PoE ist die ideale Lösung, um räumlich abgesetzte Verbraucher zu versorgen, die zwar mit dem LAN verbunden, aber in einiger Entfernung zum Wechselstromnetz oder einer anderen Stromquelle montiert sind. Die Installation eines LAN-Kabels ist einfacher als die eines Stromkabels, da die Spannungen inhärent sicher sind und innerhalb der SELV-Grenzwerte (Safety Extra-Low Voltage) liegen. In Abhängigkeit von der Größe und Länge des Kabels, den verwendeten Spannungen und der Klassifizierung der Geräte erlauben die PoE-Standards räumlich abgesetzte Powered Device (PD)-Lasten wie WLAN-Antennen oder Kameras mit einem Verbrauch von bis zu 71W. Dieser Strom muss in die LAN-Verkabelung eingekoppelt werden, ohne die Datenübertragung zu beeinträchtigen. In vielen Fällen erfolgt dies über eine separate
AC/DC Stromstromversorgung, die Platz benötigt und Wechselstrom erfordert. Häufig sehen die Kunden darin jedoch die einzige Möglichkeit, einem bestehenden System PoE-Funktionalität hinzuzufügen.
Wenn die Stromeinspeisung direkt in den Hub oder den Ethernet-Switch integriert ist, wird alles viel einfacher. Dieser Kunde wollte seinen vorhandenen industriellen DIN-Schienen-montierten Ethernet-Switch mit Hochleistungs-PoE ausstatten, um Verbraucher fernversorgen zu können. Da dieses Gerät nicht nur für Neuinstallationen, sondern auch als Nachrüstoption in vorhandenen Racks verwendet wird, bestand die große Herausforderung darin, diese zusätzliche Funktion in das vorhandene Gehäuse einzupassen. Es stand kein zusätzlicher Platz für die nötige PoE-Stromversorgung zur Verfügung, und die Stromversorgungslösung musste extrem schlank und möglichst verlustarm sein.
Die thermischen Bedingungen in Racks können von guter Kühlung und nur wenigen an der DIN-Schiene montierten Einheiten bis hin zu Umgebungen mit restlos bestückten Racks, reiner Konvektionskühlung und direkt unter dem Ethernet-Switch montierten wärmeerzeugenden Geräten wie Stromversorgungen variieren. Je höher die in das Kabel eingespeiste Spannung ist, desto geringer sind die I
²R-Verluste und der Spannungsabfall am Kabel (der Leistungsverlust ist proportional zum Quadrat des Stroms), so dass mehr Leistung für die Last am Ende des Kabels zur Verfügung steht. Daher wollte der Kunde eine höhere Spannung als den üblichen 48V-Ausgang typischer
DC/DC-Wandler, und zwar mindestens 52V.
Der PoE-Standard verlangt eine DC-Versorgung mit einer Isolationsbarriere für 2250VDC/60s gegen Erde und einer Isolierung von Standardqualität. Mit diesen speziellen Anforderungen wandte sich der Kunde an RECOM und bat um eine Lösung. Die fand sich auf der Grundlage eines gängigen 180W-DC/DC-Wandlers mit 24V Eingang sowie einem auf 52,8V getrimmten Ausgang. Die einzig erforderliche Änderung war eine kürzere Pinlänge.
Das flache Half-Brick-Gehäuse mit Grundplattenkühlung wurde mit Gewindeeinsätzen angeboten, um die Montage eines kleinen Kühlkörpers zur Verbesserung der thermischen Leistung zu erlauben. Die flache Grundplatte benötigt kein Spaltfüllmaterial zwischen Grundplatte und Kühlkörper, wodurch der Wärmewiderstand so gering wie möglich gehalten wird. Der konstant hohe Wirkungsgrad von bis zu 91% garantierte niedrige Verluste im gesamten Betriebsbereich, was die thermische Belastung des Systems beträchtlich reduzierte und damit die Zuverlässigkeit insgesamt erhöhte. Diese Konfiguration und ihre geringen Verluste ermöglichten Betriebsumgebungstemperaturen von bis zu +60°C mit reiner Konvektionskühlung bei einer Last von 120W. Die Pinlänge des Wandlermoduls wurde von den standardmäßigen 5,08mm auf 2,8mm reduziert, um Kurzschlüsse zu einer anderen, benachbarten PCB zu vermeiden. Die Standardmontagelöcher im Gehäuse wurden durch Gewindelöcher ersetzt, die eine solide mechanische Verbindung zwischen PCB, Modul und Kühlkörper erlauben.
Der
RP180H besitzt als Grundausstattung eine Isolierung für 2250VDC/60s in Standardqualität, was viele andere Hersteller, die nur eine funktionale Isolierung oder eine niedrigere Stehspannung anbieten können, alt aussehen lässt. Darüber hinaus wurde eine geregelte Hilfsspannungsversorgung mit 12VDC/1A für den Ethernet-Switch benötigt. RECOM bot ein Standardteil, den
RS12-2412SZ, in einem kompakten SIP8-Package an, um diese Funktion zu erfüllen. Der kleine Footprint von nur 22 x 9,6mm hat eine Montagehöhe von nur 12,6mm, so dass er auf der gleichen PCB wie der RP180H platziert werden kann, der eine Montagehöhe von 12,7mm hat. Mit wenigen Modifikationen konnte RECOM alle Herausforderungen dieses Kunden meistern und ihm gleichzeitig einen vereinfachten Entwicklungspfad auf seiner Roadmap vorzeichnen.
