Artículo escrito por Jeff Kring, gerente de producto de ICM para Bel Fuse
Introducción: Más que solo datos
Ethernet ha sido durante mucho tiempo la columna vertebral de la comunicación digital. Es valorado por su capacidad para soportar altas velocidades de datos a largas distancias y su versatilidad en los sectores de consumo, comercial, automotriz e industrial.
Sin embargo, a medida que crece la demanda de dispositivos de borde inteligentes, Ethernet está evolucionando. La alimentación PoE a través de Ethernet mejora la Ethernet tradicional al permitir la entrega de datos y alimentación de CC de bajo voltaje a través de un solo cable.
Inicialmente lento para obtener adopción, PoE es ahora una parte central del diseño industrial e integrado. Su capacidad para simplificar las instalaciones, reducir costos y mejorar la fiabilidad la ha convertido en una tecnología crítica en campos que van desde la industria aeroespacial y de atención médica hasta los edificios inteligentes y la automatización.
Cómo funciona PoE: una capa oculta de energía
Los cables Ethernet como CAT 5e y CAT 6 constan de cuatro pares trenzados, cada uno capaz de transportar señales de datos diferenciales. En la señalización diferencial, los datos se codifican como la diferencia de voltaje entre los dos cables de un par, en lugar del voltaje absoluto.
Este enfoque ayuda a cancelar el ruido y la interferencia, ya que cualquier ruido de modo común aparece por igual en ambos cables y es ignorado por el receptor.
PoE se basa en este principio introduciendo una polarización de CC en los cables sin afectar la señal de datos. Los circuitos de filtrado especiales en los dispositivos alimentados y el equipo de abastecimiento separan la alimentación de CC de la señal de datos de CA. Esto permite transmitir energía y datos simultáneamente a través del mismo cableado de par trenzado, evitando la necesidad de una infraestructura de energía dedicada.
Descripción de los modos PoE: A y B
La alimentación se puede suministrar a través de cables Ethernet utilizando dos configuraciones conocidas como Modo A y Modo B.
En el modo A, la alimentación se suministra a través de los mismos pares que transportan datos, específicamente los pines 1, 2, 3 y 6. Esto permite que tanto la energía como los datos compartan conductores.
En el modo B, la energía se entrega a través de los pares de repuesto, pines 4, 5, 7 y 8, que normalmente no se utilizan para datos en Ethernet de 10/100 Mbps.
Los cuatro pares se utilizan para datos en Gigabit Ethernet, pero la entrega de energía aún se puede administrar sin conflictos. Ambos modos cumplen con los estándares IEEE y son compatibles con una amplia gama de dispositivos habilitados para PoE.
Estándares PoE y niveles de potencia: Escalado para satisfacer las necesidades de las aplicaciones
Varios estándares IEEE rigen la entrega de energía PoE, cada uno de los cuales define los niveles máximos de potencia y las configuraciones admitidas. El primer estándar, IEEE 802.3af (también conocido como Tipo 1), permite hasta 15,4 vatios de potencia en la fuente, entregando aproximadamente 12,95 vatios a la fuente de alimentación del dispositivo. Este nivel de potencia es suficiente para aplicaciones como cámaras IP, teléfonos VoIP y sensores pequeños.
El siguiente paso es IEEE 802.3at, o Tipo 2, a menudo llamado PoE Plus. Aumenta la entrega de potencia a 30 vatios en la fuente y aproximadamente 25,5 vatios en el dispositivo. Esta potencia adicional admite puntos de acceso, pantallas de video y sensores inteligentes que requieren procesamiento integrado o inferencia de IA local.
Para aplicaciones más exigentes, IEEE 802.3bt presenta dos tipos de mayor potencia. El Tipo 3 puede suministrar hasta 60 vatios, mientras que el Tipo 4 entrega hasta 90 vatios en la fuente.
Así, dichos niveles de potencia permiten que los sistemas más complejos, como los equipos de automatización de edificios, los clientes ligeros, la iluminación LED, los sistemas informáticos industriales y algunos dispositivos de IA de borde integrados, funcionen sin una fuente de alimentación separada.
Tanto el Tipo 3 como el Tipo 4 utilizan los cuatro pares trenzados en el cable Ethernet para la entrega de energía, lo que mejora la eficiencia y minimiza las pérdidas térmicas.
