Coilcraft Integrierte Lösungen in einem Gehäuse

Coilcraft bietet ein umfangreiches Spektrum vorgefertigter magnetischer Standardkomponenten für alle PoE-Gerätetypen an, einschließlich Signalpfad-, PSE-, Midspan- und PD-Geräten mit Leistungen von 3 bis 150 W.

Wer ferngesteuerte Geräte über Entfernungen von bis zu 100 m mit Strom versorgen will, der greift zu Twisted-Pair-Ethernet-Kabeln und entscheidet sich für Power over Ethernet. Eingesetzt wird diese Technologie im Allgemeinen im IoT-Bereich, der Gebäudeautomatisierung und der industriellen Beleuchtung. Versorgt werden zumeist IP-Sicherheitskameras, drahtlose und Bluetooth-Zugangspunkte, Netzwerk-Router und -Repeater, VoIP-Telefone oder PDA-Ladesysteme.

Mit dem Einsatz von PoE wird die Installation separater Netzsteckdosen überflüssig. Zudem ist es möglich, viele Geräte von einem zentralen Standort aus zu verwalten und zu steuern.

Im Rahmen der IEEE-802.3-Arbeitsgruppe wurden die entsprechenden Anforderungen an PoE als Teil des 802.3-Ethernet-Standards definiert. In den Abschnitten, die sich speziell mit PoE befassen, werden die physikalischen Anforderungen und Protokolle für bestimmte Datenraten und verschiedene Leistungsstufen über Ethernet-Kabel definiert. Dabei haben sich die Datenraten für Ethernet von den 10/100 Megabit pro Sekunde des 10/100BASE-T zu den Gigabit pro Sekunde des 1000BASE-T-Ethernet entwickelt.

Im Laufe der Zeit wurden neue IEEE-802.3-Versionen für PoE veröffentlicht, die den Marktanforderungen nach höheren Leistungsstufen für stromversorgte Geräte gerecht werden: IEEE 802.3af (bis 12,95 W), IEEE 802.3at-2009 (bis 25,5 W, zwei Leitungspaare, mittlere Leistung), IEEE 802.3bt-2009 (bis 51 W, vier Paare, hohe Leistung); IEEE 802.3bt Entwurf 2.0 (bis 71 W, alias 4PPoE). Im Niederspannungsbereich der Telekommunikation arbeitend, bewegt sich die Spannung bei PoE-Projekten im Allgemeinen zwischen 36 und 57 V, kann aber auch 73 V erreichen. Typischerweise kommen zur Stromversorgung Ethernet-Kabel der Kategorie 5 (Cat.5) zum Einsatz.

In Richtung höherer Werte hat sich in den letzten Jahren auch die maximal gelieferte Leistung entwickelt. Sie stieg von maximal 15,4 W für IEEE 802.3af PoE auf inzwischen bis zu 100 W für IEEE 802.3bt. Der kommende IEEE-802.3bt-Standard umfasst acht Klassen, die Grenzwerte für die PD-Stromversorgung beschreiben, und reichen von 3,84 W für Klasse 1 bis 71,3 W für Klasse 8. Nicht dem Standard entsprechende Geräte können eine Leistung von bis zu 90 W an das zu speisende Gerät liefern.

Für den Anwender bietet PoE, wie bereits erwähnt, eine ganze Reihe von Vorteilen: Es bedarf keines externen Netzteils mehr, um ferngesteuerte Geräte zu versorgen. Dadurch ergeben sich deutlich reduzierte Installationskosten; gleichzeitig erhöht sich die Flexibilität bei der Installation der zur versorgenden Geräte. Zur Überwachung und Steuerung der zur versorgenden Geräte lässt sich die gleiche Netzwerkverwaltungsstruktur nutzen wie zur Datenübertragung.

Der Anwender kann Geräte zudem aus der Ferne herunterfahren oder zurücksetzen, was speziell im Bereich der Industrie- und Gebäudeautomatisierung ein Vorteil ist. Strom an die zu versorgenden Geräte liefern lässt sich bei PoE-Anwendungen über das Ethernet-Kabel auf drei Arten: Über das Datenpaar, über das Ersatzpaar oder durch eine Vorrichtung mit mittlerer Spannweite (für Altgeräte).

Magnetische Komponenten bei PoE

Im Signalweg werden mittig angezapfte 1:1-Transformatoren zur Stromspeisung und Gleichtaktdrosseln zum Herausfiltern von EMI-Störungen eingesetzt. Signalpfad-Isolationstransformatoren sowohl für den Sende- als auch für den Empfangsteil sind im Fall des Coilcraft HPX2126L in einem einzigen Gehäuse untergebracht. Gleichtaktdrosseln sowohl für den Sende- als auch für den Empfangsteil sind in Coilcrafts HPF2187L ebenfalls in einem einzigen Paket integriert. Schließlich integrieren Coilcrafts ETH1-230L (802.3at) und ETH1-460L (802.3at) PoE Magnetics Signalpfadtransformatoren und Gleichtaktdrosseln in einem einzigen Gehäuse für die kompakteste Bauform in Anwendungen bis 120 W.

Für Power Sourcing Equipment oder Midspans sind handelsübliche magnetische Komponenten für die Isolation, Spannungstransformation und Leistungseinspeisung erhältlich. Endbenutzer müssen über einen Transformator verfügen, um die funktionelle Isolierung am TE zu gewährleisten. Eine funktionale Isolierung wird verwendet, um eine Isolation von mindestens 1500 V eff. zwischen der Primär- und Sekundärseite des Transformators zu gewährleisten. Coilcraft bietet eine Vielzahl handelsüblicher Leistungstransformatoren für angetriebene Geräte, die für Isolation und Standardspannungen bei einer Vielzahl von Leistungsstufen sorgen.