Napájení po ethernetu (PoE)
U elektronických zařízení komunikujících po ethernetu v rámci firemní infrastruktury je výhodné napájet je přímo ze switche po jednom vedení UTP nebo STP. Tento standard EEE 802.3af označovaný též jako PoE (Power Over Ethernet) umožňuje napájet připojená zařízení na vzdálenost 100m až do příkonu 15W. Pro zařízení, která požadují větší příkon, byl ustaven standard IEEE 802.3at. Ten umožňuje napájet zařízení do příkonu až 30W. Komerčně se označuje PoE+ nebo PoE plus. V rámci tohoto standardu jsou stávající zařízení dle EEE 802.3af označována jako Type 1 a zařízení s větším příkonem jako Type 2. Ještě je třeba zmínit tzv. pasivní PoE. To jsou zařízení, která jsou napájena po nevyužitých párech v kabelu UTP nebo STP. Často se používá nižší jmenovité napětí, obvykle 24V. Výhoda tohoto řešení je především jednoduchost a nízká cena. Nevýhodou pak především kratší vzdálenost, na kterou můžeme připojené zařízení napájet. Dalším podstatným nedostatkem je riziko poškození zařízení, které omylem připojíme na kabel, kde je "puštěné" pasivní PoE.
Jaký je rozdíl mezi pasivním PoE a PoE dle IEEE 802.3af?
| Pasivní PoE | PoE dle IEEE 802.3af | |
|---|---|---|
| Jmenovité napájecí napětí: | Obvykle 24VDC | 48VDC |
| Rozsah napájecího napětí: | Obvykle 10-28VDC, max. 30VDC | 44-57VDC |
| Dosah: | Dle příkonu, řádove desítky metrů | 100m |
| Příkon: | 15W | |
| Použité páry v UTP/STP: | Hnědý, modrý | Všechny |
| Kompatibilita 1000BASE-T: | Ne | Ano |
| Galvanické oddelení: | Obvykle ne | Ano |
| Kontrola před připojením napájení do vedení: | Ne | Ano |
Proč má smysl konstruovat zařízení kompatibilní s IEEE 802.3af?
Zařízení zapojíme do IEEE 802.3af PoE switche a je napájeno.- Switche s pasivním PoE se téměř nevyrábějí (vyjma výrobců AirLive a UBIQUITI). Je potřeba použít pasivní výhybku.
- IEEE 802.3af PoE switche připojují napájení až po detekci PoE kompatibilního zařízení. Naproti tomu u pasivního PoE je přítomno napájecí napětí na modrém a hnědém páru trvale. Pokud připojíme zařízení nepodporující PoE, může dojít k jeho poškození. Obvykle jsou nepoužité páry spojeny v zařízení přes odpor 75Ω, v některých případech jsou spojeny napřímo.
- IEEE 802.3af PoE kompatibilní zařízení funguje s 48V pasivním PoE zdrojem (výhybkou) bez problémů.
Jak funguje detailně PoE je výborně popsáno v článku "Princip činnosti Power Over Ethernet" na HW serveru. Zaměřím se spíš na praktickou část problému. Při vlastní konstukci musíme zvolit, zda použijeme samostatný konektor RJ45 a oddělovací transformátorek, nebo integrovaný modul MAGJack (jedná se o konektor RJ45 s oddělovacím trafem a všemi potřebnými diskrétními součástkami). Obě řešení mají své pro a proti. V každém případě MAGJack či samostatné trafo musí být PoE kompatibilní.
Níže uvádím seznam součástek, které jsem využil pro konstrukci PoE napájených zařízení:
Trafo PULSE H2019NL (Distributor: tme.cz)
TE CONNECTIVITY 1-6605834-1 (Distributor: tme.cz)
Konektor s oddělovacím transformátorem a usměrňovačem pro PoE.
TAIMAG RJPLB-203TC1 (Distributor: soselectronic.cz)
Konektor s oddělovacím transformátorem a usměrňovačem pro PoE.
IC NCP1090 (Distributor: cz.farnell.com)
Integrated IEEE 802.3af PoE-PD Interface Controller
INFOMART IT SOLUTIONS - PEM1205, PEM1305 (Distributor: cz.farnell.com)
Modul pro řízení a konverzi napájení v PoE zařízeních.
Příklady zapojení:
Zapojení s PEM1305 a trafem PULSE H2019NL.
Zapojení s trafem PULSE H2019N, integrovaným obvodem NCP1092 a snižujícím pulzním regulátorem LM2574. Uvedené zapojení není galvanicky oddělené.