EthernetPoeが直面する課題
PoEは、LANベースの電力供給システムまたはアクティブイーサネットと呼ばれ、単にイーサネット電力供給と呼ばれることもあります。 power-over-EthernetPoEは歴史が長く、広く採用されている電源技術であり、Poeは既存の標準イーサネット伝送ケーブルを利用してデータと電力を同時に伝送する最新の標準規格であり、既存のイーサネットシステムとユーザーとの互換性を維持している。 この技術は多くの端末設備の設置を簡略化して、電源の冗長性と平滑な電源変換などの機能を提供している。
パワーアップ、PoEの急速な発展
PoEインジェクター
初期のPoEはインターネットプロトコルIP電話、Wi-Fi接続の無線アクセスポイントとIPカメラのようなアプリケーションで、100 mの標準CAT5イーサネットケーブルを通じて端末機器に電力を注入し、電力は25.5Wで送信と30Wである。 PoE条項802.3bt標準が発表され、Ethernetallianceeaロゴプログラムが導入されたことで、PoEの応用はあらゆる分野で急速に発展し始めた。 PoE条項802.3bt標準の発売、つまりPoE 90Wの給電方案が発表された後、給電電力レベルは25.5Wと30W（送受信）から71.3Wと90W）に向上し、4対のCAT5ツイストペアケーブルを通じて給電する。
負荷入力側の電力範囲を拡大するメリットは明らかで、より多くのアプリケーションがPoEに適合できる。現在、HMIなどの新しい端末機器はPoEから電力を供給するようになった。 スマート照明、産業用照明、医療画像、プロオーディオビジュアル機器、デジタルサイネージなどの応用分野では、PoEアプリケーションが急速に増加し始めている。 特にスマートホーム照明と工業照明の分野では、PoEの応用は電力の使用効率を高めるだけでなく、照明設備に接続機能を追加した。 PoEが保有する機器は、基本的な照明機能を提供するだけでなく、複数のセンサーを統合して多機能ノードにすることができる。
PoEのPSEとPD
PoE設計では、給電設備PSEと受電設備PDの相互運用性と802.3bt規格に適合しているかどうかが重要である。 以前のPoEでは、PoEポートごとに1つの電源チャネルで十分な電力が供給されていましたが、現在では、さまざまなレベルを実現するために電源チャネルを追加するだけでなく、チャネルごとの電力密度を上げる必要があります。
給電設備PSEと受電設備PDのICでは、一般的に802.3bt規格とEthernetallianceロゴプログラムに参加しているメーカーを選んで行うことで、相互運用性とコンプライアンスの面でより自信を持っています。 優れたPSEとPDコントローラは、開発者に完全なエンドツーエンドPoEシステムを提供します。
PSE設計は非常に多くの課題に直面しており、サージとケーブル放電、システムレベルの隔離需要、LED照明のサポート、複雑な802.3bt規格の変更、ポートの混合設計、多様なレジスタインターフェイス、熱効率および電力出力効率などである。 デジタルとアナログのコンポーネントを組み合わせて、システムが直面する課題を解決します。
TIの90W PSE設計には、構成可能なシステムファームウェアソリューションFirmPSEが採用されており、最大48個の4線対PoE電源ポートを備えた完全に構成可能なソリューションがシステムを制御します。 ポートごとの専用14bit ADCは、ポートの電流監視（2%精度）を継続的に行い、並列レベル測定を実行することで、ポートのオープン時間を短縮します。 サイズ、効率、放熱を考慮して、外部FETアーキテクチャ（200mΩ）を採用し、チップセットの±2.5%プログラマブル電力制限精度でPoEの最大電力を90Wから125W以上に拡張できるように設計されています。
この設計に適合するPDインターフェイスチップには、信頼性の高い100Vホットプラグ対応MOSFETが搭載されており、PSEサージ要件を満たすサージ遅延付きPG出力を有している。 このチップの自動維持パワー特性は新規格でのPSEのMPSを自動的に調節し、極めて低消費電力のスタンバイモードを必要とする多くのアプリケーションに対応できる。
ADIはPoE分野のリーダーの一人として、非常に多くの高ポート数のPSEチップとPDコントローラを設計した。 現在、LTC9101にフラッシュデジタル制御+LTC9102/9103アナログ制御を搭載したPSEシステムは大型PSEシステムによく見られる拡張性のある設計であり、電力需要に応じてポート数を決定する。
LTC9101はチップセットの中核であり、各LTC9102/LTC9103電源チャネルには専用の検出および階層化ハードウェアが採用されており、電源パスの効率性と耐久性を確保しています。 これにより、スイッチングチップでの電源投入遅延が大幅に低減され、PSEがPD遅延の影響を受けにくくなります。 同様に、消費電力を低減するために、外部MOSFETを採用して電源チャンネルを制御しています。
これに対応するPDコントローラの設計には、高効率DC-DCコンバータを内蔵したPDコントローラもあり、設計を簡素化することができます。 より多くのPD電力を供給することに加えて、外部電力MOSFETを採用することで、PD全体の放熱量を大幅に削減し、電源効率を向上させることができます。
まとめ
PoEがスマート照明、医療画像、プロ用オーディオビジュアル機器、デジタルサイネージなどの非伝統的な応用分野で急速に普及し、PSEとPDの設計の難易度も大幅に上昇し、PoEシステムは従来よりも多くのポート数、高度な電源管理、高い電源効率、低い放熱を提供する必要がある。
