconductor, NCP1096, jest zgodny ze specyfikacją IEEE 802.3af/at/bt i obsługuje własne aplikacje o mocy 100 W+. Zakres temperatury złącza sięga do 125 °C, co czyni ten komponent idealnym do trudnych środowisk wymagających PoE. Inne zintegrowane funkcje obejmują ochronę przed przeciążeniem i ochronę przed przegrzaniem. Klasa żądana przez NCP1096 podczas klasyfikacji urządzenia może być ustawiona za pomocą rezystorów podłączonych do pinów CLA i CLB. Przykład pokazano na poniższym schemacie aplikacyjnym.

Schemat aplikacyjny dla kontrolera interfejsu urządzenia zasilanego NCP1096. Z karty katalogowej NCP1096.

Analog Devices, LTC4266A/C

Od strony źródła w systemie PoE, kontroler sprzętu zasilającego (PSE) LTC4266A/C dostarcza energię dla do 4 urządzeń; ten komponent występuje w różnych wariantach w zależności od poziomu mocy wyjściowej (13, 38,7, 57,2, 70 i 90 W). Warianty tego komponentu są idealne do zasilania szeregu urządzeń o niższym zapotrzebowaniu na moc. Analog Devices posiada inne kontrolery PSE kompatybilne z urządzeniami PD typu 4.

Przykładowy schemat aplikacyjny z komponentami LTC4266 i LTC4265 do projektowania obwodów PoE. Z karty katalogowej LTC4266.

Inne komponenty do projektowania obwodów PoE

Przykładowe komponenty pokazane powyżej dotyczą ważnych interfejsów kontrolera wymaganych po obu stronach łącza PoE. Jednakże, potrzebne są inne komponenty, aby zapewnić dostarczanie mocy do końcówki PD łącza. Na przykład, jeśli używasz RJ45 bez zintegrowanych magnetyków, będziesz potrzebować dławików trybu wspólnego i innych elementów pasywnych, aby zapewnić dyskretne magnetyki i zakończenie Boba Smitha. Innym powszechnym komponentem ochronnym na wejściu strony PD jest dioda TVS. Oba są przykładami komponentów potrzebnych dla aplikacji przemysłowych o wysokiej mocy. Oprócz tych komponentów, systemy PoE potrzebują wielu elementów pasywnych i innych komponentów zarządzania mocą, aby zapewnić regulowaną moc do komponentów znajdujących się dalej w łańcuchu. Oto niektóre z innych komponentów, których będziesz potrzebować do projektowania obwodów PoE:

Kiedy potrzebujesz wybrać komponenty do projektowania obwodów PoE, wszystkie potrzebne części znajdziesz dzięki zaawansowanym funkcjom wyszukiwania i filtrowania w Octopart. Korzystając z wyszukiwarki elektroniki Octopart, masz dostęp do kompletnego zestawu danych dystrybutorów i specyfikacji części, a wszystko to jest swobodnie dostępne w przyjaznym interfejsie. Zobacz naszą stronę z układami scalonymi do zarządzania mocą, aby znaleźć potrzebne komponenty.

Bądź na bieżąco z naszymi najnowszymi artykułami, zapisując się do naszego newslettera.