利用PoE为IP相机提供安全电源
2010-12-20 15:06:48
来源：半导体器件应用网
IP技术在每一个领域中的应用都在不断增长—安全领域也不例外。随着IP越来越成为主流的技术，每一天市场上都有这样的新产品推出。使用标准的布线以及便宜的现成以太网交换机和路由器，使得以太网/IP成为很多新应用的媒介选择。正如其他市场一样，以太网/IP快速地成为视频监控相机的网络承载选择。
以太网/IP网是很多设备的优选网络，另外一种同样很快地成为他们市场竞争关键的技术是以太网供电（PoE）。在上世纪90年代推出以来，PoE首次的市场成功来自于对红外数据协会（IrDA）网络接口（当前的无线接入点的前身）进行供电。在接下来的几年时间内，只有部分的制造商在他们很窄的产品中使用PoE，因为他们都不愿意在他们的标准产品中采用专有的电源系统。在2003年6月份IEEE对PoE进行了标准化以后，这种状态改变了，市场开始爆发性地使用PoE。现在，随着IEEE增加网络供电设备的可用功率，市场有望获得急剧增长的新动力。PoE和即将提出的IEEE改进会使得各种视频监控相机成为可能。
IP安全相机具有各种类型，某种程度上IP相机是什么是由制造商来定义的。某些制造商利用连接到中央IP解码器的模拟相机，其它的在相机内部转换视频信号，相机自身在本地运行IP。即使在机身内部实现本地IP，某些相机设计用于有线以太网，而其它包含无线数据。
与竞争技术相比，有线以太网/IP具有几个优势：支持有线以太网的电缆规格是明确的，市场上到处都有；有线连接在数据传输上比无线更安全，无线传输是在一个很大的半径内广播，犯罪者必须通过物理上的访问才可能盗取信息流；有线以太网还可以通过电缆利用PoE进行供电，因而对远端的设备供电问题就简化了。在大多数的管辖区域，数据电缆布线的管控并不严，而交流电的布线要求授权的安装机构，很多时候需要一个授权的过程。以太网供电还可以采用集中化的电源备份。如果通过管道进行布线，端到段的连接可以既安全又可靠。
当前PoE标准IEEE802.3af-2003在2003年得到IEEE的批准。自那以后，在产生IEEE802.3-2005标准的正常修订过程中，该标准就以第33条款融入到了主要的以太网标准中。然而，随着2005版本的颁发，就技术上而言，IEEE 802.3af-2003被废弃。
PoE的IEEE标准允许像IP相机这样的设备在RJ-45连接头下，最多吸收不超过12.95W的功率。实际上，这意味着在实际的应用中电路只能得到大约10W的功率，因为整流二极管本身会消耗一定功率，还有前端和DC-DC转换器效率的问题。10W或更低职功率的限制意味着相机设计师必须严格注意功率预算。由于功率预算很紧，设计师合理限制功能组合，以及认真设计应用电路以符合PoE标准，以实现对IP相机供电。
图1是静态监视相机的一个描述性框图，它适合室内固定位置观察。根据处理器和成像器的选择，可能需要增加一个中间解码器，某些应用可能包括音频监视。图中显示了一个用于音频输入的可选模块。图1中遗漏了一个重要的耗电功能，即支持摇摄/倾斜/相机移动的马达，或者室外使用中防雾化的加热器。
对于基本的IP监视相机，采用脉宽调制（PWM）的集成供电器件，例如TPS23750提供初级端和PoE接口的调压。这一部分提供了满足IEEE标准要求的完整接口。图2中显示的PWM控制器是作为一个独立电源。然而，对于相机应用，相机机身可以作为PD的隔离屏障。因此，通过改用非隔离的结构可以降低成本。除了初级的DC/DC转换器，很多应用具有次级电压，这个电压可以用低成本的LDO产生。否则，需要用降压转换器来满足效率、成本和电路板空间上的折衷。
图3描述了高端、多功能IP相机的组成框图。通常，这种设备包含用于改变相机方向以及拉近、拉远焦距和视角的马达。对于室外安装，需要一个加热单元来确保相机的镜头不会雾化。今天最高速和最高分辨率的成像器件并没有集成的数字接口，因此还需要一个数字解码器。此外，对于很多应用来说，能听到或者放音的功能也是必要的。所有这些功能都会增加功耗。因此，要达到IEEE标准的12.95W预算通常很难。
对于当今的高端IP监视相机来说，图4提供了所需要的PoE接口的功能框图。TPS2376-H是最近发布的独立PD前端，能通过以太网端口提供600mA的电流。为
以太网/IP网是很多设备的优选网络，另外一种同样很快地成为他们市场竞争关键的技术是以太网供电（PoE）。在上世纪90年代推出以来，PoE首次的市场成功来自于对红外数据协会（IrDA）网络接口（当前的无线接入点的前身）进行供电。在接下来的几年时间内，只有部分的制造商在他们很窄的产品中使用PoE，因为他们都不愿意在他们的标准产品中采用专有的电源系统。在2003年6月份IEEE对PoE进行了标准化以后，这种状态改变了，市场开始爆发性地使用PoE。现在，随着IEEE增加网络供电设备的可用功率，市场有望获得急剧增长的新动力。PoE和即将提出的IEEE改进会使得各种视频监控相机成为可能。
IP安全相机具有各种类型，某种程度上IP相机是什么是由制造商来定义的。某些制造商利用连接到中央IP解码器的模拟相机，其它的在相机内部转换视频信号，相机自身在本地运行IP。即使在机身内部实现本地IP，某些相机设计用于有线以太网，而其它包含无线数据。
与竞争技术相比，有线以太网/IP具有几个优势：支持有线以太网的电缆规格是明确的，市场上到处都有；有线连接在数据传输上比无线更安全，无线传输是在一个很大的半径内广播，犯罪者必须通过物理上的访问才可能盗取信息流；有线以太网还可以通过电缆利用PoE进行供电，因而对远端的设备供电问题就简化了。在大多数的管辖区域，数据电缆布线的管控并不严，而交流电的布线要求授权的安装机构，很多时候需要一个授权的过程。以太网供电还可以采用集中化的电源备份。如果通过管道进行布线，端到段的连接可以既安全又可靠。
当前PoE标准IEEE802.3af-2003在2003年得到IEEE的批准。自那以后，在产生IEEE802.3-2005标准的正常修订过程中，该标准就以第33条款融入到了主要的以太网标准中。然而，随着2005版本的颁发，就技术上而言，IEEE 802.3af-2003被废弃。
PoE的IEEE标准允许像IP相机这样的设备在RJ-45连接头下，最多吸收不超过12.95W的功率。实际上，这意味着在实际的应用中电路只能得到大约10W的功率，因为整流二极管本身会消耗一定功率，还有前端和DC-DC转换器效率的问题。10W或更低职功率的限制意味着相机设计师必须严格注意功率预算。由于功率预算很紧，设计师合理限制功能组合，以及认真设计应用电路以符合PoE标准，以实现对IP相机供电。
图1是静态监视相机的一个描述性框图，它适合室内固定位置观察。根据处理器和成像器的选择，可能需要增加一个中间解码器，某些应用可能包括音频监视。图中显示了一个用于音频输入的可选模块。图1中遗漏了一个重要的耗电功能，即支持摇摄/倾斜/相机移动的马达，或者室外使用中防雾化的加热器。
对于基本的IP监视相机，采用脉宽调制（PWM）的集成供电器件，例如TPS23750提供初级端和PoE接口的调压。这一部分提供了满足IEEE标准要求的完整接口。图2中显示的PWM控制器是作为一个独立电源。然而，对于相机应用，相机机身可以作为PD的隔离屏障。因此，通过改用非隔离的结构可以降低成本。除了初级的DC/DC转换器，很多应用具有次级电压，这个电压可以用低成本的LDO产生。否则，需要用降压转换器来满足效率、成本和电路板空间上的折衷。
图3描述了高端、多功能IP相机的组成框图。通常，这种设备包含用于改变相机方向以及拉近、拉远焦距和视角的马达。对于室外安装，需要一个加热单元来确保相机的镜头不会雾化。今天最高速和最高分辨率的成像器件并没有集成的数字接口，因此还需要一个数字解码器。此外，对于很多应用来说，能听到或者放音的功能也是必要的。所有这些功能都会增加功耗。因此，要达到IEEE标准的12.95W预算通常很难。
对于当今的高端IP监视相机来说，图4提供了所需要的PoE接口的功能框图。TPS2376-H是最近发布的独立PD前端，能通过以太网端口提供600mA的电流。为
本文为哔哥哔特资讯原创文章，未经允许和授权，不得转载，否则将严格追究法律责任；
暂无评论