Power over Ethernet (PoE) は、1本のケーブルでデータと電力を送信できます。この技術の利便性は、PoE技術の最適な使用例の1つであるスマート ビルディングのLED照明アプリケーションなど、多くのスマート デバイスに広く採用されています。この記事では、PoEテクノロジの開発と、onsemiが発表したPoEインターフェースLEDドライバの製品機能について説明します。
新世代のPoEテクノロジーは90Wの電力を供給可能
PoEは、イーサネット上のツイストペアケーブルを通じて機器に電力とデータを伝送できる技術であり、データと電源用に別々のケーブルを構築する必要がなく、システム構築の複雑さ、設置時間、材料コストが大幅に削減されます。
PoEは、スマート ビルディングの実装の背後にある接続デバイスに必要な接続性、帯域幅、電力を実現する上で重要な役割を果たします。これは、モノのインターネット デバイスのインストールでは、通常、利用可能な電源がない場所にデバイスを配置する必要があるためです。PoEは、これらの場所にあるデバイスに電力を供給する別の方法を提供し、接続されたデバイスの追加、変更、削除を柔軟に行うことができます。
オリジナルのIEEE 802.3af-2003規格では、PoEアプリケーションに対して15.4WのDC電力が保証されていますが、安定した電力は12.95Wに過ぎません。これは、ツイストペア ケーブルでの電力損失によるものです。改良されたIEEE 802.3at-2009 PoE規格 (PoE+) は、機器に最大25.5Wの電力を供給できます。この2009年の規格では、機器が電源供給に4組のケーブルすべてを使用することは許可されていません。
IEEE規格協会によって承認されたIEEE 802.3bt PoE規格は、主にLED照明システムのアプリケーションに関するいくつかの重要な改善を提案しています。主な推進要因は、4組のネットワーク ケーブルを使用することで、最大90Wの電力を100 mのケーブルで伝送でき、複数のランプをデイジー チェーンで接続できるため、設置プロセスが簡素化され、PoEテクノロジを使用したLED照明が実現可能なアプリケーションになることです。
可視光通信をサポートするPoEインターフェースLEDドライバ
onsemiが発売したPoEインターフェイスLEDドライバNCL31010は、onsemiのPower over Ethernet - Powered Devices (PoE-PD) 製品ファミリの1つです。可視光通信や屋内測位機能など、PoE設計を通じて接続および管理される照明システムに必要なすべての要素が含まれています。IEEE 802.3bt PoE-PDインターフェイス コントローラ、デュアル ステップダウン コンバータ、および降圧コンバータLEDドライバを統合しています。NCL31010はIEEE802.3bt/at/af規格の認証に合格しており、90Wを超えるシステム電力を供給でき、高電力アプリケーション (最大90W PoE) および独自の100W+ アプリケーションをサポートします。
NCL31010には、LEDドライバとして動作するように設計された電流モード降圧DC/DCコントローラも統合されています。効率的な降圧LEDドライバは、高帯域幅のアナログおよびゼロ電流までのPWM調光をサポートできます。さらに、システム マイクロコントローラとセンサーに電力を供給するための2つの補助DC-DCコンバータも含まれています。また、入力および出力電流と電圧、LEDまたはシステム温度、DC-DC電圧と電流を測定するための高精度計測および診断機能も備えています。
NCL31010には、突入位相検出、自動分類、電流制限など、PoEシステムでの動作に必要なすべての機能が統合されています。高効率の降圧LEDドライバ (97%) を内蔵し、可視光通信機能 (50KHz帯域幅) をサポートし、高精度計測 (±1%) を統合し、メインの3.3Vシステム電源と補助電源用の同期降圧DC/DCコンバータを備え、調整可能な2.5 ～ 24V降圧コンバータを備えています。調整可能なスイッチング周波数は44.4 kHz ～ 1 MHzです。
完全な制御および診断機能を提供
さらに、NCL31010にはI2CまたはSPIシリアルインターフェース（NCL31010I/NCL31010S）も搭載されており、通信、システム電源、測定、診断機能を直列に接続できます。内部の高精度2.4 Vリファレンスを使用して、0.1% の精度でゼロまでの深い調光が可能で、クラス最高の直線性を備えています。変調帯域幅が高い場合（約50 kHz）、可視光通信機能による屋内測位が可能になり、YellowDot™ に準拠できます。
NCL31010の内部DIM DACは、マイクロコントローラの再フラッシュ中に独立したLED制御 (ウォーム ブート) に使用できます。低EMIリファレンス設計を採用し、LEDの短絡、開回路、過熱、LED過電圧/低電圧および過電流保護、チップ過電流保護、チップおよびLED過熱保護、および電圧と電流を測定する診断機能を防ぎます。
NCL31010は、-40℃ ～ +125℃ の接合温度範囲で動作できます。48ピンQFN 7x7パッケージを提供します。デバイスは鉛フリーで、ROHSに準拠しています。コネクテッドLED照明、可視光通信、屋内測位などに適用できます。一般的な最終製品には、インテリジェントLED照明器具、マネージドLED
高度に統合されたPoEインターフェース インテリジェントLEDドライバー評価キット
製品開発をスピードアップするため、オンセミコンダクターは、IEEE 802.3bt規格をサポートし、アクティブ ブリッジを備えたPoEインターフェイス インテリジェントLEDドライバー評価キットNCL31010GEVKを発売しました。NCL310xxシリーズのインテリジェントLEDドライバは、高効率、シングル チャネルまたはマルチ チャネル、接続された照明アプリケーションに使用できます。NCL31010は、可視光通信や管理照明システムに非常に適しています。100W以上の電力を処理できます。IEEE802.3bt認定のPoE-PDインターフェイスと効率的な降圧LEDドライバーを採用しています。高い直線性、高帯域幅のアナログ、PWM、デジタル調光をサポートし、電流をゼロまで下げることができます。
NCL31010は高度に統合されており、マイクロコントローラ、センサー、その他の周辺機器に電力を供給する2つの補助DC-DCコンバータを提供します。これには、入力および出力電流と電圧、LED温度、DC-DC電圧を測定および報告するための正確な計測機能が含まれます。包括的な障害保護と診断により、デバイス、アプリケーション、およびユーザーの安全性をカバーできます。
NCL31010GEVK評価キットには、PoE接続照明コントローラのリファレンス デザインであり、Ethernet AllianceのPoE認証に合格し、YellowDot™ 対応であるNCL31010REFGEVB PoEインターフェイス (1インチ) のインテリジェントLEDドライバのリファレンス デザインが含まれています。さらに、効率的なアクティブ ブリッジとクラス6/60W LED駆動機能を備え、RJ45データ パススルー コネクタ、通信および制御インターフェイス、EMI/EMC最適化機能をサポートするPoE LEDドライバArduinoアダプタ拡張ボードNCL31010AASGEVBとイーサネット ケーブル (RJ45) もあります。
結論
新世代のPoE技術は90Wの電力の応用をサポートし、実用性が大幅に向上し、PoE技術を使用した接続型LED照明ランプの応用が可能になります。この記事で紹介したonsemiのPoEインターフェイスLEDドライバーは、関連アプリケーションを開発するための最良の選択肢の1つであり、さらに理解して選択する価値があります。