PoDL : Power over data line
PoDL : Power over data line
Standard Ethernet 즉, 범용으로 많이 쓰이는 Ethernet에 PoE기술이 있다면, SPE에는 PoDL이 있다.
PoE에 대해서 모른다면 아래링크 참고 부탁드린다.
https://maker.wiznet.io/Alan/projects/poe%2D%2Dpower%2Dover%2Dethernet/
PoDL이란?
- PoDL = Power over Data Line
- IEEE 802.3bu 표준 기반
- 하나의 이더넷 트위스트 페어 선을 통해 전원 + 데이터를 동시 전송
즉, PoE와 마찬가지로 Ethernet 라인으로 전력전송을 하는 기술을 말한다. 하지만 SPE는 한쌍의 Line으로 통신하기때문에 PoDL또한 한쌍의 라인으로 전력을 전송한다.
그럼 바로 떠오르는 의문이 있다. PoE같은 경우에는 Rx쌍과 Tx쌍의 전위차로 전력을 전송했다. 그리고 데이터는 Rx-대비 Rx+ 또는 Tx- 대비 Tx+의 전위차로 전송을했다. 즉, 전력과 데이터의 기준점이 다르기에 데이터와 전력을 모두 전송하는 것이 가능했다. 근데 SPE같은 경우에는 1쌍의 라인만 사용한다. Data와 전력이 같은 전위차를 가질 수 밖에 없는데, 어떻게 이 기술이 가능한 것인가. 차츰 알아보도록 하자.
IEEE802.3bu / IEEE802.3cg
우선 표준을 알아보자.
PoE와는 꽤 많이 다른 것을 알 수 있다.
PoE는 보통 44 ~ 47V 전압기준이 같고, Class에 따라 전류기준이 바뀐다. 하지만 PoDL은 전압기준자체가 바껴버린다. 그래서 PSE와 PD의 Class를 꼭 맞춰줘야 한다. PoE에선 PSE의 Class가 PD의 Class보다 같거나 높으면 잘 동작했지만, PoDL에선 PSE의 Class가 높아도 전압레벨이 다르기때문에 정상동작하지 않는다.
PoDL이 이렇게 Class를 복잡하게 나눈 이유는 PoDL은 기본적으로 자동차 및 산업용 환경을 고려하여 설계되었기 때문에, 에너지 효율과 부하 최적화가 훨씬 더 중요하기 때문이다.
설계
위 이미지를 보자. 기본적인 PoDL 설계방법이다. 위에서 언급했던 "한 라인에 어떻게 데이터와 전력을 같이전송하는가" 에 대한 실마리다.
방법은 AC/DC분리이다. 데이터는 양단에서 Capacitor를 통해 DC성분은 제거되고 인가받게된다. 그리고 PD Power regulator는 인덕터나 Lowpass filter를 통해 DC성분만 받게 된다. 또한, PHY칩 안에는 High pass filter도 설계되어있다.
조금 다른얘기지만, PHY간 SPE라인의 전압 레벨이 다른경우가 있다. 하지만 DC차폐가 있고, 서로 각자의 Bias전압이 있기때문에 차동라인의 전압차가 어느정도 된다면 서로 다른레벨의 전압을 인식하는데는 전혀 문제가 없다.
핸드쉐이킹
1. Detection Phase (PD 존재 확인)
- PSE는 데이터라인에 소전류를 흘려보내거나 특정 저전압 신호를 인가해서,
- PD의 감지 저항 (detection signature) 유무로 존재를 판단합니다.
Detection Phase에서 PSE는 9~16mA정도를 일정하게 흘려보냅니다. 이때, 오픈루프 전압이 4.75~5.5V여야 합니다.PD에 연결했을때, PD에서 감지된 전압이 4.05~4.7V여야 합니다. 즉, 오픈루프 상태에서의 전압이 4.75~5.5V이다가 PD에 연결하면, PD의 부하때문에 전압강하가 일어납니다.
2. Classification Phase (PD 요구 전력 확인)
- PD는 특정한 전압 또는 전류 응답 특성을 통해,
- 자신이 요구하는 PoDL Class (1~15) 를 아날로그 신호 패턴으로 표현합니다.
- PSE는 이를 읽고, 자신이 지원 가능한 Class와 비교하여 공급 여부 판단.
이 과정을 통해 PSE와 PD는 “나 몇 와트 필요해” / “오케이 나 줄 수 있어” 라고 아날로그적으로 통신함.
3. Turn-On Phase (전원 공급)
- PSE는 협상이 완료되면, PD에 해당 Class에 맞는 전압과 전류를 인가합니다.
- 이후 PD의 내부 회로가 동작하고, PHY가 켜지면 데이터 통신이 시작됩니다.