สอนให้คุณเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับแหล่งจ่ายไฟ POE!

มีเพื่อนหลายคนถามหลายครั้งว่าไฟ poe เสถียรหรือไม่?สายเคเบิลที่ดีที่สุดสำหรับแหล่งจ่ายไฟ poe คืออะไร?เหตุใดจึงต้องใช้สวิตช์ poe เพื่อจ่ายไฟให้กล้องยังไม่มีการแสดงผล?และในความเป็นจริง สิ่งเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการสูญเสียพลังงานของแหล่งจ่ายไฟ POE ซึ่งเป็นเรื่องง่ายที่จะเพิกเฉยในโครงการ
1. แหล่งจ่ายไฟ POE คืออะไร
PoE หมายถึงการส่งข้อมูลสำหรับเทอร์มินัลที่ใช้ IP บางตัว (เช่น โทรศัพท์ IP, AP จุดเข้าใช้งาน LAN ไร้สาย, กล้องเครือข่าย ฯลฯ) โดยไม่ทำการเปลี่ยนแปลงใดๆ กับโครงสร้างพื้นฐานสายเคเบิล Ethernet Cat.5 ที่มีอยู่ในขณะเดียวกันก็สามารถจัดหาเทคโนโลยีแหล่งจ่ายไฟ DC ให้กับอุปกรณ์ดังกล่าวได้
เทคโนโลยี PoE สามารถรับประกันการทำงานปกติของเครือข่ายที่มีอยู่ ในขณะเดียวกันก็รับประกันความปลอดภัยของสายเคเบิลที่มีโครงสร้างที่มีอยู่ และลดค่าใช้จ่ายให้เหลือน้อยที่สุด
ระบบ PoE ที่สมบูรณ์ประกอบด้วยสองส่วน: อุปกรณ์จ่ายไฟและอุปกรณ์รับพลังงาน

อุปกรณ์จ่ายไฟ (PSE): สวิตช์อีเธอร์เน็ต เราเตอร์ ฮับ หรืออุปกรณ์สวิตช์เครือข่ายอื่นๆ ที่รองรับฟังก์ชัน POE
อุปกรณ์ขับเคลื่อน (PD): ในระบบตรวจสอบส่วนใหญ่จะเป็นกล้องเครือข่าย (IPC)
2. มาตรฐานแหล่งจ่ายไฟ POE
มาตรฐานสากล IEEE802.3bt ล่าสุดมีข้อกำหนดสองประการ:
ประเภทแรก: หนึ่งในนั้นคือกำลังขับของ PSE จะต้องสูงถึง 60W พลังงานที่เข้าถึงอุปกรณ์รับพลังงานคือ 51W (ดูได้จากตารางด้านบนว่านี่คือข้อมูลที่ต่ำที่สุด) และ การสูญเสียพลังงานคือ 9W
ประเภทที่สอง: ต้องใช้ PSE เพื่อให้ได้กำลังเอาต์พุต 90W กำลังที่เข้าถึงอุปกรณ์รับพลังงานคือ 71W และการสูญเสียพลังงานคือ 19W
จากเกณฑ์ข้างต้น ทราบได้ว่าการเพิ่มขึ้นของแหล่งจ่ายไฟ ทำให้การสูญเสียพลังงานไม่แปรผันตามแหล่งจ่ายไฟ แต่การสูญเสียกลับเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ แล้วจะคำนวณการสูญเสีย PSE ในการใช้งานจริงได้อย่างไร
3. การสูญเสียพลังงาน POE
ลองมาดูกันว่าการคำนวณการสูญเสียกำลังตัวนำในฟิสิกส์ระดับมัธยมศึกษาตอนต้นเป็นอย่างไร
กฎของจูลเป็นคำอธิบายเชิงปริมาณของการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นความร้อนโดยกระแสการนำ
เนื้อหาคือ: ความร้อนที่เกิดจากกระแสที่ไหลผ่านตัวนำเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของกระแสไฟฟ้า สัดส่วนกับความต้านทานของตัวนำ และเป็นสัดส่วนกับเวลาที่มีพลังงานนั่นคือปริมาณการใช้พนักงานที่เกิดขึ้นในกระบวนการคำนวณ
นิพจน์ทางคณิตศาสตร์ของกฎของจูล: Q=I²Rt (ใช้ได้กับทุกวงจร) โดยที่ Q คือกำลังที่สูญเสียไป, P, I คือกระแส, R คือความต้านทาน และ t คือเวลา
ในการใช้งานจริง เนื่องจาก PSE และ PD ทำงานพร้อมกัน การสูญเสียจึงไม่เกี่ยวข้องกับเวลาสรุปได้ว่าการสูญเสียพลังงานของสายเคเบิลเครือข่ายในระบบ POE นั้นเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของกระแสและเป็นสัดส่วนกับขนาดของความต้านทานพูดง่ายๆ เพื่อลดการใช้พลังงานของสายเคเบิลเครือข่าย เราควรพยายามทำให้กระแสไฟฟ้าของสายไฟเล็กลงและความต้านทานของสายเคเบิลเครือข่ายน้อยลงในหมู่พวกเขา ความสำคัญของการลดกระแสเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง
ถ้าอย่างนั้นเรามาดูพารามิเตอร์เฉพาะของมาตรฐานสากลกันดีกว่า:
ในมาตรฐาน IEEE802.3af ความต้านทานของสายเคเบิลเครือข่ายคือ 20Ω แรงดันเอาต์พุต PSE ที่ต้องการคือ 44V กระแสไฟคือ 0.35A และการสูญเสียพลังงานคือ P=0.35*0.35*20=2.45W
ในทำนองเดียวกัน ในมาตรฐาน IEEE802.3at ความต้านทานของสายเคเบิลเครือข่ายคือ 12.5Ω แรงดันไฟฟ้าที่ต้องการคือ 50V กระแสไฟฟ้าคือ 0.6A และการสูญเสียพลังงานคือ P=0.6*0.6*12.5=4.5W
ทั้งสองมาตรฐานไม่มีปัญหาในการใช้วิธีคำนวณนี้อย่างไรก็ตาม เมื่อถึงมาตรฐาน IEEE802.3bt แล้ว จะไม่สามารถคำนวณในลักษณะนี้ได้หากแรงดันไฟฟ้าเป็น 50V กำลังไฟ 60W จะต้องใช้กระแสไฟ 1.2Aขณะนี้การสูญเสียพลังงานคือ P=1.2*1.2*12.5=18W ลบการสูญเสียไปถึง PD กำลังของอุปกรณ์เพียง 42W
4. สาเหตุของการสูญเสียพลังงาน POE
แล้วสาเหตุคืออะไร?
เมื่อเทียบกับข้อกำหนดจริงที่ 51W มีกำลังน้อยกว่า 9Wแล้วอะไรเป็นสาเหตุของข้อผิดพลาดในการคำนวณ

ลองดูที่คอลัมน์สุดท้ายของกราฟข้อมูลนี้อีกครั้ง และสังเกตให้ดีว่ากระแสไฟฟ้าในมาตรฐาน IEEE802.3bt เดิมยังคงเป็น 0.6A แล้วดูที่แหล่งจ่ายไฟคู่บิด เราจะเห็นว่ากำลังไฟฟ้าคู่บิดสี่คู่ มีการใช้แหล่งจ่าย (IEEE802.3af, IEEE802.3at ขับเคลื่อนด้วยคู่ตีเกลียวจำนวน 2 คู่) โดยวิธีนี้ถือได้ว่าเป็นวงจรขนานกระแสไฟทั้งวงจรคือ 1.2A แต่ค่าสูญเสียรวมเป็นสองเท่า ของแหล่งจ่ายไฟคู่บิดเกลียวสองคู่
ดังนั้นการสูญเสีย P=0.6*0.6*12.5*2=9Wเมื่อเปรียบเทียบกับสายคู่บิดเกลียว 2 คู่ วิธีการจ่ายไฟนี้ช่วยประหยัดพลังงานได้ 9W เพื่อให้ PSE สามารถทำให้อุปกรณ์ PD ได้รับพลังงานเมื่อกำลังเอาต์พุตเพียง 60Wกำลังไฟสามารถเข้าถึง 51W
ดังนั้นเมื่อเราเลือกอุปกรณ์ PSE เราต้องใส่ใจกับการลดกระแสและเพิ่มแรงดันไฟฟ้าให้มากที่สุด ไม่เช่นนั้น จะทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานมากเกินไปได้ง่ายสามารถใช้พลังของอุปกรณ์ PSE เพียงอย่างเดียวได้ แต่ในทางปฏิบัติไม่สามารถทำได้

อุปกรณ์ PD (เช่น กล้อง) ต้องใช้ไฟ 12V 12.95Wหากใช้ 12V2A PSE กำลังเอาต์พุตจะเป็น 24W
ในการใช้งานจริง เมื่อกระแสเป็น 1A การสูญเสีย P=1*1*20=20W
เมื่อกระแสเป็น 2A การสูญเสีย P=2*2*20=80W
ในเวลานี้ ยิ่งกระแสมากขึ้น การสูญเสียก็จะยิ่งมากขึ้น และพลังงานส่วนใหญ่ก็ถูกใช้ไปแน่นอนว่าอุปกรณ์ PD ไม่สามารถรับพลังงานที่ส่งมาจาก PSE ได้ และกล้องจะมีแหล่งจ่ายไฟไม่เพียงพอและไม่สามารถทำงานได้ตามปกติ
ปัญหานี้เป็นเรื่องปกติในทางปฏิบัติเช่นกันในหลายกรณีดูเหมือนว่าแหล่งจ่ายไฟจะมีขนาดใหญ่พอที่จะใช้งานแต่จะไม่นับการสูญเสียส่งผลให้กล้องไม่สามารถทำงานได้ตามปกติเนื่องจากมีแหล่งจ่ายไฟไม่เพียงพอ และไม่สามารถหาสาเหตุได้เสมอไป
5. ความต้านทานของแหล่งจ่ายไฟ POE
แน่นอนว่าสิ่งที่กล่าวมาข้างต้นคือค่าความต้านทานของสายเครือข่ายเมื่อระยะจ่ายไฟอยู่ที่ 100 เมตร ซึ่งเป็นกำลังไฟที่มีอยู่ที่ระยะจ่ายไฟสูงสุดแต่หากระยะจ่ายไฟจริงค่อนข้างน้อยเช่นเพียง 10 เมตร จากนั้นความต้านทานจะอยู่ที่ 2Ω เท่านั้น ตามลำดับ การสูญเสีย 100 เมตรเป็นเพียง 10% ของการสูญเสีย 100 เมตร ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญมากที่จะต้องพิจารณาการใช้งานจริงอย่างเต็มที่เมื่อเลือกอุปกรณ์ PSE
ความต้านทานของสายเคเบิลเครือข่าย 100 เมตรของวัสดุต่างๆ ของคู่บิดเกลียวซุปเปอร์ห้าประเภท:
1. ลวดเหล็กหุ้มทองแดง: 75-100Ω 2. ลวดอลูมิเนียมหุ้มทองแดง: 24-28Ω 3. ลวดเงินหุ้มทองแดง: 15Ω
4. สายเคเบิลเครือข่ายทองแดงหุ้มทองแดง: 42Ω 5. สายเคเบิลเครือข่ายทองแดงปราศจากออกซิเจน: 9.5Ω
จะเห็นได้ว่ายิ่งสายดีค่าความต้านทานน้อยที่สุดตามสูตร Q=I²Rt กล่าวคือ กำลังไฟฟ้าที่สูญเสียไประหว่างกระบวนการจ่ายไฟมีน้อยที่สุด ดังนั้นจึงควรใช้สายเคเบิลอย่างดีปลอดภัย.
ดังที่เราได้กล่าวไว้ข้างต้น สูตรการสูญเสียพลังงาน Q=I²Rt เพื่อให้แหล่งจ่ายไฟ poe มีการสูญเสียน้อยที่สุดจากปลายแหล่งจ่ายไฟ PSE ไปยังอุปกรณ์รับพลังงาน PD ต้องใช้กระแสไฟฟ้าขั้นต่ำและความต้านทานขั้นต่ำเพื่อให้บรรลุ ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดในกระบวนการจ่ายไฟทั้งหมด