Снижение рассеивания тепла poe видеокамер при помощи активных мостовых выпрямителей

Выпрямители для технологии PoE (Power over Ethernet)

Снижение рассеивания тепла poe видеокамер при помощи активных мостовых выпрямителей

2007 №11

Технология Ethernet (протокол канального уровня и передающая среда ЛВС с шинной архитектурой, разработанная в исследовательском центре PARC корпорации Xerox) приобрела чрезвычайную популярность и стала промышленным стандартом. В настоящее время множество электронных устройств обмениваются информацией с помощью шины Ethernet/CAT 5.

Как правило, эти устройства могут питаться от сети, они также снабжаются маломощным сетевым адаптером или внешним импульсным источником питания. Некоторые из них имеют интегрированный источник питания. При этом устройство должно размещаться в непосредственной близости от настенной розетки, что в ряде случаев очень неудобно.

Использование нового стандарта питания по сети Ethernet (официальное название IEEE802.3af) позволяет отказаться от источника питания вообще. Стандартное напряжение 44–57 В может быть получено по разъему RJ-45.

Так, например, устройство РоЕ (или PD-устройство) может отбирать часть тока от сетевого концентратора (хаба) PSE (Ethernet Power Sourcing Equipment). При этом, если потребляемая мощность не превышает 12–14 Вт, все питание может осуществляться через разъем RJ-45, и дополнительный источник питания не требуется вообще.

Данная возможность намного повышает потребительские свойства аппаратуры данного класса, более того, уже принят новый стандарт, расширяющий допустимую мощность РоЕ-устройств до 26 Вт.

На рис. 1 показана типовая схема питания РоЕ (передача мощности осуществляется по 2 различным линиям). В данной схеме используется большое количество выпрямителей, их назначение будет описано далее. Прежде всего, для работы схемы необходимо 1 или 2 выпрямительных моста. Ток выпрямителей очень мал (менее 300 мА), напряжение питания также достаточно низкое.

Как правило, в устройстве используется стандартный мост MS80 с шагом выводов 2,5 мм производства Diotec Semiconductor. Более совершенным выпрямителем, обеспечивающим необходимую мощность, является MYS80 от Diotec с шагом 1,27 мм.

Поскольку к этим компонентам не предъявляется никаких специальных требований по длине пути тока утечки, их можно считать идеально подходящими для данного применения.

Рис. 1. Функциональная схема питания по шине Ethernet

При использовании в схеме двух выпрямительных мостов появляется проблема экономии места на печатной плате, что особенно актуально, например, для РоЕ веб-камер. Отсутствие существенных тепловых или электрических нагрузок делает выпрямитель типа MYS наиболее правильным выбором. Параметры выпрямительных мостов приведены в таблице 1.

Таблица 1. Выпрямительные мосты для поверхностного монтажа

Во входных цепях для защиты от выбросов напряжения, как правило, используется супрессор (TVS — Transient Voltage Suppressor) с рабочим напряжением 58 В. Поскольку в описываемом устройстве постоянно происходит подключение или отключение кабеля, то целесообразно использовать TVS-выпрямитель, например P4SMAJ58, который рассчитан на пиковую импульсную мощность до 400 Вт.

Использование диодов-супрессоров, позволяющих подавлять переходные перенапряжения, является необходимым в тех случаях, когда требуется защита от электростатического разряда или ESD (стандарт IEC61000-4-2) и EFT (стандарт IEC61000-4-5).

Большинство РоЕ-устройств рассчитано на эксплуатацию в помещении и, как и в случае грозозащиты, они должны удовлетворять требованиям только 2 уровня безопасности по стандарту IEC61000-4-5.

Супрессор P4SMAJ с пиковой мощностью 400 Вт с запасом обеспечивает необходимый уровень защиты, поскольку импульсы перенапряжения достаточно короткие (нормированные значения: 8/20–1,2/50).

В экстремальных случаях при использовании длинных линий передачи могут быть применены более эффективные подавители переходных перенапряжений мощностью 600/1500 Вт.

Необходимо отметить, что реализация такой защиты в рассматриваемом случае является более сложной задачей из-за необходимости заземления, что может потребовать применения дополнительных выпрямителей. Типовая принципиальная схема устройства показана на рис. 2.

Рис. 2. Электрическая схема питания по шине Ethernet

Напряжение 48 В должно быть преобразовано в низковольтные сигналы, необходимые для питания мощных интегральных схем.

Для решения этой задачи не существует универсального метода, однако, поскольку максимальная мощность таких устройств не превышает 12–14 Вт, наиболее рационально применять в качестве источника питания обратноходовой конвертор.

В большинстве случаев РоЕ-устройства питаются от низких напряжений, поэтому в выпрямительных каскадах предпочтительнее всего использовать диоды Шоттки. Наиболее распространенными типами являются стандартные диоды SGL1-40, SK14, SK24 и SK34, пригодные, в зависимости от тока, для формирования напряжений 5 или 3,3 В.

Необходимо отметить, что мощность 12 Вт не является предельной для данного класса источников питания, эффективность работы которых во многом зависит от прямого падения напряжения Vf выпрямительных диодов.

Diotec предлагает широкий выбор диодов Шоттки, таких как SMS240, SMS340, SK34SMA, SK54 и SK84. Они отличаются улучшенными характеристиками проводимости и меньшим размером корпуса.

В ряде случаев для источников питания 5 и 3,3 В могут быть выбраны диоды различных типов, обеспечивающие максимальный КПД. Основные параметры диодов Шоттки приведены в таблице 2.

Таблица 2. Диоды Шоттки для поверхностного монтажа

Приведенные выше соображения относятся к схеме изолированного конвертора. При использовании неизолированного источника питания наиболее правильным выбором с точки зрения эффективности будет синхронный выпрямитель. В этом случае потери на выпрямительном каскаде оказываются еще ниже.

Однако при преобразовании напряжения 48 В в 3,3 В с помощью синхронного выпрямления задача несколько осложняется из-за большой разницы коэффициентов заполнения FET-транзисторов верхнего и нижнего уровня.

В этом случае разработка промежуточной шины РоЕ-устройства может представлять определенную сложность.

Скачать статью в формате PDF  

Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке

Если Вы заметили какие-либо неточности в статье (отсутствующие рисунки, таблицы, недостоверную информацию и т.п.), просьба сообщить нам об этом. Пожалуйста укажите ссылку на страницу и описание проблемы.

Источник: http://www.kit-e.ru/articles/powerel/2007_11_88.php

Практические советы по разработке печатных плат

Инженеры, как правило, уделяют самое пристальное внимание к схемам, новейшим компонентами и коду как важным составляющим электронного проекта, но иногда критически важной частью электроники, компоновкой печатной платы, пренебрегают.

Плохая компоновка печатной платы может вызвать проблемы в работоспособности и надежности устройства. Данная статья содержит практические советы по компоновке печатных плат, которые могут помочь вашим проектам работать правильно и надежно.

Печатные платы

Размеры проводников

Реальные медные дорожки обладают сопротивлением. Это означает, что, когда через дорожку протекает ток, на ней падает напряжение, рассеивается мощность, повышается температура. Сопротивление определяется по формуле:

[R=frac{(удельное\_сопротивление * длина)}{(толщина*ширина)}]

Разработчики печатных плат для контроля сопротивления дорожек на печатной плате чаще всего используют длину, толщину и ширину. Сопротивление является физическим свойство металла, используемого для создания дорожки. Разработчики печатных плат не могут реально изменить физические свойства меди, поэтому сосредоточьтесь на размерах проводника, которые вы можете контролировать.

Толщина проводников на печатных платах измеряется в унциях меди. Одна унция меди – это толщина, которую мы бы измерили, если бы равномерно распределили 1 унцию меди на 1 кв. фут. Эта толщина составляет 1,4 тысячных дюйма.

Многие разработчики печатных плат используют толщину в 1 или 2 унции меди, но многие производители печатных плат могут обеспечить толщину и 6 унций меди. Обратите внимание, что тонкие элементы, такие как контактные площадки, которые находятся близко друг к другу, сложно изготовить из толстой меди.

О возможностях изготовления проконсультируйтесь с производителем, у которого собираетесь заказывать печатные платы.

Соответствие толщины медной фольги к её весу в унциях (oz)

Вес меди (oz)Толщина (мкм)
1/8 5
1/4 9
1/2 18
1 35
2 70
3 105
Читайте также:  Аппаратный шим

Используйте калькулятор расчета ширины дорожки печатной платы, чтобы определить, насколько толстые и широкие дорожки вам необходимы. Ориентируйтесь на повышение температуры на 5°C. Если у вас на плате есть лишнее место, то увеличивайте ширину дорожек, ведь это ничего не стоит.

При создании многослойной платы помните, что дорожки на внешних слоях имеют лучшее охлаждение, чем на внутренних слоях, потому что тепло с внутренних слоев перед рассеиванием в окружающую среду должно проходить сквозь слои меди и материала печатной платы.

Делайте петли маленькими

Петли, особенно высокочастотные петли, должны быть как можно меньше. Маленькие петли обладают меньшей индуктивностью и сопротивлением. Размещение петель над полигоном земли приводит к уменьшению индуктивности. Уменьшение петель уменьшает высокочастотные выбросы напряжения, вызываемые (V=Lfrac{di}{dt}).

Уменьшение петель помогает уменьшить количество сигналов, которые через индуктивные связи наводятся в петлях от внешних источников или передаются от петель наружу. К этому необходимо стремиться, только если вы не проектируете антенну.

Также не делайте петли большими в схемах на операционных усилителях, чтобы предотвратить появление в схеме шумов.

Петлевая антенна на печатной плате

Размещение блокировочного конденсатора

Помещайте блокировочные конденсаторы как можно ближе к выводам питания и земли интегральных микросхем, чтобы максимизировать эффективность развязки. Размещение конденсаторов дальше от микросхемы приводит появлению паразитной индуктивности. Использование нескольких переходов от площадки вывода конденсатора до слоя земли уменьшает индуктивность.

Блокировочный конденсатор (конденсатор развязки)

Кельвиновские соединения

Кельвиновские соединения полезны для измерений. Кельвиновские соединения для уменьшения паразитных сопротивлений и индуктивностей выполняются в конкретных местах.

Например, кельвиновские соединения для резистора измерения тока помещаются точно на площадках установки резистора, а не на произвольных местах печатных дорожек.

Хотя на схеме размещение соединений и на площадках установки резистора, и на произвольных местах может выглядеть одинаково, реальные дорожки на печатных платах обладают индуктивностью и сопротивлением, которые могут помешать вашим измерениям, если вы не используете кельвиновские соединения.

Кельвиновские соединения к шунту измерения тока

Держите цифровые и шумящие дорожки подальше от аналоговых дорожек

Параллельные дорожки или проводники образуют конденсатор. Размещение дорожек близко друг к другу создает емкостную связь между сигналами на дорожках, особенно если это высокочастотные сигналы. Держите высокочастотные и шумящие дорожки подальше от дорожек, на которых шум недопустим.

Земля – это не земля

Земля – это не идеальный проводник. Позаботьтесь о том, чтобы проложить шумные земли подальше от сигналов, которые должны быть чистыми. Сделайте проводники земли достаточно широкими для работы с электрическими токами, которые будут протекать через них. Размещение земляного полигона непосредственно под сигнальными проводниками уменьшает импеданс этих дорожек, что очень хорошо.

Земля на печатной плате

Размер и количество переходов

Переходы обладают индуктивностью и сопротивлением.

Если вы проводите дорожку с одной стороны печатной платы на другую сторону, и вам необходимо, чтобы индуктивность и сопротивление не увеличились, используйте несколько переходов.

Большие переходы имеют более низкое сопротивление. Это особенно полезно для конденсаторов фильтров и узлов с высокими токами. Используйте калькулятор размера переходов.

Использование печатной платы в качестве радиатора

Поместите дополнительную медь вокруг компонента поверхностного монтажа, чтобы обеспечить дополнительную площадь поверхности для более эффективного рассеивания тепла. В технических описаниях некоторых компонентов (особенно у силовых диодов, силовых MOSFET транзисторов, стабилизаторов напряжения) есть рекомендации по использованию поверхности печатных плат в качестве радиаторов.

Использование печатной платы в качестве радиатора

Тепловые переходы

Переходы можно использовать для отвода тепла с одной стороны печатной платы на другую сторону. Это особенно полезно, когда печатная плата установлена на радиаторе или на шасси, которое может дополнительно рассеять тепло.

Большие переходы переносят тепло более эффективно, чем небольшие переходы. Несколько переходов переносят тепло и снижают рабочую температуру компонентов более эффективно, чем один переход.

Более низкие рабочие температуры способствуют повышению надежности.

Тепловые переходы

Тепловые барьеры

Тепловой барьер – это выполнение соединений между контактной площадкой компонента и проводником или заливкой, которое облегчает пайку. Эти соединения делаются короткими, чтобы уменьшить влияние на электрическое сопротивление.

Если на выводах компонента тепловые барьеры не используются, то температура компонента будет ниже благодаря лучшему тепловому соединению с проводниками или заливками, которые могут рассеивать тепло, но при этом компонент будет труднее припаять или отпаять.

Тепловые барьеры

Расстояние между проводниками и монтажными отверстиями

Оставляйте место между монтажными отверстиями и медными дорожками или заливками; это поможет предотвратить опасность короткого замыкания. Паяльная маска не считается надежным изолятором, поэтому следите за расстоянием между медью и любыми крепежными деталями.

Расстояние между проводниками и монтажными отверстиями

Компоненты, чувствительные к нагреву

Держите компоненты, чувствительные к нагревы, подальше от компонентов, которые выделяют тепло. Примеры компонентов, чувствительных к теплу, включают в себя термопары и электролитические конденсаторы. Размещение термопар вблизи источников тепла может привести к бесполезности температурных измерений.

Размещение электролитических конденсаторов вблизи компонентов, выделяющих тепло, сократит срок их службы. Компоненты, которые генерируют тепло, могут включать в себя мостовые выпрямители, диоды, MOSFET транзисторы, индуктивности и резисторы. Выделяемое тепло зависит от тока, протекающего через компоненты.

Заключение

В данной статье рассмотрены некоторые основные практические советы по компоновке печатных плат, которые могут положительно повлиять на функциональность и надежность ваших разработок. Знаете еще какие-либо советы и трюки? Оставляйте их в комментариях!

Оригинал статьи:

  • David Knight. Practical PCB Layout Tips Every Designer Needs to Know

Источник: https://radioprog.ru/post/256

Power over Ethernet (PoE). Активный PoE, пассивный PoE. » Ай-Ти-Тек

Power over Ethernet (PoE). Активный PoE, пассивный PoE.

Немного теории.

Power over Ethernet (PoE) — технология, позволяющая передавать удалённому устройству электрическую энергию вместе с данными, через стандартную витую пару в сети Ethernet, описана стандартами IEEE 802.3af-2003 и IEEE 802.3at-2009.

Согласно стандарту IEEE 802.3af, обеспечивается постоянный ток до 400 мА с номинальным напряжением 48 В (от 36 до 57 В) через две пары проводников в четырёхпарном кабеле для обеспечения максимальной мощности 15,4 Вт.

Стандарт IEEE 802.3at-2009, известный также как PoE+ или PoE plus, предусматривает подачу мощности до 25,5 Вт. Этот стандарт запрещает устройству-потребителю получать питание по всем четырём парам Ethernet-кабеля одновременно.

Остальную теорию можно найти в wiki. А дальше я сведу в единое теорию, русскую душу, и горький опыт.

PoE оборудование  можно разделить на три части:

  • PoE потребители (PoE powered device).
  • PoE источники (PoE power sourcing equipment ).
  • PoE адаптеры (PoE supplier adapter , PoE receiver adapter).

PoE потребители (powered device)
Это сетевые устройства, питание которых, осуществляется по тому же кабелю (витая пара), что и передача данных (ip камера, точка доступа, сплитер, коммутатор…), полностью соответствующие стандартам PoE 802.3af и 802.3at.

Читайте также:  Интерфейс 1-wire

PoE источники ( power sourcing )
Устройства (коммутатор, инжектор) полностью соответствующие стандартам PoE 802.3af и 802.

3at  в соответствие, с которым PoE источник подает напряжение в потребителю в зависимости от того является ли нагрузка PoE потребителем, т.е.

может ли устройство подключенное к источнику, питаться от этого источника, если да, то в кабель подается питание. PoE источники полностью соблюдающие стандарт PoE 802.3af и 802.3at часто называют активные PoE источники.

PoEадаптеры.

Бывают двух типов: питающие (инжектор) и принимающий (сплитер)

Питающие PoE адаптеры (PoE supplier adapter)

Питающий POE адаптер (инжектор) представляет собой комплект блока питания и устройство спряжения: шнур или блок. Отличие блока от шнура в том что шнур не имеет гальванической развязки и системы защиты в отличие от блока.

Пример шнура.

Пример блока (инжектора).

Питающие  PoE адаптеры частично соответствуют стандартам PoE 802.3af и 802.3at , минуя первые стадии протокола PoE выдают напряжение 48V, вне зависимости от того поддерживает ли потребитель питание PoE или нет. Питающие PoE адаптеры часто называют пассивные PoE источники (пассивные PoE инжекторы).

Принимающие POE адаптеры (POE receiver adapter)

Принимающий POE адаптер (сплитер) так же как и питающий может быть двух видов: шнур или блок, и используются для питания обычных сетевых устройств (не являющихся POE потребителями ) по витой паре. Используя POE адаптеры можно запитать любое устройство без дополнительного кабеля питания по витой паре.

Пример шнура.

Пример блока.

Принимающие POE адаптеры так же как и питающие  частично соответствуют стандартам PoE 802.3af и 802.3at, они не умеют “говорить” источнику о том, что они являются потребителями. Исходя из этого подключив такой адаптер к источнику мы не получим от него напряжения.

Отличие шнура от блока в том, что шнур только разделяет приходящие данные и питание по витой паре на данные и питание в два разных конца кабеля, а в блоках присутствует стабилизатор, который понижает напряжение  до 12В (иногда есть переключатель на несколько вариантов напряжения).

Принимающие PoE адаптеры часто называют пассивные PoE потребители (пассивные PoE сплитеры)

Подытожим:

  • PoE потребители: устройства, которые в соответствии стандартам IEEE 802.3af-2003 и IEEE 802.3at-2009, могут получать питание по тому же кабелю, по которому передается сигнал (витая пара) без дополнительного оборудования ( умеющие “сообщать” PoE источнику о том, что они умеют сами разделять сигнал и напряжение)
  • PoE источники: устройства, которые в соответствии стандартам IEEE 802.3af-2003 и IEEE 802.3at-2009, могут подавать питание на PoE потребители по тому же кабелю, по которому передается сигнал (витая пара) без дополнительного оборудования, умеющие различать, является ли подключенное к порту устройствоPoE потребителем или нет.
  • PoE адаптеры: устройства, которые частично соответствуют стандартам PoE 802.3af и 802.3at и могут объединить сигнал с коммутатора и напряжение с блока питания (инжектор) для передачи по одному кабелю (витая пара) на входе, и разделить на выходе кабеля (сплитер) на сигнал и напряжение.

Можно обозначить PoE потребители и PoE источники как активное оборудование (активное PoE или active PoE ), а PoE адаптеры, как пассивное (пассивное PoE или passive PoE).

У стандарта IEEE 802.3af-2003 существует два типа передачи напряжения PoE-A и PoE-B.

Как видно (в сети 10/100Base-T) при типе – В подача напряжения осуществляется по двум свободным парам, при типе – А подается фантомное питание по тем же парам, что и сигнал.

Обещал добавить русской души? Добавляю. В большинстве источников (сайтов по продажам PoE IP устройств) тип В позиционируется как passive PoE. Почему? Сложно сказать, наверно его приравняли к пассивным PoE из за передачи питания как и в пассивных PoE адаптерах по  двум отдельным парам.

Но как мы видим это не так. Коммутатор D-Link  DGS-1008P и маршрутизатор Mikrotik RouterBOARD 2011UiAS-2HnD-IN оба активные, только у первого подача питания происходит по типу А, а у второго по типу В.

Так же камеры SVplus SVIP-422P и Ubiquiti AirCam Mini, первые принимают питание по типу А, вторые по типу В

Источник: http://it-tek.ru/power-over-ethernet-poe.html

Что такое PoE в камерах видеонаблюдения

Наверняка, Вы не раз обращали внимание, что у некоторых ip камер для видеонаблюдения в характеристиках указана аббревиатура PoE. Давайте разберемся, что означают эти буквы.

PoE (Power over Ethernet) – технология, которая позволяет одновременно питать удаленное устройство и обмениваться с ним данными посредством кабеля «витая пара». Сферы применения этой технологии: ip-камеры видеонаблюдения, ip-телефония, точки доступа беспроводных сетей, сетевые концентраторы и другие устройства.

Основное преимущество заключается в отсутствии потребности протяжки отдельного силового кабеля до устройства. Один кабель «витая пара» все решит. Удобно, не правда ли? (статьи: виды витой пары и производители витой пары)

PoE бывает 2х видов:

1. Активное («умное») (IEEE 802.3af – мощность 15.4 Вт; IEEE  802.3at – мощность 30 Вт (для поворотных PTZ камер).

Основные плюсы и минусы:

более высокая цена оборудования.

+ согласованное питание между источником и потребителем происходит автоматически за доли секунд.

+ гарантированная передача требуемого напряжения на 100м. Если расстояние до камеры, например, 200 или 300 метров, тогда проблема решиться с помощью PoE-удлинителей.

+ можно управлять и контролировать питание с помощь управляемых PoE-коммутаторов (ссылка на каталог) и инжекторов. Например, настроить автоматическое включение и выключение подачи питания по расписанию.

2. Пассивное (передача электроэнергии идет не по тем же жилам, что и данные, а просто по свободным).

Основные плюсы и минусы:

нет согласования подачи напряжения между источником и потребителем (не безопасно).

нет гарантии передачи требуемого напряжения на расстояния до 100м.

передача энергии идет только по: 4 (синий), 5 (бело-синий), 7 (бело-коричневый), 8 (коричневый) жилам.

+ более дешевая модель.

Если говорить в целом про PoE в камерах видеонаблюдения, то сама по себе технология работает без сбоев и проблем. К минусам можно отнести дополнительные финансовые траты. Ведь для работы потребуется Poe коммутатор или инжектор. Также, ip видеокамера должна иметь на борту PoE модуль, повышающий стоимость устройства на 5-10% и выше.

Источник: https://rucam-video.ru/baza_znanij/chto-takoe-poe-v-kamerah-videonablyudeniya.html

FAQ по PoE, часть 2

Первая часть здесь.

Сегодня мы разберем:

Стандарты и типы PoE

Технология PoE на данный момент существует в нескольких, кардинально отличающихся видах. Почему так произошло?

К тому времени, как ребята из IEEE решили стандартизировать технологию, а произошло это не сразу после ее появления, некоторые корпорации уже изобрели свои собственные реализации PoE. Cisco, к примеру, еще в 2000 году представила питание устройств по витой паре.

Да и после принятия официальных стандартов IEEE 802.3af в 2003 году, IEEE 802.3at в 2009 году многие производители внедряют свои собственные способы PoE. В основном, потому что реализация полноценных стандартов 802.3af, 802.3at – это сложно и дорого, а потребителям часто нужны модели эконом-класса.

В итоге на данный момент PoE существует в нескольких вариантах:

  • по стандарту 802.3af,
  • по стандарту 802.3at,
  • по фирменным частным стандартам, из которых наиболее известен Passive PoE.
Читайте также:  Зарядное устройство из импульсного бп

Питание по витой паре согласно стандартам 802.3af, 802.3at называют активным PoE, питание, реализованное по технологии Passive PoE – пассивным. 

Реализация питания по витой паре в устройствах может различаться по типу распиновки. А также, в зависимости от напряжения, подаваемого на порт, существует несколько классов PoE.

Все эти данные должны быть указаны в паспорте производителя и помогают правильно подобрать оборудование для проекта.

Стандарты IEEE 802.3af, 802.3at – активное PoE

Главное преимущество PoE-источников, которые поддерживают эти стандарты, это интеллектуальная схема работы. Она позволяет избежать порчи оборудования, продлить срок его службы, сэкономить потребляемую энергию.

Прежде чем подать питание на подключенное устройство, активный PoE-источник (коммутатор или адаптер) стандарта 802.3af/at проводит согласование с ним и устанавливает:

  1. Поддерживает ли подключенное устройство технологию питания по витой паре. Если нет, электричество по сетевому кабелю подаваться не будет.
  2. Какое напряжение необходимо устройству. PoE-источник установит его класс питания и подаст соответствующее напряжение на порт.
  3. Включено ли вообще устройство (потребляет ли оно электроэнергию). Если нет, подача питания по кабелю прекращается.
  4. Не произошла ли перегрузка питаемого устройства. Если да, подача питания прекращается.

Параметры

 Характеристика  Стандарт 802.3af  Стандарт 802.

3at (PoE+, PoE plus)

Диапазон напряжения постоянного тока на питаемом устройстве от 36 до 57 V (номинальное 48V) от 42,5 до 57 V
Диапазон напряжения, выдаваемого источником от 44 до 57 V от 50 до 57 V
Максимальная мощность PoE-источника 15,4 Вт 30 Вт
Максимальная мощность, получаемая PoE-потребителем 12,95 Вт 25,50 Вт
Максимальный ток 350 mA 600 mA
Максимальное сопротивление кабеля 20 Ом (для cat.3) 12,5 Ом (для cat.5)
Классы питания 0-3 0-4

Классы питания

Самым распространенным является 1 класс питания.

Класс Стандарт Мощность на порт, Вт  Мощность на устройство, Вт 
802.3af/802.3at 15,4 0,44 – 12,95
802.3af/802.3at 4,5 0,44 – 3,84
802.3af/802.3at 7 3,84 – 6,49
802.3af/802.3at 15,4 6,49 – 12,95
802.3at 30 12,95 – 25,5

Passive PoE

Этот тип PoE – удешевленный аналог международных стандартов питания по витой паре. Как мы уже говорили выше, полноценная реализация 802.3af/802.3at сложна и повышает стоимость устройства. Поэтому производители сетевого оборудования эконом-сегмента используют вместо них в своей продукции пассивное питание по витой паре.

Его особенность в том, что источник Passive PoE не опрашивает питаемое устройство и не согласовывает мощность. По свободным проводникам витой пары просто подается постоянное напряжение. Поэтому, если соединить источник PoE и потребитель, несовместимые друг с другом, оборудование может сгореть: сразу или через некоторое время, в результате постоянного перегрева и подгорания плат.

Некоторые производители дополняют технологию Passive PoE полезными функциями. Например, PoE out в устройствах MikroTik способно определять, подключено ли к питаемому порту устройство, выявлять, нет ли перегрузки или короткого замыкания.

Кроме того, функциями PoE на большинстве устройств MikroTik можно управлять: включать, отключать их на портах, менять режим и т. п.

Речь, конечно идет не о простеньких PoE-шнурах, а о реализации PoE в роутерах, коммутаторах и другом оборудовании производителя.

Источники Passive PoE довольно широко варьируются по напряжению, мощности, силе тока. Чаще всего производители выпускают их под свое оборудование, поэтому в каждом отдельном случае нужно подбирать PoE-источник под конкретные потребности. 

Типы распиновки

Для стандарта 802.3af

Тип А. И электричество, и данные подаются по жилам 1, 2, 3, 6. Жилы 5, 7, 8 не используются.

Тип B. Для подачи электропитания используются жилы 4, 5, 7, 8. Данные передаются по остальным.

Для стандарта 802.3at

Применяется только тип B.  Использование распиновки типа A запрещено стандартом.

Для Passive PoE:

В большинстве случаев подача электропитания осуществляется по проводникам 4, 5, 7, 8 (как в типе B стандарта 802.3af). 

(картинка увеличивается по клику).

Существует также распиновка по третьему типу, когда для подачи питания задействуются все жилы стандартного четырехпарного кабеля, но она встречается реже, обычно в фирменных реализациях PoE, например, UPOE от Cisco.

Если с обеих сторон сети вы устанавливаете оборудование с поддержкой стандартов 802.3af/802.3at, то тип распиновки, фактически не имеет значения, так как устройство-потребитель PoE по стандарту может работать с любой из них. Однако если речь идет о совмещении оборудования разных стандартов, это может быть важным.

Кабель для PoE

От качества кабеля напрямую зависит качество PoE, и то, на какую расстояние его можно провести. Витую пару необходимо подбирать:

  • четырехпарную, не ниже cat.5e,
  • медную, а не омедненную (не биметалл),
  • с толщиной проводников не менее 0,51 мм (24 AWG),
  • с сопротивлением проводников не выше 9,38 Ом/100 м (более высокие значения способствуют большей потери мощности в кабеле),
  • хорошего производителя.

Отлично подойдут для линка с PoE, к примеру:

Длина PoE

Согласно стандартов 802.3af и 802.3at длина кабеля для PoE заявляется равной 100 метрам. Однако на практике максимальная длина витой пары PoE зависит от многих факторов, в том числе заранее неизвестных:

  • сечения проводников,
  • металла проводников,
  • количества изгибов на линии,
  • наводок, неравномерных характеристик витой пары, перегибов кабеля и пр.

Со скидкой на перегибы и прочее максимальная длина кабеля PoE желательна не более 75 метров. Однако с действительно качественным кабелем, того же Одескабель, к примеру, можно сделать и больший пролет.

Если же мы говорим о Passive PoE, то здесь длина может быть меньше, вплоть до 30-60 метров. Расчет линии надо проводить с учетом:

  • какое напряжение нужно питаемому устройству (в том числе при пиковой нагрузке),
  • какое напряжение выдает источник,
  • каково сопротивление витой пары и, соответственно, каковы будут потери напряжения на линии.

При расчете бюджета PoE нужно:

  • Посчитать общую мощность всех потребителей PoE на линии. Подсчет необходимо производить по пиковой нагрузке, с учетом все работающих модулей оборудования.
  • Соответственно мощности потребителей подобрать PoE-источник, обратив внимание на мощность отдельных портов (какое устройство к какому порту вы будете подключать?) и суммарную мощность источника (не превышает ли ее общая мощность потребителей?) При этом желательно, чтобы при расчете мощность PoE-источника (коммутатора, роутера) не использовалась более чем на 75% (закладываем резерв). Если линия планирует использоваться не один год, нужно понимать. что со временем выдаваемая источником PoE мощность будет снижаться, потери могут составлять до 10% в год.
  • Просчитать потери мощности от источника до потребителя. Главный фактор, от которого они зависят – это сопротивление проводников. Помимо значений по умолчанию, необходимо взять в расчет также и то, что сопротивление проводника повышается при нагреве, а значит, если кабель проложен в помещении с повышенной температурой, или находится под воздействием солнечных лучей, устройство на конце линии будет получать гораздо меньшую мощность, чем в теории.

Надеемся, что информация была вам полезной 🙂

Статья может со временем дополняться новыми сведениями.

Источник: https://lantorg.com/article/faq-po-poe-chast-2

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector