Поддержку операций определения подключения устройства, классификации и контроля тока в нагрузке. Параметры этих операций задаются внешними резисторами RDET, RCLASS и RILIM соответственно.
Управление внешним DC/DC-контроллером с выхода PG (Power Good), который подключается к входу разрешения (Enable/Disable) внешнего контроллера.
Вторичные напряжения формируются после успешного завершения процедуры включения и после достижения напряжения VDD порога UVLO (under voltage lockout).
Рассмотрим различия между модификациями микросхем TPS237x:
В зависимости от значения порога UVLO. В модификациях TPS2375 и TPS2375-1 используются значения, оговоренные стандартом IEEE 802.3af-2005, а именно 39, 4 В при включении и 30, 6 В соответственно. В модификациях TPS2377 и TPS2377-1 используются значения 35 и 30, 5 В соответственно, которые применялись в PoE-устройствах до принятия указанного стандарта (т.н. Legacy). В модификациях TPS2376 и TPS2376-H эти значения регулируются путем подачи соответствующего напряжения на вход UVLO.
В зависимости от реакции на аварийную ситуацию (падение входного напряжения ниже порога, перегрев микросхемы, превышение тока в нагрузке). Модификации TPS237x без суффиксов - 1 или - Н отключаются и могут быть перезапущены только «с нуля», то есть после полного снятия входного напряжения и повторения процедуры запуска. Модификации TPS237x-1 или - Н автоматически возобновляют работу PD-устройства, если аварийная ситуация устранена (при условии, что входное напряжение не было снято полностью).
Модификация TPS237x-H, в отличие от остальных микросхем, имеет повышенное значение максимального тока в нагрузке (до 600мА против 400мА), что дает возможность применять их в планируемых изделиях класса4.
Контроллеры PD-устройства со встроенным DC/DC-контроллером
Номенклатура и технические характеристики контроллеров PD-устройств со встроенным DC/DC-контроллером представлены в таблице 2.
Таблица 2. Контроллеры PD-устройств со встроенным DC/DC-контроллером
| Модель | Назначение | Классы | Uвх макс., В | Рабочий диапазон температур, °С | Ток нагрузки, мА |
| TPS23750 | PD-контроллер + PWM-контроллер | 0...3 | 100 | -40...85 | 405 |
| TPS23753 | PD-контроллер + PWM-контроллер + Oring | 0...3 | 100 | -40...85 | 405 |
| TPS23754 | PD-контроллер + PWM-контроллер (мощный) | 0...4 | 100 | -40...125 | 850 |
| TPS23756 | PD-контроллер + PWM-контроллер (мощный) | 0...4 | 100 | -40...125 | 850 |
| TPS23757 | PD-контроллер + PWM-контроллер (мощный) | 0...3 | 100 | -40...85 | 405 |
Контроллеры PD-устройств со встроенным DC/DC-контроллером являются дальнейшим развитием PoE-микросхем по сравнению с контроллерами интерфейсов. По крайней мере, все микросхемы этой группы (кроме TPS23750 и TPS23770) анонсированы компанией Texas Instruments в 2008 или в 2009 году (контроллеры интерфейсов на 3-5 лет «старше»). Попытаемся сформулировать основную причину развития именно этой группы. Достаточно проанализировать схемотехнические решения на конечные изделия, предлагаемые компанией Texas Instruments (источники [2] и [3]), чтобы убедиться - количество электронных компонентов в устройствах, реализованных на микросхемах со встроенным DC/DC-контроллером примерно на треть меньше, нежели в устройствах с внешним DC/DC-контроллером. Снижение количества компонентов приводит:
к уменьшению габаритных размеров печатной платы и, во многих случаях, к снижению габаритов конечного устройства;
к повышению надежности конечного устройства;
к снижению стоимости полного набора компонентов.
В данной линейке микросхема TPS23750 является базовой. Остальные микросхемы - дальнейшее ее развитие, а именно:
Микросхемы TPS23754 и TPS23756 ориентированы на применение в планируемых изделиях класса 4- ток нагрузки до 850 мА против 405 мА.
Расширен температурный диапазон микросхем TPS23754, TPS23756 и TPS23757.
Микросхема TPS23753A позволяет подключать внешние источники питания по схеме ORing.
И последнее: компания Texas Instruments предлагает демонстрационные платы, позволяющие потребителю в короткое время освоить основные схемотехнические и конструкторские решения, использующие микросхемы семейства TPS2375x.
Применение технологии PoE в современных системах безопасности
Из основных применений Ethernet-технологий в системах безопасности можно выделить:
Системы видеонаблюдения;
Системы контроля доступа в помещения;
Системы пожарной сигнализации;
IP-телефония, в частности системы автоматического оповещения персонала по телефону в нештатных ситуациях.
Основное достоинство IP-решений в подобных системах - эффективное использование сетевой инфраструктуры здания. Поскольку в современных офисных зданиях без сомнения существует локальная сеть, то нет необходимости разворачивать подобную систему «с нуля» - достаточно интегрировать ее элементы в уже существующую сеть.
Преимущества технологии PoE были рассмотрены выше - они справедливы и для элементов систем безопасности. Однако, учитывая, что системы видеонаблюдения - наиболее «интеллектуальное» направление из всех перечисленных, остановимся на нем подробнее.
Коммерческие системы видеонаблюдения, появившиеся в последнем десятилетии прошлого века, использовали видеокамеру с аналоговым видеосигналом и питанием +12 В. Следовательно установка одной видеокамеры требовала прокладки коаксиального кабеля (для видео), установки источника питания и подключение его к камере и прокладки сетевого кабеля для питания источника. При наличии дополнительных функций (управление диафрагмой, управление поворотом камеры, управление вариобъективом) требовалась прокладка дополнительных коаксиальных пар (поскольку управление было преимущественно аналоговым). Далее все это «богатство» через все здание тянулось на пульт управления. С увеличением числа камер головная боль возрастала в геометрической прогрессии. Применение цифровых IP-камер с поддержкой PoE исключает все проблемы и сложности.
Отображение и архивирование. Для решения этой задачи требовались видеомультиплексоры, видеомагнитофоны с функциями прореживания записи (например, два кадра в секунду) и возможностью покадрового просмотра. Архивирование осуществлялось на кассету, которой хватало не более чем на сутки. Объем архива прямо пропорционален сроку хранения. Как решение, применялись детекторы движения, но они стоили денег, и в течение рабочего дня проблемы не решали. Применение IP-технологий обеспечивает запись на жесткий диск только при наличии движения, удобную навигацию по архиву, возможность доступа к архиву посредством интернета (при соответствующем допуске). Кроме того - существенная экономия на специальном оборудовании.
Дополнительные преимущества:
Возможность масштабирования;
Возможность анализа информации в реальном времени;
Возможность интеграции с другими составляющими системы безопасности (контроль доступа и другие).
Строго говоря, найти какие-то преимущества «досетевых» решений перед IP-технологиями затруднительно.
Что ограничивает применение именно технологии PoE в современных видеосистемах. В первую очередь - ограничение по потребляемой мощности - многофункциональные IP-видеокамеры (с возможностью управления экспозицией, с изменяемым фокусным расстоянием, с датчиком движения, с поворотом камеры) потребляют более 13 Вт. Легализация устройств 4-го класса по мощности могла бы решить проблему.
Заключение
В целом технология с питанием по сети Ethernet дает существенный выигрыш в системах безопасности за счет возможности установки их элементов в местах, где нет обычных электрических кабелей и розеток или где их трудно установить. Однако при этом повышаются требования к сетевой инфраструктуре здания.
Технические и функциональные характеристики, номенклатура продуктов компании Texas Instruments, поддерживающих технологию PoE, позволяют применять их не только в современных изделиях, но и в перспективных разработках.
Список литературы
IEEE Std 802.3TM-2008 (Revision of IEEE Std 802.3-2005) // документ IEEE 802.3-2008_section3.pdf
TPS23750 High Efficiency 5V at 2.2A PoE PD// документ компании Texas Instruments slvu159.pdf
25-W, High-Power PoE Using the TPS2376-H// документ компании Texas Instruments slvu188.pdf.