Power over Ethernet (PoE) mengangkut daya DC jarak pendek (hingga 100 meter) melintasi kabel Ethernet antara Peralatan Sumber Daya (PSE) dan Perangkat Bertenaga (PD).
[Catatan Editor:Kenyamanan pengiriman daya dan data melalui kabel yang sama sangat menarik, dan sama seperti USB telah menjadi sumber daya yang ada di mana-mana untuk banyak perangkat konsumen, Power over Ethernet (PoE) membawa banyak manfaat untuk komersial dan industri aplikasi. Artikel sebelumnya dalam seri dua bagian ini menjelaskan peran PoE dalam beberapa aplikasi tersebut. ]
Menurut National Fire Protection Association (NFPA), penyebab utama ketiga kebakaran komersial di Amerika Serikat adalah Peralatan Listrik dan Pencahayaan. Akar penyebabnya biasanya adalah kabel yang lama atau rusak, sirkuit kelebihan beban, sambungan longgar, sekering yang rusak, beban listrik yang tidak seimbang, dan banyak masalah listrik atau penerangan lainnya. Hal ini dapat menyebabkan panas berlebih, menghasilkan percikan api yang pada akhirnya dapat memicu kebakaran.
Daya listrik menyalurkan daya AC jarak jauh dan pendek melalui tiga kabel tembaga berinsulasi:aktif, netral, dan arde. Kabel hidup membawa perbedaan potensial bolak-balik (120 VAC, atau 230 VAC). Kawat netral melengkapi rangkaian dan dijaga pada atau dekat dengan potensial bumi, atau 0V. Kawat pembumian adalah kawat pengaman yang menghubungkan sirkuit jika terjadi gangguan. Singkatnya, bersama dengan sekering dan pemutus sirkuit, daya utama mendedikasikan 33% dari total tembaganya, kabel pembumian, untuk keselamatan.
Gambar 1:Penampang melintang kabel utama tembaga padat 2,5 mm2 (kiri), di samping kabel tembaga solid 23 AWG CAT6 (kanan) pada skala yang sama (Sumber:Ethernet Alliance)
Power over Ethernet (PoE) mengangkut daya DC jarak pendek (hingga 100 meter) melalui kabel Ethernet antara Power Sourcing Equipment (PSE) dan Powered Devices (PDs). Tergantung pada standar PoE, hingga delapan kabel tembaga digunakan untuk mengalirkan daya DC, termasuk jalur balik. Singkatnya, PoE tidak mendedikasikan tembaga apa pun untuk keselamatan. Secara filosofis dan arsitektural, standar PoE memindahkan kontrol keamanan dari tembaga (listrik) ke silikon. Ada dua manfaat di sini; silikon jauh lebih murah daripada tembaga, dan Anda dapat mengkodekan silikon. Anda tidak dapat mengkodekan tembaga.
Ethernet menggunakan konektor RJ45, yang memiliki delapan kontak. Ini dibagi menjadi empat pasangan diferensial (diff) (Gambar 2). Dalam jaringan 10BASE-T (10 Mbps) dan 100BASE-TX (100 Mbps), hanya dua dari empat pasangan diff yang tersedia yang digunakan untuk mentransfer data, yang menyisakan dua pasangan yang tidak digunakan. Dalam jaringan Gigabit Ethernet (1 Gbps), keempat pasangan berbeda digunakan untuk transfer data.
Memanfaatkan infrastruktur Ethernet 10/100/1000 yang ada, IEEE 802.3af (sekarang dikenal sebagai PoE), yang menyediakan 350 mA/pair, 57 V max, dan IEEE 802.3at, yang menyediakan 600 mA/pair, 57 V max (dikenal sebagai PoE 1) mengirimkan daya menggunakan pasangan yang tidak digunakan ini, menerapkan dua mode alternatif; Alternatif A atau B:
A. Alternatif A (PSE), atau Mode A (PD) mengangkut daya pada perbedaan. pasangan 2 dan 3
B. Alternatif B (PSE), atau Mode B (PD) mengangkut daya pada diff. pasangan 1 dan 4
Sementara itu, PoE 2, atau IEEE 802.3bt, beroperasi pada daya 4-pasangan dengan menggunakan keempat diff. pasang pada 960 mA/pasangan hingga maksimum 57. Ini mencapai 90 Watt pada PSE.
Gambar 2:Daya 2 pasang vs. daya 4 pasang
Ethernet Alliance selanjutnya membagi empat jenis menjadi delapan kelas yang berbeda, digambarkan pada Gambar 3. Untuk Power Sourcing Equipment (PSE), setiap kelas PoE 2 (5-8) adalah irisan 15 W sedangkan setiap kelas PoE 2 adalah 11 W slice untuk Powered Device (PD). Pemisahan kelas vs. jenis yang lebih halus mengoptimalkan efisiensi PSE multi-port untuk menyediakan berbagai daya ke PD yang terhubung, terutama karena jumlah port PSE yang terhubung bertambah.
Gambar 3:Klasifikasi IEEE 802.3bt
Penyediaan daya PoE antara PSE dan PD mengikuti lima fase berbeda, yang diilustrasikan di bawah dan di Gambar 4.
PSE berisi resistor Rsense secara seri dengan jalur arus balik untuk mengukur penurunan arus yang dilakukan oleh PD. Ada juga resistor tanda tangan pull-down 25k pada PD, yang digunakan untuk memberi tahu PSE tentang deteksi.
Gambar 4:Fase Penyediaan Daya PoE (Sumber:Ethernet Alliance)
Fase 1. Deteksi
Ketika PSE dan PD dihubungkan oleh kabel Ethernet, PD menyajikan resistor pull-down 25 kΩ (Gambar 4 kanan) ke PSE. PSE kemudian melakukan dua pengukuran arus dalam jendela 500 milidetik:
1) paksa V 2.8 V, dan ukur I
2) paksa V 10 V, dan ukur I
Dengan menghitung V / I, jika PSE mengukur dari 19 KΩ hingga 26,5 K, PSE dapat menerima deteksi sebagai valid. Jika tidak, PSE harus menolak deteksi. Manfaat melakukan pengukuran diferensial adalah kebisingan di sekitarnya (agresor) akan sama untuk setiap pengukuran dan oleh karena itu akan ditolak (penolakan mode umum).
Tahap 2. Klasifikasi
Selama Tahap Klasifikasi, PD mengumumkan tanda tangan kelas yang diminta, atau persyaratan daya, ke PSE. Tahap Klasifikasi dibagi menjadi lima peristiwa kelas atau slot waktu, seperti yang digambarkan pada Gambar 5.
1) Tanda Tangan Kelas 0:1 mA hingga 4 mA
2) Tanda Tangan Kelas 1:9 mA hingga 12 mA
3) Tanda Tangan Kelas 2:17 mA hingga 20 mA
4) Tanda Tangan Kelas 3:26 mA hingga 30 mA
5) Tanda Tangan Kelas 4:36 mA hingga 44 mA
Gambar 5. Tanda Tangan Kelas Diproduksi oleh PD
Gambar ini menunjukkan Tanda Tangan Kelas (baris) mana yang diperlukan selama setiap Acara Kelas (kolom), untuk mengidentifikasi kelas PD (1 – 8). Misalnya, PD Kelas 7 akan menyediakan 40 mA selama Peristiwa Kelas 1, 40 mA selama Peristiwa Kelas 2, dan 18 mA selama Peristiwa Kelas 3 hingga 5. PSE mengukur penurunan arus PD selama setiap peristiwa waktu untuk mempelajari Kelas PD.
PSE bertanggung jawab untuk memaksa tegangan yang digambarkan pada Gambar 6 di bawah, sedangkan PD bertanggung jawab untuk menenggelamkan hingga lima level arus yang berbeda yang disebut tanda tangan kelas.
Gambar 6:Tanda Tangan Kelas dan Level Saat Ini
Kelas otomatis
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5, acara Kelas 1 lebih panjang dari acara kelas lainnya. Ini unik untuk 802.3bt, dan tidak demikian dengan 802.3at atau 802.3af. Jika PD juga memenuhi 802.3bt, PD dapat mengubah ke tanda tangan kelas 0 (1 hingga 4 mA) 81 milidetik menjadi Peristiwa Kelas 1, yang menginformasikan PSE 802.3bt bahwa PD juga 802.3bt dan mendukung Autoclass.
Setelah PD menyala, PD memberikan daya maksimumnya selama ~1,2 detik. PSE mengukur daya PD, menambahkan beberapa margin, dan ini menjadi tingkat daya baru yang dioptimalkan yang disediakan oleh PSE.
Autoclass mengoptimalkan alokasi daya PSE. Misalnya, jika PD membutuhkan maksimum 65W selama operasi, PD akan mengidentifikasi dirinya sebagai kelas 8 ke PSE, untuk menjamin 65W di PD. Tanpa Autoclass, PSE akan mengalokasikan 90W, untuk memastikan PD mendapat 65W. Dengan Autoclass, PSE hanya dapat membaca 66,5 W (panjang kabel pendek), + margin 1,75 W =alokasi 68,25 W. Penghematan daya adalah 21,75 W, atau ~ 25%. Meskipun ini mungkin tidak tampak signifikan, jika sakelar PSE memiliki delapan port 802.3bt, Autoclass dapat mengoptimalkan setiap port (dengan berbagai panjang kabel) untuk penghematan efisiensi total potensial ratusan Watt.
Fase 3:Memulai
Selama Fase Startup, PSE bertanggung jawab untuk membatasi arus masuk hingga 450 mA untuk Kelas 1 hingga 4, dan 900 mA untuk Kelas 5 hingga 8.
Selama fase startup, PD bertanggung jawab untuk membatasi arus beban hingga 400 mA untuk Kelas 1 – 6, dan 800 mA untuk Kelas 7 – 8.
Fase 4-5:Operasi, Putus, dan MPS
Maintain Power Signature (MPS) adalah fungsi keep-live, di mana PD men-sink pulsa arus periodik dari PSE untuk menginformasikan PSE bahwa PD belum terputus. Jika PSE tidak menerima MPS dari PD setelah 400 milidetik, maka PSE harus memutuskan daya ke PD.
Gambar 7 menggambarkan diagram aplikasi khas 802.3bt untuk Powered Device (PD). Bergerak dari kiri ke kanan, AC transformer memasangkan data Ethernet 10/100/1000 ke prosesor terdekat. Penyearahan gelombang penuh dilakukan oleh GreenBridge™ 2, mengkonsumsi lebih sedikit daya daripada jembatan dioda silikon tradisional. NCP1095 dari ON Semiconductor ® (pin 7), menyajikan resistor pull down deteksi 25kΩ, sedangkan pin 2 dan 3 menentukan kebutuhan daya PD berdasarkan Kelas (nilai resistor), yang dikomunikasikan ke PSE selama peristiwa klasifikasi setelah pemasangan. Pin 6, 8, 9 dan 10 secara kolektif mengontrol arus masuk dan perlindungan arus lebih (OCP) dengan Rsense eksternal dan gerbang lulus. Komunikasi tiga bit ke prosesor pendamping dilakukan pada pin 13, 15 dan 16. Pin 14 pin PGO menginformasikan perangkat DCDC hilir saat output daya baik. Pin 4 memungkinkan NCP1095 untuk menyalakan dari suplai tambahan lokal, sementara pin 6 mengontrol Autoclass, fitur baru 802.3bt.
Gambar 7:Diagram Aplikasi 802.3bt
ON Semiconductor juga menawarkan pengontrol NCP1096, yang mengintegrasikan FET eksternal dan Rsense.
Sekering, pemutus sirkuit, dan kabel pembumian adalah instrumen yang relatif tumpul untuk mencegah kebakaran akibat listrik, terutama jika dibandingkan dengan fitur IEEE 802.3bt. Fitur power provisioning yang ditawarkannya, seperti Classification, Autoclass, inrush dan MPS, jauh lebih unggul. Misalnya, dengan listrik, hewan pengerat yang tersembunyi di dinding atau langit-langit dapat dengan mudah menyebabkan kebakaran listrik tanpa peringatan apa pun. Sebaliknya, jika PD tidak memberikan MPS ke PSE setiap 400 mdtk, PSE secara otomatis memutuskan daya ke PD.
Orang dapat dengan mudah membayangkan pengkodean PSE untuk menangkap pemutusan yang tidak direncanakan, yang memicu peringatan dini ke departemen TI, yang berpotensi mencegah peristiwa bencana seperti kebakaran gedung. Sementara itu, Classification dan Autoclass secara cerdas mengalokasikan daya yang tepat untuk beban yang dibutuhkan. Ini adalah cara yang sangat aman dan efisien untuk mendistribusikan daya. Seperti yang disebutkan sebelumnya, silikon jauh lebih murah daripada tembaga dan Anda dapat mengkodekan silikon, tetapi Anda tidak dapat mengkodekan tembaga.
>> Artikel ini awalnya diterbitkan di situs saudara kami, Power Berita Elektronik.
Konten Terkait:
Untuk lebih banyak Tertanam, berlangganan buletin email mingguan Tertanam.
Tertanam
Silicon Labs telah memperkenalkan portofolio power over Ethernet (PoE) lengkap yang mengurangi biaya dan kerumitan penambahan PoE 90-W ke peralatan sumber daya (PSE) dan perangkat bertenaga (PD). Portofolio PoE 90-W memenuhi standar IEEE 802.3bt, memperluas kemampuan titik akses nirkabel dan gateway
Sangat mudah untuk melupakan bahwa GaN masih merupakan teknologi yang relatif muda. Kami masih dalam beberapa generasi pertama pengembangan dengan banyak potensi untuk peningkatan dan penyempurnaan. Artikel ini melihat beberapa inovasi GaN di cakrawala dan memprediksi dampaknya pada pembangkit listr
Kebutuhan yang sangat umum adalah memilih catu daya AC-DC internal untuk produk akhir dalam kisaran beberapa hingga beberapa ratus watt. Di ujung bawah, alternatifnya bisa berupa pasokan eksternal atau adaptor tetapi di atas sekitar 100W adalah normal untuk memilih produk built-in sebagai modul yang
Komponen dan persediaan Arduino UNO × 1 Driver motor H-Bridge Ganda Instrumen Texas L293D (beli satu dengan pin panjang, bukan versi pemasangan permukaan yang ditunjukkan pada foto) × 1 Breadboard (generik) × 1 Konektor 9V ke Barrel Jack × 1 Fungsi Daya
