فناوری Power over Ethernet (PoE) جریان مستقیم (DC) را از طریق همان قطعات مغناطیسی که دادهها را حمل میکنند، عبور میدهد؛ بنابراین انتخاب یک MagJack مناسب برای PoE، جریان، جفتها و بایاس را فعال میکند:
نکات کلیدی
- قطعات مغناطیسی PoE را بر اساس رتبهبندی جریان مرکز-تپ (center-tap) برای نوع PoE انتخاب کنید، نه بر اساس درجه سرعت؛ یک MagJack مدل 1000BASE-T لزوماً برای حمل جریان PoE رتبهبندی نشده است.
- IEEE 802.3af (نوع 1) توان 15.4 وات را در PSE با جریان 350 میلیآمپر ارائه میدهد؛ IEEE 802.3at (نوع 2، PoE+) توان 30 وات را با جریان 600 میلیآمپر برای هر جفت ارائه میدهد.
- IEEE 802.3bt (انواع 3 و 4) به هر چهار جفت برقرسانی میکند (60 وات و 90 وات در PSE برای کلاسهای 5 تا 8)؛ بنابراین هر مرکز-تپ در جک، جریان را حمل میکند.
- جریان PoE در یک هسته ایدهآل خنثی میشود، اما عدم تعادل مقاومت جفتها باعث باقی ماندن جریان DC خالص میشود که OCL را کاهش میدهد؛ بنابراین قطعهای که در جریان 8 میلیآمپر با OCL خود مطابقت دارد، ممکن است تحت بایاس PoE دچار افت عملکرد شود.
- یک MagJack غیر PoE که از نظر جای پا (footprint) سازگار است، جایگزین مناسبی برای PoE نیست: مرکز-تپهای سمت کابل در این قطعات اغلب به یک شبکه پایاندهنده متصل هستند و به پینها هدایت نمیشوند.
قانون کلی مهندسی: رتبهبندی مرکز-تپ را بر اساس جریان جفتهایی که بالاترین کلاس پشتیبانیشده شما مصرف میکند تعیین کنید، سپس OCL را در بایاس سطح PoE بخوانید؛ عدد OCL اصلی، نقطه عملکرد غیر PoE را توصیف میکند.
جریان PoE چگونه از قطعات مغناطیسی عبور میکند
PoE هرگز با سیگنال دیفرانسیل تداخلی ندارد. تجهیزات تأمینکننده برق (PSE) جریان DC را بین دو جفت اعمال میکنند: جریان وارد مرکز-تپ سمت کابلِ ترانسفورماتور 1CT:1CT یک جفت میشود، بهطور مساوی بین دو رسانای آن جفت تقسیم شده و از طریق مرکز-تپ جفت دیگر باز میگردد. از آنجایی که جریان در هر جفت به صورت مد مشترک (common-mode) است، دادههای دیفرانسیل 100 اهم بدون تأثیر از آن عبور میکنند.
استانداردهای IEEE 802.3af و 802.3at دو روش برای این کار تعریف میکنند. Alternative A به جفتهای روی پینهای 1/2 و 3/6 برقرسانی میکند؛ Alternative B به جفتهای روی پینهای 4/5 و 7/8 برقرسانی میکند. یک دستگاه تغذیهشونده (PD) باید برق را از هر دو حالت بپذیرد، به همین دلیل ورودیهای PD پشت یک پل یکسوساز قرار میگیرند. استاندارد IEEE 802.3bt برقرسانی چهار جفت را اضافه کرده و از هر دو مجموعه به طور همزمان استفاده میکند.
پیامد عملی برای انتخاب جک: هر زوجی که میتواند برق را منتقل کند، نیاز دارد که سر وسط (center tap) سمت کابل آن در دسترس باشد — یا به یک پین در PD هدایت شود، یا توسط کنترلر PSE روی سوئیچ تغذیه گردد. در RJ45 MagJacks، توپولوژی سر وسط در داخل قطعه ثابت است، بنابراین باید قبل از طراحی مدار (layout) از روی شماتیک داخلی خوانده شود، نه اینکه در مرحله راهاندازی کشف گردد.
سمت PSE در مقابل سمت PD: چه چیزی برای جک تغییر میکند؟
یک درجه سرعت یکسان از MagJack در هر دو انتهای لینک به شکل متفاوتی مشخص میشود. در سمت PSE — یک سوئیچ، انژکتور یا ضبطکننده ویدیوی شبکه — سرهای وسط سمت کابل به خروجی کنترلر PSE متصل میشوند و جک در ردیفی از سایر پورتهای برقدار قرار میگیرد. چگالی پورت و حرارت، عوامل اصلی در انتخاب هستند.
در سمت PD — یک دوربین، اکسس پوینت، سنسور صنعتی یا HMI — سرهای وسط سمت کابل، پل یکسوساز و کنترلر PD را تغذیه میکنند. جک تنها جریان یک پورت را حمل میکند، اما باید تمام سرهای وسط برقدار را به یک پین هدایت کند و اغلب در یک محفظه مهر و موم شده بدون جریان هوا قرار میگیرد. اینکه قطعات مغناطیسی داخل جک باشند یا کنار آن، یک تصمیم جداگانه است که در راهنمای ما درباره قطعات مغناطیسی اترنت یکپارچه در مقابل مجزا پوشش داده شده است؛ رتبهبندیهای زیر در هر دو حالت اعمال میشوند.
سه رتبهبندی که یک PoE MagJack را تعیین میکنند
یک PoE MagJack بر اساس سه رتبهبندی ارزیابی میشود و اعداد اصلی دیتاشیت به ندرت نقطه عملکرد شما را توصیف میکنند.
- جریان سر وسط (Center-tap current). نیمههای سیمپیچ و مسیر سر وسط، جریان کامل زوج را حمل میکنند، بنابراین رتبهبندی باید جریان بالاترین کلاس پشتیبانی شده شما را پوشش دهد — با در نظر گرفتن حاشیه اطمینان در حداکثر دمای محیط، نه در دمای اتاق.
- OCL تحت بایاس DC. در حالت ایدهآل، جریان PoE در جهتهای مخالف از میان دو نیمه سیمپیچ عبور میکند و شار مغناطیسی آنها یکدیگر را خنثی میکنند. کابلها و اتصالات واقعی هرگز کاملاً متعادل نیستند، بنابراین یک جریان DC خالص باقی میماند و هسته را به سمت اشباع سوق میدهد. قطعات مغناطیسی استاندارد صنعتی 100BASE-TX با 350 میکروهانری یا بیشتر با 8 میلیآمپر بایاس مشخص میشوند؛ در جریان PoE، عدم تعادل مطلق بزرگتر است، بنابراین OCL را در بایاس سطح PoE بخوانید.
- افزایش دما. تلفات مقاومتی در سیمپیچها و مسیر سر وسط باعث گرم شدن قطعه میشود؛ آن را با محدوده دمای محیطی نامی که در قطعات درجه صنعتی به 40- تا 85+ درجه سانتیگراد میرسد، بررسی کنید.
بررسی که باید روی شماتیک خود انجام دهید: کلاسی که PD شما درخواست میکند یا PSE شما تأمین میکند را پیدا کنید، آن را در جدول زیر با نوع (Type) و جریان جفتسیم (pair-set) مربوطه مطابقت دهید، تأیید کنید که آیا برق روی جفتهای داده، جفتهای یدکی یا هر چهار جفت میرسد، و سپس در شماتیک داخلی جک بررسی کنید که سر وسط (center tap) هر جفت برقدار، بیرون کشیده شده باشد — نه اینکه به یک شبکه پایاندهنده (termination network) متصل شده باشد.
Need a MagJack Rated for Your PoE Class?
IEEE 802.3bt: الزامات نوع 3 و 4
استاندارد IEEE 802.3bt (2018) که معمولاً با نام PoE++ شناخته میشود، فناوری Power over Ethernet را از دو جفت برقدار به چهار جفت ارتقا داد. نوع 3 توان 60 وات در PSE و 51 وات در PD ارائه میدهد؛ نوع 4 توان 90 وات و 71.3 وات را تأمین میکند. کلاسهای 5 و 6 متعلق به نوع 3، و کلاسهای 7 و 8 متعلق به نوع 4 هستند.
برقرسانی چهار جفتی، الزامات مغناطیسی را از نظر نوع و نه فقط از نظر میزان تغییر میدهد. اکنون هر چهار سر وسط سمت کابل حامل جریان هستند، بنابراین جکی که برای عملکرد دو جفتی نوع 1 یا نوع 2 طراحی شده است، حتی اگر جای پای (footprint) آن مطابقت داشته باشد، نمیتواند برای سرویس نوع 3 یا نوع 4 استفاده شود. بار حرارتی نیز با افزایش توان کلی بالا میرود که این موضوع در محفظههای PD مهر و موم شده اهمیت بیشتری دارد.
جریان هر جفت در نوع 3 و 4 به کلاس و اشتراکگذاری جریان چهار جفتی بستگی دارد، بنابراین به جای استنتاج از ارقام نوع 2، آن را از دیتاشیت جک استخراج کنید. اکثر محصولات یک تولیدکننده جک ماژولار RJ45 به همین دلیل قطعات PoE++ خود را از قطعات PoE و PoE+ جدا میکنند.
PoE چند پورت: تجمع گرما در جکهای ردیفی (Ganged)
یک پورت برقدار به ندرت مشکل حرارتی ایجاد میکند. یک PSE که بر پایه کانکتورهای RJ45 چند پورت 1xN ردیفی یا 2xN پشتهای ساخته شده است، مجموعههای زیادی از سیمپیچهای برقدار را در یک محفظه قرار میدهد و گرمای حاصل از هر کدام به گرمای همسایگانش اضافه میشود. پورتهای داخلی داغتر کار میکنند زیرا از هر دو طرف احاطه شدهاند.
به جای استفاده از ارقام تکپورت، بر اساس دیتاشیت چندپورت کاهش توان (Derate) را اعمال کنید، جریان هوا را در سراسر ردیف جکها برنامهریزی کنید و بالاترین کلاس پشتیبانی شده در تمام پورتها را به طور همزمان به عنوان مبنای طراحی در نظر بگیرید — این شرایطی است که یک سوئیچ کاملاً بارگذاری شده در نهایت با آن مواجه خواهد شد.
انواع PoE و آنچه قطعات مغناطیسی باید تحمل کنند
| نوع PoE | استاندارد IEEE (سال) | نام رایج | توان در PSE | توان در PD | جریان هر مجموعه جفت | جفتهای برقدار | بالاترین کلاس PD | آنچه قطعات مغناطیسی باید تحمل کنند |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| نوع ۱ | 802.3af (2003) | PoE | 15.4 وات | 12.95 وات | 350 میلیآمپر | ۲ زوج | کلاس ۳ | 350 میلیآمپر از طریق دو سر وسط سمت کابل |
| نوع ۲ | 802.3at (2009) | PoE+ | 30 وات | 25.5 وات | 600 میلیآمپر | ۲ زوج | کلاس ۴ | 600 میلیآمپر از طریق دو سر وسط سمت کابل |
| نوع ۳ | 802.3bt (2018) | PoE++ | 60 وات | 51 وات | طبق دیتاشیت جک | ۴ زوج | کلاس ۶ | جریان روی هر چهار سر وسط سمت کابل |
| نوع ۴ | 802.3bt (2018) | PoE++ | 90 وات | 71.3 وات | طبق دیتاشیت جک | ۴ زوج | کلاس ۸ | جریان روی هر چهار سر وسط، در بالاترین بار حرارتی |
سوالات متداول
آیا PoE+ همان 802.3at است؟
بله — PoE+ نام رایج برای استاندارد IEEE 802.3at (2009) است که با نام نوع ۲ نیز شناخته میشود. این استاندارد 30 وات در سمت PSE و 25.5 وات در دستگاه تغذیهشونده (PD) با جریان 600 میلیآمپر برای هر جفت ارائه میدهد. PoE به استاندارد IEEE 802.3af (نوع ۱) و PoE++ به استاندارد IEEE 802.3bt (انواع ۳ و ۴) اشاره دارد.
برای PoE به چه قطعات مغناطیسی (Magnetics) نیاز دارم؟
شما به قطعات مغناطیسی متناسب با نوع PoE خود نیاز دارید: سرهای وسط (Center Taps) که برای هر جفت تغذیهشونده بیرون آورده شده باشند، رتبهبندی جریان سر وسط که جریان جفتها را پوشش دهد، و OCL که تحت بایاس DC سطح PoE مشخص شده باشد. درجه سرعت و رتبهبندی PoE مشخصات جداگانهای هستند، بنابراین به جای فرض اینکه یکی دیگری را پوشش میدهد، هر دو را در دیتاشیت بررسی کنید.
آیا یک MagJack غیر PoE میتواند جریان PoE را عبور دهد؟
خیر — یک MagJack غیر PoE نباید در پورتهای دارای تغذیه استفاده شود. سرهای وسط سمت کابل آن اغلب از طریق یک شبکه مقاومت متصل شدهاند و سیمپیچهای آن برای جریان PoE یا عدم تعادلی که به همراه آن میآید، رتبهبندی نشدهاند. تجهیزات PSE منطبق با استاندارد، قبل از اعمال برق، امضای معتبر PD را شناسایی میکنند، اما یک تزریقکننده (Injector) غیرفعال بدون توجه به این موضوع، ولتاژ را اعمال میکند.
آیا 802.3bt به قطعات مغناطیسی چهار زوج نیاز دارد؟
بله، برای عملکرد نوع ۳ و نوع ۴. استاندارد IEEE 802.3bt هر چهار زوج را تغذیه میکند، بنابراین هر چهار سر وسط سمت کابل جریان را حمل میکنند و باید بیرون آورده شده و متناسب با آن رتبهبندی شوند. یک MagJack دو زوج PoE یا PoE+ نمیتواند جایگزین شود، حتی اگر جای پای (Footprint) آن یکسان باشد.
آیا میتوانم بدون ارزیابی مجدد برد، از یک منبع دوم برای PoE MagJack استفاده کنم؟
اغلب بله، اگر قطعه جایگزین علاوه بر ابعاد فیزیکی (footprint)، با مشخصات دیگر نیز مطابقت داشته باشد. این قطعه باید از نظر نوع PoE، جریان نامی مرکز-انشعاب (center-tap)، توپولوژی داخلی مرکز-انشعاب، OCL تحت بایاس، محدوده دمای عملیاتی و پیکربندی LED با قطعه اصلی برابر باشد. یک ابزار مرجع متقاطع RJ45، گزینهها را بر اساس شماره قطعه اصلی فهرست میکند و نمونهها و نقشههای فنی برای تأیید، در صورت درخواست در دسترس هستند.
انتخاب قطعات مغناطیسی PoE به نوع PoE و تعداد زوج سیمهایی که باید پشتیبانی کنید، جریان نامی مرکز-انشعاب که برای بالاترین کلاس شما در حداکثر دمای محیط تنظیم شده باشد، و OCL که به جای عدد غیر PoE در سطح بایاس PoE خوانده میشود، بستگی دارد. قبل از طراحی مدار، توپولوژی داخلی مرکز-انشعاب را در شماتیک تأیید کنید — این تنها مشخصهای است که با تطبیق ابعاد فیزیکی (footprint) مشخص نمیشود.
About the Author
Michael Wang
Senior Technical Engineer
As the technical lead at TeleWire, Michael bridges the critical gap between complex engineering requirements and precision manufacturing. With deep expertise in Design for Manufacturing (DFM) and signal integrity, he oversees the technical validation of custom interconnect solutions for mission-critical automotive, industrial, and medical applications.
