はじめてのPoE

PoE

PoEとはPower over Ethernetの略でLANケーブルをそのまま使用して、電力の供給が可能な規格です。Wi-Fiルータやネットワークカメラなどで使用されています。
最長で100mのLANケーブルを使用することができます。

PoEは規格としてIEEE802.3afによって制定され、その後、IEEE802.3at/IEEE802.3btと規格が拡充されました。
IEEE802.3btでは最大で90Wまで供給可能となっています。
規格によって最大で供給可能な電力は異なりますが、後方互換性があります。

PoEはPSE(Power Sourcing Equipment)とPD(Power Device)で構成されており、それぞれ、PSEが給電側、PDが受電側です。
Ethernetの規格をそのまま使用するため、2ペアセット、もしくは4ペアセットで電力を供給します。

Class

PoEでは供給、または消費可能な最大電力をそれぞれClassとして定義しています。
PSEとPD間で供給可能な電力を決定しているため、Class 8を使用するためには、PD、PSEともにClass 8の条件を満たす必要があります。
また、Class 5以上では4ペアセットでの接続が必要です。

PoEでは使用可能なLANケーブルにも制約があり、最低でもCat3、Class8を使用するためにはケーブルはCat5e以上のLANケーブルが必要になります。

Detection

PoEに対応していない機器に対して電力を供給しないよう、接続された機器がPoEに対応しているか検出する機能があります。
PoE非対応の機器を破壊しないよう、検出期間中にPSEは30Vを超える電圧、もしくは5mAを超える電流を流すことはできません。

検出するためには、PDの抵抗値が23.7k~26.3kΩである必要があります。この抵抗値は電圧と電流の差動から求める必要があり、実抵抗とは異なるためシステムでの確認が必要になります。

Signature

PDとPSEの接続にはSingle SignatureとDual Signatureの2種類があります。
現在接続されている回路がどちらに該当するのか検出する必要があります。

Single Signatureでは1つのPDに対して1つの電源で接続されます。
Detectionが問題なければそのまま4ペアでの給電ができます。

Ethernet alliance 技術資料より引用

Dual SignatureではPDが2つあり、それぞれの電源で接続されます。
Dual Signatureの場合はそれぞれのペアセットでTypeが3/4と判断されれば4ペアでの給電ができます。
もしくは2ペアでの給電時にてもう片方の2ペアでSignatureが検出される必要があります。

Ethernet alliance 技術資料より引用

まとめ

今回はPoEの規格の基礎となる箇所について説明しました。
実際にPoEを用いた設計をする場合には、ハンドシェイクと呼ばれるイベントや突入電流に対する規定などさまざまな要件がございますので、ethernet allianceが発行している規格書をご確認ください。
100mと非常に長いLANケーブルが接続されることもあり、PSEとPD両方で絶縁電源を使用することが一般的です。