Для детального изучения PoE рассмотрим схему питаемого устройства (PD) на дискретных элементах. Такой вариант особенно актуален, поскольку множество IP-камер, точек доступа и VoIP-телефонов удобно запитывать напрямую по витой паре.
Сокращения
- PoE – Power over Ethernet (питание по Ethernet)
- PD – Powered Device (питаемое устройство)
- IP – Internet Protocol (сетевое устройство с собственным IP-адресом)
- PSE – Power Sourcing Equipment (источник питания)
- ICL – ток классификации (Classification Current)
- КПД – коэффициент полезного действия
- MOSFET – полевой транзистор с изолированным затвором
Этапы PoE PD
Стандарт PoE требует от PD трёх последовательных функций: обнаружения, классификации и подключения.
Обнаружение
При подаче 2,5–10 В PSE определяет наличие PD по току через резистор R31 (~25 кОм), тем самым удостоверяясь в совместимости с PoE.
Классификация
При напряжении 14,5–20,5 В PSE измеряет ток ICL, который задаёт резистор R34:
| Класс | R34, Ом |
|---|---|
| 1 | 133 |
| 2 | 68,9 |
| 3 | 45,3 |
| 4 | 30,9 |
Для класса 0 можно опустить компоненты R32–R35, Q31–Q34, VR31 и U31. Тогда ICL определяется лишь резистором R31 (24,9 кОм), что упрощает конструкцию.
Принцип работы
R31 формирует необходимое сопротивление для этапа обнаружения. Зенер VR31 блокирует цепь классификации при входном напряжении ниже 11 В, предотвращая ложный запуск. Узел Q32–Q31–R32 генерирует опорный ток 350 мкА, стабилизируемый резистором R33 и VBE Q31. Транзистор Q33 совместно с микросхемой U31 создаёт источник классификационного тока, согласующийся с R34 и внутренним опорным 1,24 В. При достижении около 28 В VR32 открывается, отключая Q34 цепь классификации, а Q35 подключает нагрузку к PSE. В качестве Q35 возможны как биполярный транзистор, так и MOSFET: первый дешевле, второй повышает КПД.
После успешного подключения классификационная схема отключается; R31 остаётся в цепи, потребляя примерно 130 мВт.
