Чтобы полностью раскрыть тему PoE, предлагаю рассмотреть схему питаемого устройства (PD) на дискретных компонентах. Такой подход представляет особый практический интерес, поскольку огромное количество различных IP-устройств (камер, точек доступа, телефонов) удобно питать по кабелю данных.

Основные сокращения:

PoE — Power over Ethernet (питание через Ethernet);
PD — Powered Device (питаемое устройство);
IP — Internet Protocol (Интернет-протокол). В контексте "IP-устройств" подразумеваются сетевые устройства с собственным IP-адресом (камеры, точки доступа);
PSE — Power Sourcing Equipment (источник питания);
I_CL — Classification Current (ток классификации);
КПД — Коэффициент Полезного Действия;
MOSFET — Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor (Метало-Оксидный-Полупроводниковый Полевой Транзистор).

Стандарт PoE требует, чтобы PD реализовывало три функции: обнаружение, классификацию и подключение.

Обнаружение происходит при повышении входного напряжения от 2,5 до 10 В. Резистор R31 в составе PD обеспечивает заданное сопротивление обнаружения (~25 кОм) для оборудования PSE (источника питания), позволяя тому идентифицировать устройство как PoE-совместимое.

Классификация происходит при повышении входного напряжения от 14,5 до 20,5 В. Устройство PSE определяет класс питаемого устройства, отслеживая величину тока, потребляемого PD на этом этапе. Для классов 1, 2, 3, 4 ток классификации (I_CL) задается резистором R34 в соответствии с таблицей.

Компоненты R32, R33, R34, R35, Q31, Q32, Q33, Q34, VR31 и U31 можно не устанавливать для устройств класса 0, а ток классификации задается резистором R31 (24,9 кОм). Это информация на тот случай если интересно получить самое простое устройство с минимальной мощностью.

Принцип работы

Резистор R31 обеспечивает сопротивление для обнаружения. Чтобы обеспечить корректную работу в диапазоне напряжений обнаружения, стабилитрон VR31 блокирует работу цепи классификации при входном напряжении ниже 11 В. Компоненты Q32, Q31 и R32 формируют источник опорного тока 350 мкА, значение которого задается резистором R33 в сочетании с напряжением база-эмиттер транзистора Q31. Транзистор Q33 формирует источник тока классификации, значение которого задается резистором R34 в сочетании с опорным напряжением 1,24 В микросхемы U31. Транзистор Q34 отключает источник тока классификации, когда стабилитрон VR32 открывается (при превышении входным напряжением примерно 28 В). Транзистор Q35 подключает нагрузку к PSE при превышении входным напряжением 28 В. В качестве силового ключа (Q35) можно использовать как биполярный транзистор, так и MOSFET. Биполярный транзистор дешевле, но MOSFET обеспечивает более высокий КПД.

После успешного подключения (прохождение этапов обнаружение, классификацию и подключение) как было описано выше цепь классификации отключается. Резистор R31 обнаружения остается в цепи постоянно, мощность потребления составляет 130 мВт .