イーサネット経由でICに給電するにはどうすればよいですか？

私は自分の部屋のイーサネットコンセントから供給される電力のみを使用して小さな集積回路に電力を供給することを楽しみにしていた。それは可能ですか？

私はグーグルしました、そしてそれが提供する電圧​​が2vと3vの間の何かであることがわかりました。それはDC電圧ではなくランダムなAC電圧なので、電圧を維持するためになんらかのAD変換器や単純なピーク検出回路を使用しなければ、ICに電力を供給することは不可能だと思います。

私が間違っている？その場合のアドバイスはありますか？

「エナジーハーベスティング」と呼ばれる概念を使用して説明していますが、イーサネットポートのデータペアをエネルギー源として使用しようとしています。

更新：まあ、これを少し修飾しましょう...

非常に興味深い（私はこの分野で修士号を取得しました）が、あなたが説明していることは、いくつかの理由で実際にはうまく機能しません。

1. ツイストペアケーブル上のイーサネットのすべてのバージョンは、トランスカップリングを使用した各ペア上の差動データ伝送を指定します。これは、DC電源パスがないことを意味します。絶縁トランスを介して両方向に電流が流れています。それを変換して調整するための回路が必要になります。取得する電力の多くは、変換回路と調整回路の静止電力で消費される以上のものになります。負荷のために残されたとしても、ほとんどないでしょう。

2. 回線は、データが送信（またはブロードキャスト）されているときにのみアクティブになります。ネットワークを制御する構造化された環境を作成しているのでない限り、データ（スキーム内の電力）は信頼できません。

3. ネットワークを制御できる場合は、ネットワークスイッチとデバイスの間にPower-Over-Ethernet電源装置を取り付けるだけです。PoE電源は、カテゴリ5ケーブル（10bT、100bTx）の未使用の銅線ペアにDC電源（-48V）を追加します。電源ペアの上にデータを乗せることで、ギガビットイーサネットでも動作するようになりました（そのため、2つの目的に対応しています）。とても簡単です。なぜ収穫に悩むのですか？

設計実験

これは、Silicon Labsの一般的なイーサネットインターフェイスチップ（CP2200）です。

ここに抽象化があります：

• ケーブルシステムの特性インピーダンスは約100オームです（そのため、Silicon Labsの図に100オームの終端抵抗が表示されます）。

• CP2200の公称ピーク伝送出力電流は15mAです（9ページ）。プログラム可能な電流出力を備えたチップ（DP83223など）でも、高電流チップを利用できることに注意してください。

• ピーク効率（整合インピーダンス）では、負荷は伝送周波数で100オームに相当する必要があります。

• 送信システムは1：2.5昇圧変圧器を使用します

電力伝達の最大化：

もう一方の端（ネットワークジャックの出力）では、最大ピーク電流は6mA（15mA / 2.5から）です。P = I ^ 2 R = 3.6mWまたは約2.5mW、rmsの最大瞬時電力に到達するために、100オームの理想的な負荷に供給されます（悪くありません！元の見積もりよりも10倍高い）。

15mAの最大出力の場合、トランスミッタの出力ステージは、ソース抵抗に約120オームを追加します。

1. 逆方向に作業すると、変圧器のリモート側に200オームがあります
2. 2.5の巻数比により、トランスの一次（トランスミッタ）側の見かけ上の32オームへのインピーダンス変換が行われます。
3. これは一次巻線で480mVです。
4. トランスは、2次側で2.5Xから1.2Vにステップアップします。
5. 電圧の半分がケーブルのインピーダンスまで失われるため、理想的な負荷に対して0.6Vのピークになります。

それはP = V ^ 2 / R = 3.6mWです。それは理想的な期待に一致するので、私たちは良いです。

これが実際の問題です。

残念ながら、電力供給は完全な話ではありません。今、あなたはそれを使うことができる必要があります。

それは双極であるため、修正、リップル除去、および（場合によっては）ステップアップ（または変換/調整）する必要があります。このための電圧オーバーヘッドはそれほどありません。

0.6Vで作業していて、フルブリッジ整流器の2つのダイオードを通過させる必要があります。低順方向降下ダイオードタイプを使用しても、約0.3V（ダイオードあたり）のままです。つまり、負荷で使用できる電圧（つまり電力）は基本的に何もありません。

代替整流器アーキテクチャ

ダイオードブリッジの他にハーベスティングには他のアプローチがあるため、不可能ではありませんが、これを行うことは非常に非現実的です。

たとえば、半波整流器（私が調べたほとんどのRFIDタグがこれを行う）を使用して、ダイオードの1つを削除できます（ただし、波形の半分が失われます）。

この場合、あなたは

• 0.3V、ピーク* 6mA（理想）= 1.8mW（ピーク）= 1.27mW（rms）
• 生成するサイクルの半分だけで、約640uW（マイクロワット）になります。
• 次に、送信デューティサイクル（送信機をアクティブに維持している時間の割合）でディレーティングする必要があります。

...そしてそれが最大です。負荷を正確に6mAから遠ざけると、効率が低下するため、導入するインピーダンスの不一致が原因で予想される電力出力が大幅に減少します。

整流器設計の収穫は活発な研究の領域であり、単一のダイオードを使用するより効率的な方法があります。あなたが本当にこれを追求することにコミットしているなら、返信してください。私はあなたのためにいくつかの引用/アイデアを見つけに行きます。