PoE是智能建筑的理想解决方案

PoE是智能建筑的理想解决方案

智能建筑需要串联包括监控、照明、空调等众多的设备与系统,牵扯到复杂的数据、电源传输配线,才能确保系统的稳定运作。以太网供电(Power over Ethernet, PoE)技术能够通过双绞线同时传输电力与数据到装置上,因此可以大幅降低系统建置的复杂性,并降低建置的成本,提升运作的效率。本文将为您介绍PoE的最新技术发展与安森美(onsemi)所推出的相关产品解决方案。

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PoE具备技术优势市场发展潜力惊人

PoE经过多年的技术演进,目前已经推出了三种标准,依据支持的功率,可以分成IEE802.3af15W)、IEE802.3at30W)与IEE802.3bt90W)。使用PoE为智能建筑应用系统供电与传输数据,由于没有额外的电工费用,具有易于安装、降低资本支出、运营支出成本的优势。

针对有线智能设备(如照明、安全装置等),PoE技术可以大幅降低系统建置的复杂度,并符合国际安全规范,对于一些远离电源插座电源位置的设备,例如如Wi-Fi接入点、家庭基站(Femtocells)、小型蜂窝基站(Picocells)等,PoE技术更具有优势,并可以建置集中式备用电源(例如UPS),在断电期间持续运行,采用PoE技术将可获得极大的效益。

PoE依据电力的供应方式,可以分为供电设备(Power Sourcing Equipment, PSE)与受电设备(Powered Device, PD),市场成长相当快速,依据Global Markets Insights所做的市场分析,光以美国市场为例,在2018年的PoEPSE设备为1亿1千万美元,预计到2025年将成长到3亿美元,PD设备则将从2018年的1亿75百万美元,成长到2025年的4亿美元,市场发展潜力极为惊人。

 

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支持更高功率满足更多样化应用需求

201810月,IEEE802.3bt标准正式推出,其采用4对电源线,可以提供高达90W的功率,为PoE应用带来了更多的发展性,可以支持更多样的设备,像是智能服务机(Smart Kiosks)、销售终端(POS),以及支持1080pPTZ功能与加热器的摄像头,或是支持802.11ax标准的Wi-Fi路由器、LED照明、电视/数字标牌、计算机等,可以广泛地应用在办公空间、住宅、工业、博物馆、大学、公共教育、政府机构、机场、企业传讯、卫生保健等领域。

IEE802.3bt可在所有4个数据连接线上传输电源(960mA/对),可支持高达90W的功率输出,并支持更精细的分辨率分类,允许PSE更好地优化多个PD之间的功率分配,并且具有向后兼容性,IEEE802.3bt也具备保持功率签名(Maintain Power Signature, MPS)功能,当PDMPS不存在至少400毫秒时,PSE会识别出断开连接的PD,同时,处于睡眠模式的PD会产生脉冲电流(MPS),以避免触发PSE断开连接,且没有在PD上消耗太多功率。

此外,根据美国国家消防协会(NFPA),美国商业火灾的第三大原因是电气和照明设备,典型的根本原因是线路陈旧或有缺陷、电路过载、连接松动、保险丝故障、电气负载不平衡,以及许多其他电气或照明问题,导致过热或火花,而可能因此引发火灾。

由于PoE标准将安全控制从铜(电源)转移到硅(芯片),一方面硅比铜便宜很多,而且我们可以对硅芯片进行编码,而不能对铜编码,采用PoE技术的设备,将比采用传统直接使用交流电的设备更安全性和有效率,这种PoE优于市电的优势却经常被忽视。

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高集成度的以太网供电设备接口控制器

针对PoE应用,安森美推出了NCP1095/NCP1096这一款符合IEEE.3btIEEE 802.3af和/或IEEE 802.3at的以太网供电设备(PoE-PD)接口控制器,可以实现连接照明和保安摄像头等大功率应用的开发,并可保证PoE设备之间的互操作性。NCP1095/NCP1096将所有功能结合在一个PoE系统中,如检测、分类和涌入阶段的电流限制。NCP1095/NCP1096使用外部旁路晶体管,可提供高达90W的输出电压。NCP1095/NCP1096具有用于由PoE或墙上适配器供电的应用的辅助检测引脚,还提供自动分类支持,用于基于PD类型和类别优化功率分配,还提供内部热插入FET以实现更高的集成度(NCP1096)。

NCP1095/NCP1096可应用于以太网供电受电设备(PoE-PD)、物联网(IoT),终端产品包括数字标牌、卫星数据网络、互联照明、视频和VOIP电话、监控摄像头、微型基站、多频段接入点、USB Type-C装置等。

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为了加快客户的产品开发速度,安森美也推出NCP1095GEVB/NCP1096GEVB PoE-PD接口控制器评估板,可以提供客户开发与评估NCP1095/NCP1096控制器,评估板还包括RJ-45连接器、电源变压器、有源桥(Greend Bridge2)和其他夹具,以帮助最终用户进行测试,是开发PoE应用的最佳评估工具。

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支持室内定位技术的智能LED驱动器

针对智能建筑的智能照明应用,安森美推出了NCL31000智能LED驱动器,这是一款符合YellowDot™室内定位技术规范的器件,还具有精密调光、诊断和功率计量等功能。NCL31000集成了高效降压LED驱动器,支持高带宽模拟和PWM调光至零电流,还包括两个辅助DC-DC转换器,用于为微控制器和其他传感器供电,其内置诊断功能,可测量输入和输出电流和电压、LED温度和DC-DC电压,该器件非常适合用于YellowDot™ LED驱动器,此外,安森美还推出NCL31001这款支持多通道解决方案的精简功能版本。

NCL31000是一款高效率降压LED驱动器,集成3.3V降压转换器,可进行2.5至24V的电压调整,具有I²C或SPI串行接口,以及高调制带宽(~50kHz),支持可见光通信(Visible Light Communication, VLC),可向手机或平板计算机上的摄像头发送信号,每个LED镇流器都有一个唯一标识符,手机的摄像头检测到代码,便可指示出手机在建筑物内的位置,其精度在30cm以内。

NCL31000可以0.1%的准确度进行深度调光至零,支持低EMI设计,可防止LED短路和开路,并具有IC和LED过温保护,以及测量电压和电流的诊断功能。NCL31000可应用于LED照明与背光LED驱动器,常见的终端产品包括YellowDot™ LED驱动器与智能LED灯具。

安森美也推出NCL31000ASGEVB评估板,这是一款NCL31000智能LED驱动器的Arduino Shield评估板,支持可见光通信,并符合YellowDot™规范,具有> 97%的整体解决方案效率,支持包括EMC、DC-DC、诊断等功能,可以高线性度和0.1%的准确度,真正调光到零,输入电压为24至57V,LED功率能力可超过100W,具有可选的I²C/SPI接口(可安装NCL31000MNITWG I²C变体)。可应用于可见光通信、连接式室内外照明、多通道管理照明、剧院照明、治疗照明、信息显示、背光、危险或敏感环境。

结语

智能建筑应用已经逐渐成为当前建筑设计的重要趋势,而PoE技术则是智能建筑应用的理想解决方案。安森美的PoE解决方案可支持最新的IEEE.3bt标准,提供高达90W的功率,是以太网供电设备的理想解决方案,搭配NCL31000智能LED驱动器,则可提供智能照明应用更便利、高效的产品开发应用,值得有意进军智能建筑应用的厂商深入了解。