スマート ビルディングでは、システムの安定した動作を確保するために、セキュリティ監視、照明、空調など、複雑なデータと電力伝送配線を伴う多くのデバイスとシステムを直列に接続する必要があります。Power over Ethernet (PoE) テクノロジーは、ツイストペアを介してデバイスに電力とデータを同時に送信できるため、システム構築の複雑さを大幅に軽減し、構築コストを削減し、運用効率を向上させることができます。この記事では、オンセミコンダクターが発表したPoEの最新技術開発と関連製品ソリューションについて紹介します。
PoEには技術的な利点があり、市場開発の可能性は素晴らしい
長年の技術進化を経て、PoEは3つの規格を導入しました。サポートされる電力に応じて、IEE802.3af (15W)、IEE802.3at (30W)、IEE802.3bt (90W) に分類されます。PoEは、スマート ビルディング アプリケーション システムに電力を供給し、データを送信するために使用されます。人件費が不要なので、導入が容易で、設備投資や運用コストを削減できるというメリットがあります。
有線スマート機器（照明、セキュリティデバイスなど）の場合、PoEテクノロジーによりシステム構築の複雑さが大幅に軽減され、国際安全基準を満たすことができます。Wi-Fiアクセス ポイント、フェムトセル、ピコセルなど、電源コンセントから遠く離れた特定の機器の場合、PoEテクノロジにはより多くの利点があり、停電時に継続的に稼働できる集中型スタンバイ電源 (UPSなど) を構築できます。PoEテクノロジーの使用により、大きなメリットが得られます。
PoEは、電源供給モードによって、Power Sourcing Equipment（PSE）とPowered Device（PD）に分けられ、市場は急速に成長しています。Global Markets Insightsによる市場分析によると、米国市場を例にとると、2018年のPoEのPSE機器は1億1,000万米ドルで、2025年までに3億米ドルに成長すると予想されています。PD機器は、2018年の1億7,500万米ドルから2025年には4億米ドルに成長すると予想されており、市場開発の可能性は極めて驚異的です。
より多様なアプリケーション要件を満たすためにより高い電力をサポートします
IEEE802.3bt規格は2018年10月に正式に開始され、4組の電源を採用し、最大90Wを供給できます。これにより、スマートキオスク、POS、1080pをサポートするカメラ、PTZ機能、ヒーター、802.11ax規格をサポートするWi-Fiルーター、LED照明、テレビ/デジタルサイネージ、コンピューターなど、より多様なデバイスをサポートすることで、PoEアプリケーションがさらに発展します。オフィススペース、住宅、産業用途、博物館、大学、公教育、政府機関、空港、企業コミュニケーション、医療などの分野で幅広く使用できます。
IEE802.3btは、4つのデータ接続ラインすべて (960mA/ペア) で電力を送信でき、最大90Wの電力出力をサポートし、より細かい解像度の分類をサポートしているため、PSEは複数のPD間の電力配分をより最適化でき、下位互換性も備えています。IEEE802.3btには、Maintain Power Signature (MPS) 機能もあります。PDのMPSが少なくとも400ミリ秒間存在しない場合、PSEは切断されたPDを認識し、同時に、スリープ モードのPDはパルス電流 (MPS) を生成してPSEの切断をトリガーしないようにし、PDで過剰な電力を消費しないようにします。
さらに、全米防火協会（NFPA）によると、米国における商業施設火災の3番目に多い原因は「電気設備および照明設備」です。一般的な根本原因には、古いまたは欠陥のある回線、回路の過負荷、接続の緩み、ヒューズの故障、電気負荷の不均衡、その他多くの電気または照明の問題が含まれ、これらは過熱や火花を引き起こし、火災につながる可能性があります。
PoE規格は、安全制御を銅 (電源) からシリコン (チップ) に移行します。一方で、シリコンは銅よりもはるかに安価であり、他方では、銅の代わりにシリコン チップをコーディングすることができます。PoE技術を採用した機器は、交流電流を直接使用する従来の機器よりも安全で効率的です。しかし、主電源に対するPoEのこのような利点は見落とされがちです。
高度に統合されたPoE-PDインターフェースコントローラ
PoEアプリケーション向けに、オンセミコンダクターは、IEEE.3bt、IEEE 802.3af、IEEE 802.3atに準拠したPoE-PDインターフェイス コントローラNCP1095/NCP1096を発表しました。これにより、コネクテッド照明やセキュリティ カメラなどの高出力アプリケーションの開発が実現し、PoEデバイス間の相互運用性が確保されます。NCP1095/NCP1096は、突入電流フェーズでの検出、分類、電流制限など、すべての機能を1つのPoEシステムに統合します。NCP1095/NCP1096は外部パス トランジスタを使用して最大90Wの出力電圧を提供します。NCP1095/NCP1096には、PoEまたは壁アダプタで電源が供給されるアプリケーション用の補助検出ピンがあり、PDタイプと分類に基づいて電力配分を最適化するための自動分類サポートも提供します。また、より高いレベルの統合を実現するために、内部ホットスワップFETも備えています (NCP1096)。
NCP1095/NCP1096は、Power over Ethernet受電デバイス (PoE-PD) およびモノのインターネット (IoT) に適用できます。最終製品には、デジタルサイネージ、衛星データネットワーク、コネクテッド照明、ビデオおよびVOIP電話、セキュリティカメラ、ピコベースステーション、マルチバンドアクセスポイント、USB Type-Cデバイスなどが含まれます。
顧客の製品開発を加速するために、オンセミコンダクターは、NCP1095/NCP1096コントローラの開発と評価を顧客に提供できるNCP1095GEVB/NCP1096GEVB PoE-PDインターフェイス コントローラ評価ボードも導入しました。評価ボードには、エンドユーザーのテストに役立つRJ-45コネクタ、電源トランス、アクティブ ブリッジ (Greend Bridge2)、その他の固定具も含まれています。PoEアプリケーションを開発するための最適な評価ツールです。
屋内測位技術をサポートするインテリジェントLEDドライバー
オンセミコンダクターは、スマートビルディングのインテリジェント照明アプリケーションを目指して、YellowDotの技術仕様に準拠したデバイスであるNCL31000インテリジェントLEDドライバを発表しました。™ 屋内測位、正確な調光、診断、電力測定の機能を備えています。NCL31000は、高効率の降圧LEDドライバを統合し、高帯域幅アナログおよびゼロ電流へのPWM調光をサポートし、2つの補助DC-DCコンバータも備えています。これらはマイクロコントローラやその他のセンサーに電力を供給するために使用されます。内蔵診断機能により、入出力電流と電圧、LED温度、DC-DC電圧を測定できます。このデバイスはYellowDotに最適です™ LEDドライバー。さらに、オンセミコンダクターは、マルチチャネル ソリューションをサポートするNCL31001の機能削減バージョンも発表しました。
NCL31000は、3.3V降圧コンバータを統合し、2.5 ～ 24Vの電圧を調整でき、I²CまたはSPIシリアル インターフェイスを備え、高い変調帯域幅 (約50kHz) を持ち、可視光通信 (VLC) をサポートし、携帯電話やタブレットのカメラに信号を送信できる高効率降圧LEDドライバです。各LEDバラストには固有の識別子があります。携帯電話のカメラがコードを検出すると、建物内の携帯電話の位置を30cm未満の精度で示すことができます。
NCL31000は、0.1% の精度でゼロまでのディープ ディミングを実行でき、低EMI設計をサポートし、LEDの短絡と断線を防止し、ICとLEDの過熱保護、および電圧と電流を測定する診断機能を備えています。NCL 31000は、LED照明およびバックライトLEDドライバーに使用できます。一般的な最終製品には、YellowDot™ LEDドライバやインテリジェントLED照明器具などがあります。
onsemiは、VLCをサポートし、YellowDot™ 仕様に準拠したNCL31000インテリジェントLEDドライバー用のArduino Shield評価ボードであるNCL31000ASGEVB評価ボードも発表しました。全体的なソリューション効率は97% 以上で、EMC、DC-DC、診断などの機能をサポートし、高い直線性と0.1% の精度で真のゼロ調光を実現します。入力電圧は24 ～ 57V、LED電力容量は100W以上で、オプションのI²C/SPIインターフェイス (NCL31000MNITWG I²Cバリアントを搭載可能) を備えています。VLC、屋内および屋外の接続照明、マルチチャネル管理照明、劇場照明、治療用照明、情報ディスプレイ、バックライト、危険または敏感な環境で使用できます。
結論
スマート ビルディング アプリケーションは、現在の建築設計において徐々に重要なトレンドになりつつあり、PoEテクノロジはスマート ビルディング アプリケーションに最適なソリューションです。onsemiのPoEソリューションは、最新のIEEE.3bt標準をサポートし、最大90Wの電力を供給できるため、PoE-PDに最適なソリューションです。NCL31000インテリジェントLEDドライバーを使用すると、インテリジェント照明アプリケーション向けのより便利で効率的な製品開発とアプリケーションを実現できます。これは、スマート ビルディング アプリケーションへの参入に関心のあるメーカーが深く理解する価値があります。
