高電力PoE「802.3bt」について知っておきたいこと：供給電力が増加した新規格（2/3 ページ）

2018年9月に標準化委員会で承認された、新しいPoE（Power over Ethernet）規格「IEEE 802.bt」について、設計者が知っておきたい基本事項を紹介する。

[Riley Beck（ON Semiconductor），EDN Japan]

Autoclass機能

　802.3btのセクション145.8.8.2には、Autoclass（自動分類）と呼ばれる、物理層を分類するオプションの拡張機能があります。この機能をイネーブルにすると、PSEは接続されたPDが実際に消費する最大電力を決定します。Autoclassは、シングルシグネチャPDに対してのみ定義されます（シングルシグネチャの定義については次のセクションを参照）。

　PSEがAutoclassを実装している場合、pd_autoclassがTRUEの間にPOWER_ONになると、P_Autoclassを測定します。本稿の「802.2btのワーストケース例」というタイトルのセクションを参照してください。これはPDに送出する電力が所望のフルパワーに達しない場合について説明しています。Autoclassがイネーブルの場合、この状況を修正できます。

シングルシグネチャ／デュアルシグネチャ

　802.3btには、シングルシグネチャとデュアルシグネチャと呼ばれる2種類の新しいPDトポロジーが導入されています。シングルシグネチャPDは両ペア間で同じ分類シグネチャMaintain Power Signature（MPS：電力維持シグネチャ）と検出シグネチャを備えています。デュアルシグネチャPDは両ペアで独立した異なるシグネチャを備えています。802.3bt規格では、新しく追加されたConnection Check（接続チェック）機能により、シングルシグネチャPDおよびデュアルシグネチャPD接続の違いを認識する機能を実現しています。

　このトポロジーでは2つの異なるペアが必要なため、デュアルシグネチャPDには、2つの並列のPDインタフェースが必要となります。各PSEからの電力は、各PDインタフェースの後で合計されます。ただしこれは、よりコストがかかるソリューションで、シングルシグネチャ・ソリューションを選択すれば、コストは半分に抑えられます。デュアルシグネチャPDの例としては、片方のペアはカメラに、別のペアがヒーターやズーム用モーターに接続されている監視カメラが考えられます。

　PD側には通常、PSEからの各データペアにトランス（ギガビットイーサネットについては図1を参照。V_pd,Bは10/100Base-T用でも可能）、アクティブブリッジ整流器、802.3bt PDインタフェースコントローラーおよび、DC-DCコンバーターが必要です。ショットキーダイオード、抵抗、コンデンサーも、PDに追加する場合があります。

図1：オン・セミコンダクターのブリッジ整流器「FDMQ8205A」とIEEE 802.3bt対応PoE-PDインタフェースコントローラー「NCP1096」を使用した、802.3btのPD側アプリケーションの回路図 （クリックで拡大）

　図2はタイプ4、クラス8のPDが71.3Wという最大電力を消費する可能性があることを示しています。PSEの許容最低電圧52Vでサポートできるワーストケースチャンネル抵抗である6.25Ωの場合、1.73Aの電流がケーブルに流れます。

図2：71.3Wの一定電力（クラス8）を消費する負荷となる6.25Ωのワーストケースチャンネル抵抗。1.73Aすなわち導体（銅線）1本当たり0.433Aの電流は、規格に準拠したシステムに流すことができる最大公称電流となる （クリックで拡大）