Tiêu chuẩn cung cấp điện PoE

PoE (Cấp nguồn qua Ethernet) đề cập đến "Nguồn điện Ethernet", một công nghệ cho phép cung cấp năng lượng điện cho các thiết bị mạng thông qua cáp Ethernet. Nó cho phép truyền đồng thời cả tín hiệu điện và dữ liệu, loại bỏ nhu cầu sử dụng cáp nguồn riêng cho các thiết bị. PoE cung cấp hiệu quả nguồn điện tập trung cho các thiết bị đầu cuối như điện thoại IP, AP không dây, bộ sạc thiết bị di động, đầu đọc thẻ, máy ảnh và hệ thống thu thập dữ liệu. Nó mang lại những ưu điểm về độ tin cậy cao, kết nối đơn giản và khả năng tương thích được tiêu chuẩn hóa.

Dựa trên việc liệu các thiết bị PoE có tuân thủ ba tiêu chuẩn PoE do Ủy ban Tiêu chuẩn IEEE ban hành hay không, các thiết bị PoE có thể được phân loại thành PoE tiêu chuẩn và PoE không{0}}tiêu chuẩn.

PoE tiêu chuẩn: Đề cập đến các thiết bị PoE tuân thủ ba tiêu chuẩn PoE do Ủy ban Tiêu chuẩn IEEE ban hành (tiêu chuẩn IEEE 802.3af, tiêu chuẩn IEEE 802.3at và tiêu chuẩn IEEE 802.3bt).

PoE không{0}}chuẩn: Đề cập đến các thiết bị PoE không tuân thủ ba tiêu chuẩn PoE do Ủy ban Tiêu chuẩn IEEE ban hành. Đây được coi là thiết bị PoE không{1}}chuẩn.

Tiêu chuẩn cung cấp điện PoE và thông số kỹ thuật

Công nghệ cung cấp điện	PoE	PoE+	PoE++	PoE+++
Tiêu chuẩn cung cấp điện	IEEE 802.3af	IEEE 802.3at	IEEE 802.3bt	IEEE 802.3bt
Khoảng cách cung cấp điện	100m	100m	100m	100m
Phân loại	0~3	0~4	0~6	0~8
Dòng điện tối đa	350mA	600mA	1200mA	1730mA
Điện áp đầu ra PSE	44V DC~57V DC	50V DC~57V DC	50V DC~57V DC	52V DC~57V DC
Công suất đầu ra tối đa PSE	Nhỏ hơn hoặc bằng 15,4W	Nhỏ hơn hoặc bằng 30W	Nhỏ hơn hoặc bằng 60W	Nhỏ hơn hoặc bằng 90W
Điện áp đầu vào PD	36V DC~57V DC	42,5V DC~57V DC	42,5V DC~57V DC	42,5V DC~57V DC
Công suất tối đa PD	12.95W	25.5W	51W	71.3W
Suy hao đường truyền tối đa	2.45W	4.5W	9W	18.7W
Yêu cầu về cáp	Không có yêu cầu đặc biệt	Cáp mạng CAT-5e trở lên	Cáp mạng CAT-5e trở lên	Cáp mạng CAT-5e trở lên
Cặp cáp điện	2	2	4	4

Các thành phần của hệ thống cấp nguồn PoE

Nguồn điện PoE: Bộ nguồn PoE cung cấp năng lượng cho toàn bộ hệ thống PoE. Số lượng PD được kết nối với PSE bị giới hạn bởi công suất nguồn của nguồn điện PoE. Dựa trên việc có thể cắm được hay không, bộ nguồn PoE được phân thành hai loại:-tích hợp và bên ngoài.
Thiết bị cung cấp điện (PSE): Điều này đề cập đến các thiết bị PoE cung cấp năng lượng cho PD thông qua Ethernet, cung cấp các chức năng như phát hiện, phân tích và quản lý năng lượng thông minh. Tùy thuộc vào việc tuân thủ các tiêu chuẩn IEEE, PSE được phân loại thành PSE tiêu chuẩn và PSE không{1}}tiêu chuẩn (ví dụ: bộ chuyển mạch PoE tiêu chuẩn và bộ chuyển mạch PoE không{4}}chuẩn).
Thiết bị được cấp nguồn (PD): Điều này đề cập đến thiết bị đầu cuối IP nhận nguồn từ PSE (ví dụ: điện thoại IP, AP không dây, camera mạng và các thiết bị được cấp nguồn khác). Dựa trên việc tuân thủ các tiêu chuẩn của IEEE, PD được phân loại thành PD tiêu chuẩn và PD không{3}}chuẩn.

Nguyên lý cấp nguồn PoE

Theo các tiêu chuẩn IEEE 802.3af, IEEE 802.3at và IEEE 802.3bt, trong một khung thời gian cụ thể, PSE phải hoàn thành việc phát hiện và phân loại thiết bị đầu cuối mạng được kết nối, sau đó quyết định xem có cấp nguồn cho thiết bị đó hay không và cung cấp bao nhiêu điện năng. Quy định này đảm bảo các thiết bị mạng không tương thích không bị hư hỏng do nguồn điện 48V. Do đó, các chức năng chính của PSE bao gồm phát hiện xem thiết bị tương thích (PD) có được kết nối hay ngắt kết nối khỏi hệ thống hay không, phân loại các yêu cầu về nguồn điện của PD và theo đó cung cấp nguồn điện thích hợp hoặc cắt nguồn điện.

Quy trình cấp nguồn PoE

Tình trạng	Chức năng	Bình luận
Phát hiện	Thiết bị PSE phát hiện sự hiện diện của thiết bị PD. PSE định kỳ xuất ra một điện áp giới hạn dòng điện thấp{1}}trên cổng để phát hiện các giá trị điện trở và điện dung của thiết bị PD, từ đó xác định xem PD có hiện diện hay không. Dải điện áp điển hình cho phát hiện này là 2,7V đến 10,1V và chu kỳ phát hiện là 2 giây.	PSE sẽ chỉ tiến hành bước tiếp theo nếu phát hiện thấy PD hợp lệ. Tiêu chí để phát hiện sự hiện diện của PD là: giá trị điện trở trong khoảng từ 19kΩ đến 26,5kΩ và giá trị điện dung không vượt quá 150nF.
Phân loại	PSE xác định mức tiêu thụ điện năng PD. Sau khi PSE phát hiện một PD hợp lệ, nó sẽ cung cấp điện áp từ 15V đến 20V cho PD và xác định cấp công suất của PD bằng cách đo dòng điện rút ra. Các cấp độ sức mạnh khác nhau tương ứng với các cấp độ sức mạnh khác nhau.	Phân loại mức công suất và bảng phân loại công suất được trình bày dưới đây.
Tăng sức mạnh	Sau khi PSE xác định loại công suất của PD, nó bắt đầu cấp nguồn cho thiết bị theo mức công suất tương ứng.	Thiết bị PSE bắt đầu cấp nguồn cho thiết bị PD từ điện áp thấp, tăng lên đến 48V DC. Quá trình này xảy ra trong khoảng thời gian khởi động (thường dưới 15μs).
Vận chuyển theo thời gian thực- Giao thức (RTP) &Nguồn Quản lý (PM)	Sau khi điện áp đạt 48V, PSE cung cấp nguồn DC 48V ổn định và đáng tin cậy cho thiết bị PD, đảm bảo mức tiêu thụ điện năng của PD không vượt quá công suất đầu ra tối đa của PSE.	Trong giai đoạn này, PSE liên tục giám sát việc ngắt kết nối PD trong khi cấp nguồn. Điện áp đầu ra: -48V.
Ngắt kết nối	Trong quá trình cấp nguồn, PSE liên tục theo dõi dòng điện đầu vào tới PD. Nếu mức tiêu thụ hiện tại của PD giảm xuống dưới ngưỡng tối thiểu hoặc tăng đột ngột-chẳng hạn như khi rút phích cắm thiết bị hoặc trong trường hợp quá tải nguồn PD, đoản mạch hoặc vượt quá khả năng cấp nguồn của PSE-PSE sẽ cắt nguồn và khởi động lại quá trình phát hiện.	Nếu PD bị ngắt kết nối, PSE sẽ nhanh chóng tắt điện áp đầu ra của cổng (thường trong vòng 300-400ms). Trạng thái cổng sau đó sẽ trở về trạng thái Phát hiện.