PoE 마그네틱은 센터 탭 전류로 선택하십시오: 802.3af, at 및 bt용 MagJack

Power over Ethernet(PoE)은 데이터와 동일한 자기 회로를 통해 DC 전원을 공급하므로, PoE MagJack을 선택할 때는 전류, 페어 및 바이어스를 고려해야 합니다.

핵심 요약

• PoE 자기 부품은 속도 등급이 아닌 PoE 유형별 센터 탭 전류 정격에 따라 선택하십시오. 1000BASE-T MagJack이라고 해서 자동으로 PoE를 지원하는 것은 아닙니다.
• IEEE 802.3af(Type 1)는 PSE에서 350 mA로 15.4 W를 공급하며, IEEE 802.3at(Type 2, PoE+)는 페어 세트당 600 mA로 30 W를 공급합니다.
• IEEE 802.3bt Type 3 및 4는 4개 페어 모두에 전력을 공급합니다(클래스 5~8에서 PSE 기준 60 W 및 90 W). 따라서 잭의 모든 센터 탭이 전류를 전달합니다.
• 이상적인 코어에서는 PoE 전류가 상쇄되지만, 페어 저항 불균형으로 인해 잔류 DC가 발생하여 OCL(개방 회로 인덕턴스)이 낮아질 수 있습니다. 따라서 8 mA에서 OCL 수치를 만족하는 부품이라도 PoE 바이어스 하에서는 기준에 미달할 수 있습니다.
• 풋프린트가 호환되는 비 PoE MagJack은 PoE 대체품으로 사용할 수 없습니다. 이러한 제품의 케이블 측 센터 탭은 핀으로 연결되지 않고 종단 네트워크에 연결되어 있는 경우가 많기 때문입니다.

엔지니어링 경험 법칙: 지원하는 최고 클래스의 페어 세트 전류를 기준으로 센터 탭 정격을 산정하십시오. 그런 다음 PoE 레벨 바이어스에서 OCL을 확인하십시오. 제품 사양의 대표 OCL 수치는 비 PoE 작동 지점을 기준으로 설명된 것입니다.

PoE 전류가 자기 부품을 흐르는 방식

PoE는 차동 신호에 영향을 주지 않습니다. 전력 공급 장비(PSE)는 두 페어 세트 사이에 DC를 인가합니다. 전류는 한 페어의 1CT:1CT 변압기 케이블 측 센터 탭으로 들어가 해당 페어의 두 도체로 균등하게 분할된 후, 다른 페어의 센터 탭을 통해 돌아옵니다. 전류가 각 페어에서 공통 모드(common-mode)로 흐르기 때문에 100 Ω 차동 데이터는 영향을 받지 않고 전송됩니다.

IEEE 802.3af 및 802.3at는 이를 수행하는 두 가지 방식을 정의합니다. Alternative A는 핀 1/2 및 3/6의 페어에 전력을 공급하고, Alternative B는 핀 4/5 및 7/8의 페어에 전력을 공급합니다. 수전 장치(PD)는 두 방식 모두에서 전력을 수신할 수 있어야 하므로 PD 입력단은 브리지 정류기 뒤에 배치됩니다. IEEE 802.3bt는 두 세트를 동시에 사용하는 4페어 전력 공급 방식을 추가했습니다.

잭 선택에 따른 실질적인 결과: 전력을 전달할 수 있는 모든 페어는 케이블 측 센터 탭이 사용 가능해야 합니다. 즉, PD의 핀으로 연결되거나 스위치의 PSE 컨트롤러에 의해 구동되어야 합니다. RJ45 MagJack의 경우, 해당 센터 탭 토폴로지가 부품 내부에 고정되어 있으므로 레이아웃 전에 내부 회로도를 확인해야 하며, 브링업 단계에서 발견해서는 안 됩니다.

PSE 측 vs. PD 측: 잭에 필요한 변경 사항

동일한 속도 등급의 MagJack이라도 링크의 양쪽 끝에서 다르게 지정됩니다. 스위치, 인젝터 또는 네트워크 비디오 레코더와 같은 PSE 측에서는 케이블 측 센터 탭이 PSE 컨트롤러의 출력에 연결되며, 잭은 다른 전원 공급 포트들과 나란히 배치됩니다. 따라서 포트 밀도와 발열이 선택의 핵심 요소가 됩니다.

카메라, 액세스 포인트, 산업용 센서 또는 HMI와 같은 PD 측에서는 케이블 측 센터 탭이 브리지 정류기와 PD 컨트롤러에 전원을 공급합니다. 잭은 단일 포트의 전류만 전달하면 되지만, 모든 전원 공급 센터 탭을 핀으로 연결해야 하며, 종종 공기 흐름이 없는 밀폐된 인클로저 내부에 위치하게 됩니다. 마그네틱을 잭 내부에 배치할지 외부에 배치할지는 별도의 결정 사항이며, 이는 통합형 vs. 개별형 이더넷 마그네틱 가이드에서 다룹니다. 아래의 정격 사양은 두 경우 모두에 적용됩니다.

PoE MagJack을 결정짓는 세 가지 정격

PoE MagJack은 세 가지 정격에 따라 검증되며, 데이터시트의 주요 수치가 실제 작동 지점을 설명하는 경우는 드뭅니다.

• 센터 탭 전류. 권선 절반과 센터 탭 경로는 전체 페어 세트 전류를 전달하므로, 정격은 지원하는 최고 등급의 전류를 감당할 수 있어야 합니다. 이때 실온이 아닌 최대 주변 온도에서의 마진을 고려해야 합니다.
• DC 바이어스 하의 OCL. 이상적으로는 PoE 전류가 두 권선 절반을 통해 반대 방향으로 흐르면서 자속이 상쇄됩니다. 하지만 실제 케이블과 접점은 완벽하게 균형을 이루지 못하므로 순 DC 성분이 남아 코어를 포화 상태로 밀어냅니다. 업계 표준인 100BASE-TX 마그네틱은 8mA 바이어스에서 350µH 이상으로 지정되지만, PoE 전류에서는 절대적인 불균형이 더 커지므로 PoE 수준의 바이어스에서 OCL을 확인해야 합니다.
• 온도 상승. 권선과 센터 탭 경로의 저항 손실로 인해 부품이 가열됩니다. 산업용 등급 부품의 경우 -40 ~ +85°C에 달하는 정격 주변 온도 범위와 비교하여 확인하십시오.

자체 회로도에서 확인해야 할 사항은 다음과 같습니다. PD가 요청하거나 PSE가 공급하는 클래스를 찾고, 아래 표에서 해당 유형 및 페어 세트 전류에 매핑한 다음, 전력이 데이터 페어, 예비 페어 또는 네 페어 모두를 통해 전달되는지 확인하십시오. 마지막으로 잭의 내부 회로도를 통해 전원이 공급되는 모든 페어의 센터 탭이 종단 네트워크에 묶이지 않고 외부로 연결되어 있는지 확인하십시오.

IEEE 802.3bt: Type 3 및 Type 4의 요구 사항

일반적으로 PoE++라고 불리는 IEEE 802.3bt(2018) 표준은 Power over Ethernet(PoE)을 두 개의 전원 페어에서 네 개로 확장했습니다. Type 3는 PSE에서 60W, PD에서 51W를 전달하며, Type 4는 90W 및 71.3W를 전달합니다. 클래스 5와 6은 Type 3에 속하며, 클래스 7과 8은 Type 4에 속합니다.

4페어 전원 공급은 단순히 정도의 차이가 아니라 자기 부품(magnetics) 요구 사항의 본질적인 변화를 가져옵니다. 이제 네 개의 케이블 측 센터 탭 모두에 전류가 흐르므로, 풋프린트가 일치하더라도 2페어 Type 1 또는 Type 2 작동용으로 설계된 잭을 Type 3 또는 Type 4 서비스에 사용할 수 없습니다. 총 전력이 증가함에 따라 열 부하도 상승하며, 이는 밀폐된 PD 인클로저에서 가장 중요하게 고려해야 할 요소입니다.

Type 3 및 Type 4에서의 페어당 전류는 클래스 및 4페어 전류 분배 방식에 따라 달라지므로, Type 2 수치에서 추정하지 말고 잭 데이터시트의 값을 참조하십시오. 대부분의 RJ45 모듈러 잭 제조업체가 PoE++ 부품을 PoE 및 PoE+ 부품과 별도로 구분하는 이유가 바로 여기에 있습니다.

다중 포트 PoE: 갱드(Ganged) 잭에서의 발열 누적

단일 전원 포트는 열 문제가 되는 경우가 거의 없습니다. 1xN 갱드 또는 2xN 적층형 다중 포트 RJ45 커넥터로 구축된 PSE는 하나의 하우징 안에 여러 세트의 전원 권선을 배치하며, 각 권선에서 발생하는 열이 인접한 권선에 더해집니다. 내부 포트는 양쪽이 모두 둘러싸여 있기 때문에 가장 뜨겁게 작동합니다.

단일 포트 수치가 아닌 다중 포트 데이터시트에 따라 정격 전류를 낮추고(Derate), 잭 열을 가로지르는 공기 흐름을 계획하십시오. 또한 모든 포트에서 동시에 지원되는 최대 클래스를 설계 기준으로 삼으십시오. 이는 완전히 로드된 스위치가 결국 직면하게 될 조건이기 때문입니다.

PoE 유형 및 자기 부품(Magnetics)의 허용 전류

자주 묻는 질문

PoE+와 802.3at는 동일한 것인가요?

네, PoE+는 IEEE 802.3at(2009)의 일반적인 명칭이며 Type 2로도 지정됩니다. 이는 PSE에서 30W, 수전 장치(PD)에서 25.5W를 페어 세트당 600mA로 공급합니다. PoE는 IEEE 802.3af(Type 1)를, PoE++는 IEEE 802.3bt(Type 3 및 4)를 의미합니다.

PoE에는 어떤 마그네틱(magnetics)이 필요한가요?

사용 중인 PoE 유형에 맞는 정격의 마그네틱이 필요합니다. 모든 수전 페어에 대해 센터 탭이 인출되어야 하며, 페어 세트 전류를 수용할 수 있는 센터 탭 전류 정격과 PoE 레벨 DC 바이어스 하에서 지정된 OCL(개방 회로 인덕턴스)을 갖추어야 합니다. 속도 등급과 PoE 정격은 별도의 사양이므로, 하나가 다른 하나를 포함한다고 가정하지 말고 데이터시트에서 두 사양을 모두 확인하십시오.

비 PoE MagJack으로 PoE 전류를 전달할 수 있나요?

아니요, 비 PoE MagJack은 전원이 공급되는 포트에 사용해서는 안 됩니다. 케이블 측 센터 탭이 저항 종단 네트워크를 통해 연결되어 있는 경우가 많으며, 권선이 PoE 전류나 그에 따른 불균형을 견디도록 설계되지 않았기 때문입니다. 표준을 준수하는 PSE는 전원을 공급하기 전에 유효한 PD 시그니처를 감지하지만, 패시브 인젝터는 상관없이 전압을 인가합니다.

802.3bt는 4페어 마그네틱이 필요한가요?

네, Type 3 및 Type 4 작동 시 필요합니다. IEEE 802.3bt는 4페어 모두에 전력을 공급하므로 4개의 케이블 측 센터 탭이 모두 전류를 전달해야 하며, 이에 맞게 인출되고 정격이 지정되어야 합니다. 풋프린트가 일치하더라도 2페어 PoE 또는 PoE+ MagJack으로 대체할 수 없습니다.

보드를 재인증하지 않고 PoE MagJack을 세컨드 소스로 사용할 수 있나요?

대체품이 풋프린트 이상의 사양과 일치한다면 대체가 가능한 경우가 많습니다. PoE 유형, 센터 탭 전류 정격, 내부 센터 탭 토폴로지, 바이어스 상태에서의 OCL, 작동 온도 범위 및 LED 구성이 원본과 동일해야 합니다. RJ45 교차 참조 도구를 사용하면 원본 부품 번호별로 후보 제품을 확인할 수 있으며, 검증을 위해 드롭인 호환 제품, 샘플 및 기계 도면을 요청하실 수 있습니다.

PoE 마그네틱을 선택할 때는 지원해야 하는 PoE 유형 및 페어 수, 최대 주변 온도에서 최고 등급에 맞춰진 센터 탭 전류 정격, 그리고 비 PoE 기준 수치가 아닌 PoE 레벨 바이어스에서 측정된 OCL을 고려해야 합니다. 레이아웃 전에 회로도에서 내부 센터 탭 토폴로지를 확인하십시오. 이는 풋프린트가 일치하더라도 풋프린트만으로는 알 수 없는 유일한 정격 사양입니다.