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PoEスイッチの給電動作原理・トラブルシューティングを説明

Migelle

翻訳者 ともや
2022年4月19日 に投稿された

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 近年、PoE電源技術の発展はますます強くなっていきます。IP電話、IPカメラ、無線LANアクセスポイントまたPoE照明などのデバイスが電源ケーブルが不必要になったため、同じイーサネットケーブルで電力とデータを受け取ることができます。したがって、PoEパワーサプライは電源装置の設置と配備の簡単、省エネ、安全など一連の利点を持っています。この文章では、PoE対応デバイス、給電の動作原理また最も心配している問題を詳細に説明します。

目次

PoE対応デバイス

PoE規格

PoE給電の動作原理

トラブルシューティング

PoE対応デバイス

 PoEはPower Over Ethernetの略語で、LANケーブルを経由して、データ通信と同時に電力を供給することができます。PoE技術は既存のネットワークの通常の動作を保証する同時に、最小限にコストを抑えます。

 PoE対応デバイスは給電装置と受電装置2つの部分で構成されています。

 給電装置(PSE):イーサネットケーブルで電力を供給できるデバイスです。例えば、PoEをサポートするインジェクター、メディアコンバーター、PoE対応スイッチなどです。

 受電装置(PD):受電デバイスのことです。例えば、IP電話、防犯カメラ、無線LANアクセスポイントなどです。

PoE規格

PoEネットワークスイッチ(商品詳細)は、さまざまなPoE規格に基づいて給電機器(PSE)が受電装置(PD)に電力を供給できます。次の表に、既存のPoE規格と対応するPoE電源値を示します。

      
IEEE 802.3af IEEE 802.3at IEEE 802.3bt
テゴリー PoE PoE+ PoE++
PDで利用可能な電力 12.95W 25.5W 51W 71W
最大 PSEが提供する電力 15.4W 30.0W 60.0W 100.0W
電力線ペアの数 2 2 4
サポートのケーブル Cat3以上 Cat5以上 Cat5以上
最大伝送距離 100m 100m 100m

PoE給電の動作原理

動作プロセス

 給電機器(PSE)はイーサネットケーブルを通じて、 自動的に受電機器(PD)を検索、検出、分類し、PDにDC電力を供給することができます。

step1-PDの検出

 PDを検出するために、PSEはEthernet機器を接続すると、2.8~10Vの範囲で2つの異なる電圧を印加し、電流を測定します。検出されるため、PDは内部に25kΩの抵抗を内蔵しています。25kΩに対応する電流値が検出されたとき、PDであるとPSEは判断できます。

step2-電力の分類

電力クラスは給電機器(PSE)から受電機器(PD)にどの程度の電力を供給できるのかを規定しています。次の表はIEEE802.3af規格のPoE機器は電力クラス0〜3の電力供給が可能で、IEEE802.3at規格のPoE機器は電力クラス4の電力供給が可能ということを表しています。

クラス 用途
PSE出力電力(W)
PD入力電力(W)
0 デフォルト
15.4 W 0.44~12.95 W
1 オプション
4.0 W
0.44~3.84 W
2 オプション
7.0 W
0.44~3.84 W
3 オプション
15.4 W
6.49~12.95 W
4 オプション: IEEE 802.3atのみ
30 W
6.49~12.95 W

step3-給電開始

 電力クラスを決定した後、15マイクロ秒未満でPoEスイッチがPDに低電圧を供給し始め、最終的に最大48V DCに上昇します。

step4-DC電力の供給

 電圧が48Vに達すると、PoEスイッチはPDに安定した信頼できる48V DC電力を供給します。

給電モード

 IEEE802.3afとIEEE802.3at 規格に基づいて、Alternative AとAlternative Bの2種類の給電モードがあります。

モード A

 8本の絶縁被覆付き銅線が2本ずつ撚り合わされて、1本のLANケーブルを構成します。

この画像では、イーサネットケーブルのデータ線(1/2/3/6ピン)を使用してデータを伝送する同時に給電します。残りの4/5/7/8ピンは使われません。ライン対の極性は、チップベンダの指定によって正(positive)または負(Negative)が決まります。

モード B

この画像ではイーサネットケーブルの4/5/7/8ピンを使用して給電をしています。1/2/3/6ピンはデータを伝送します。4と5が正(Positive)、7と8が負(Negative)です。

 受電機器(PD)は、AlternativeA、B両方の給電方式に対応するように設計されることにより、PSEの給電方式を意識しなくてもPoE機能が使用できます。詳しく「アクティブとパッシブPoEスイッチ:どちらを選びますか?」という文章を見てください。

トラブルシューティング

PoEスイッチは、次の状況が発生された場合、電力供給を遮断してください。

 ・受電装置(PD)が削除される場合

 ・PDの電力消費が過負荷または短絡している場合

 ・PDの総消費電力がPoE電源スイッチの電力バジェットを超えている場合 

PoEシステムの電源が切れたら、トラブルシューティングの手順:

 ・PoEスイッチに接続する前に、受電装置がPoEをサポートしていることを確認してください。

 ・受電装置のPoEワット数が最大値を超えないようにしてください。

 ・接続されているすべての必要なPDの合計ワット数が、スイッチが供給できる電力量を超えないようにしてください。

 ・PSEとPD間の電力モードの互換性を確認してください。

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