PoE umfasst einen großen Bereich, von der Versorgung von Einzelgeräten, wie einem einfachen WLAN-Accesspoint, bis hin zu großen komplexeren Anwendungen, wie einem kompletten Überwachungssystem. Welche Anforderungen an Stromversorgungen stellen Anwendungen mit zwei oder mehr aktiven PoE-Teilnehmern? Grundsätzlich lässt sich jede PoE-Anwendung in die Bereiche Power Sourcing Equipment (PSE) und Powered Device (PD) einteilen. Bei der Erzeugung von PoE besteht das Grundprinzip einfach ausgedrückt darin, dass zwei Kabel zu einem zusammengefasst werden. Das heißt, ein Ethernet-Kommunikationskabel und 52VDC-Spannung werden in einem Switch oder Injektor kombiniert und als PoE wieder ausgegeben. Der Vorteil liegt auf der Hand: Endgeräte wie Kameras oder Access-Points können über die gleiche Leitung versorgt werden und kommunizieren. Je nach unterstütztem PoE-Standard ergeben sich damit bereitgestellte Leistungen zwischen 15.4 und 90W. Die 90W werden seit dem Standard IEEE 802.3bt unterstützt. Übliche Elektroinstallationen versuchen normalerweise, die Leistungskabel möglichst von allen Kommunikationskabeln zu trennen. Bei PoE passiert genau das Gegenteil. Die Kommunikation wird auf die Versorgungsspannung moduliert. Welche besonderen Herausforderungen ergeben sich damit für Anwender und Hersteller?
EMV und weitere Herausforderungen
Zunächst einmal müssen sich Anwender grundsätzliche Fragen beantworten: Welche Komponenten bzw. Systemspannungen sind bereits vorhanden? Soll es eher eine hochintegrierte Anwendung sein oder soll sie aus Einzelgeräten bestehen? Grundsätzlich können Lösungen von Phoenix Contact hier in jede Richtung unterstützen. So bietet das Unternehmen z.B. in der Smart Camera Box die Stromversorgung und den Switch komplett als ein Gerät an. Wichtig sind auch die Rahmenbedingungen, wenn Stromversorgung und Switch separate Einheiten in der Anwendung darstellen. In nahezu jeder Applikation spielt das Thema Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) eine wichtige Rolle. Deshalb legt der Hersteller bei seinen Stromversorgungen Wert auf eine gute EMV-Performance der Geräte. Sowohl entwicklungsbegleitend als auch vor Markteinführung werden Messungen durchgeführt. Welchen Einfluss hat die EMV Performance einer Stromversorgung auf eine PoE-Anwendung? Und welche Konsequenzen hat das für das Gerätedesign?
Abgestrahlte Störaussendung
Zunächst muss dabei unterschieden werden zwischen leitungsgebundener und gestrahlter Störaussendung. Alle Stromversorgungen, die das Unternehmen verlassen, sind grundsätzlich so konzipiert, dass sie nicht nur die Industrie-, sondern auch die strengeren Haushaltsanforderungen für abgestrahlte Störaussendung erfüllen. Das fördert einen zuverlässigen Betrieb aller benachbarten Komponenten und steigert damit auch die Datenverfügbarkeit der PoE-Applikation. Gleichzeitig werden diese Stromversorgungen nicht durch Störstrahlungen, die von außen auf sie einwirken, negativ beeinflusst. Ihre hohe Störfestigkeit entsprechend der Norm EN 61000-6-2 wird immer auf industrielle Umgebungen ausgelegt, sodass im Hinblick auf PoE-Anwendungen ein reibungsloser Betrieb sichergestellt ist. Damit lässt sich festhalten, dass Uno Power äußerst geringe Störaussendungen produziert und gleichzeitig robust ist gegenüber Störeinstrahlung von außen.
Leitungsgebundene Störeinflüsse
Mindestens genauso relevant wie gestrahlte EMV sind die leitungsgebundenen Störeinflüsse. Typischerweise fokussieren sich Akteure im industriellen Umfeld bei AC/DC-Stromversorgungen ausschließlich auf die geleiteten Störungen durch die AC-Eingangsseite. Natürlich erfüllt Uno Power diese Anforderung. Deutlich seltener achten Anwender allerdings darauf, dass die DC-Ausgangsseite geringe Störaussendung aufweist. Die Stromversorgung in Multiport-PoE-Anwendungen versorgt typischerweise einen Ethernet Switch. Der Ethernet Switch nutzt die DC-Spannung als saubere Grundlage und moduliert die Kommunikation auf diese Spannung. Damit hat leitungsgebundene Störung, die in den Switch gelangt, potenziell Einfluss auf die Qualität der Datenübertragung in der Anwendung. Uno Power wurde entsprechend der EN 61204 so entwickelt, damit die Störaussendung auf der 48V-56V-Spannungsebene gering ist, um einen sicheren und vor allem ausfallfreien Betrieb von PoE-Verbrauchern sicherzustellen. Je „sauberer“ die Spannung der Stromversorgung ist, desto besser kann das versorgte Gerät im Feld die Kommunikationsinformationen von der Versorgung unterscheiden.