Làm thế nào tôi có thể cấp nguồn cho IC qua Ethernet?

Tôi đang tìm kiếm để cung cấp năng lượng cho một Mạch tích hợp nhỏ chỉ sử dụng nguồn điện được cung cấp bởi ổ cắm ethernet trong phòng tôi. Điều đó thậm chí có thể?

Tôi đã googled và tôi thấy rằng điện áp mà nó cung cấp là một cái gì đó trong khoảng từ 2v đến 3v. Vì nó không phải là điện áp một chiều, mà là điện áp xoay chiều ngẫu nhiên, tôi tin rằng sẽ không thể cấp nguồn cho IC nếu không phải sử dụng một số loại bộ chuyển đổi AD hoặc mạch dò đỉnh đơn giản để duy trì điện áp.

Tôi có lầm không? Bạn có lời khuyên nào cho trường hợp đó không?

Bạn đang mô tả bằng cách sử dụng một khái niệm gọi là "Thu hoạch năng lượng", nhưng bạn đang cố gắng sử dụng các cặp dữ liệu của cổng ethernet làm nguồn năng lượng của mình.

Cập nhật: Chà, hãy đủ điều kiện này một chút ...

Mặc dù cực kỳ thú vị (tôi đã làm chủ trong lĩnh vực này), những gì bạn đang mô tả đơn giản sẽ không hoạt động tốt trong thực tế vì một số lý do:

1. Tất cả các phiên bản của Ethernet qua cáp xoắn đôi chỉ định truyền dữ liệu vi sai qua từng cặp với khớp nối máy biến áp. Điều đó có nghĩa là không có đường dẫn nguồn DC. Bạn có dòng điện di chuyển theo cả hai hướng thông qua một máy biến áp cách ly. Bạn sẽ cần mạch để chuyển đổi và điều kiện nó. Rất nhiều năng lượng bạn sẽ có được sẽ được tiêu thụ nhiều hơn trong công suất hoạt động của các mạch chuyển đổi và điều hòa của bạn. Sẽ có rất ít, nếu có bất cứ điều gì, để lại cho tải.

2. Dòng này chỉ hoạt động khi dữ liệu được gửi cho bạn (hoặc phát). Trừ khi bạn đang tạo một môi trường có cấu trúc nơi bạn điều khiển mạng, dữ liệu (sức mạnh trong sơ đồ của bạn) sẽ không đáng tin cậy.

3. Nếu bạn có thể điều khiển mạng, chỉ cần cài đặt nguồn cấp điện qua Ethernet giữa bộ chuyển đổi mạng và thiết bị của bạn. Nguồn điện PoE bổ sung nguồn DC (-48V) cho các cặp đồng không được sử dụng trong cáp loại 5 (10bT, 100bTx). Nó thậm chí có thể hoạt động với Gigabit Ethernet ngay bây giờ bằng cách cưỡi dữ liệu trên đầu cặp nguồn (vì vậy nó phục vụ các mục đích kép). Nó đơn giản mà. Tại sao phải bận tâm với thu hoạch?

Thí nghiệm thiết kế

Đây là chip giao diện Ethernet phổ biến ( CP2200 ) từ Phòng thí nghiệm Silicon.

Đây là một sự trừu tượng:

• Trở kháng đặc trưng của hệ thống cáp là khoảng 100 Ohms (đó là lý do tại sao bạn thấy điện trở kết thúc 100 Ohm trong hình của Phòng thí nghiệm Silicon).

• Dòng điện đầu ra truyền tải đỉnh danh nghĩa của CP2200 là 15mA (trang 9). Cần lưu ý rằng có sẵn các chip hiện tại cao, ngay cả những chip có đầu ra hiện tại có thể lập trình (như DP83223).

• Ở hiệu suất cực đại (trở kháng phù hợp), tải phải thể hiện tương đương 100 Ohms ở tần số truyền.

• Hệ thống trasmission sử dụng biến áp tăng dần 1: 2.5

Tối đa hóa chuyển giao quyền lực:

Ở đầu kia (đầu ra của giắc mạng), dòng cực đại tối đa là 6mA (từ 15mA / 2.5). Nó được phân phối vào một tải lý tưởng 100 Ohms để đạt được công suất tức thời tối đa là P = I ^ 2 R = 3,6mW hoặc khoảng 2,5mW, rms (không tệ! Và cao hơn 10 lần so với ước tính ban đầu của tôi).

Đối với đầu ra tối đa 15mA, giai đoạn đầu ra của máy phát tăng thêm khoảng 120 Ohms trong điện trở nguồn.

1. Làm việc ngược lại bạn có 200 Ohms ở phía xa của máy biến áp
2. Tỷ lệ 2,5 lượt dẫn đến chuyển đổi trở kháng thành 32 Ohms rõ ràng ở phía sơ cấp (máy phát) của máy biến áp.
3. Đó là 480mV trên cuộn sơ cấp.
4. Máy biến áp tăng nó lên 2,5 lần đến 1,2V trên thứ cấp.
5. Một nửa điện áp bị mất cho trở kháng cáp dẫn đến đỉnh 0,6V đến tải lý tưởng.

Đó là P = V ^ 2 / R = 3,6mW. Nó phù hợp với kỳ vọng lý tưởng vì vậy chúng tôi tốt.

Đây là vấn đề trong thực tế:

Thật không may, cung cấp năng lượng không phải là câu chuyện tổng thể. Bây giờ bạn phải có thể sử dụng nó.

Đó là lưỡng cực, do đó bạn cần khắc phục, khử gợn và (có thể) tăng cường (hoặc nói cách khác là chuyển đổi / điều chỉnh). Không có quá nhiều điện áp cho việc này.

Bạn đang làm việc với 0,6V và bạn cần truyền hai điốt trong bộ chỉnh lưu toàn cầu. Ngay cả khi sử dụng các loại diode thả xuống thấp, bạn vẫn đang tìm kiếm khoảng 0,3V (mỗi diode). Điều đó có nghĩa là điện áp có sẵn (và do đó là nguồn điện) để bạn sử dụng trong tải của mình về cơ bản là không có gì.

Kiến trúc chỉnh lưu thay thế

Có nhiều cách tiếp cận khác để thu hoạch bên cạnh cầu diode, vì vậy không thể, nhưng thực tế là không thực tế.

Ví dụ: bạn có thể sử dụng bộ chỉnh lưu nửa sóng (hầu hết các thẻ RFID tôi đã xem để làm điều này) để loại bỏ một trong các điốt (nhưng bạn mất một nửa dạng sóng).

Trong trường hợp này, bạn nhận được

• 0,3V, đỉnh * 6mA (lý tưởng) = 1,8mW (đỉnh) = 1,27mW (rms)
• Chỉ với một nửa chu kỳ tạo ra, bạn giảm xuống còn khoảng 640uW (micro-Watts)
• Sau đó, bạn phải giảm dần theo chu kỳ nhiệm vụ truyền của bạn (phần trăm thời gian bạn giữ cho máy phát hoạt động)

... Và đó là tối đa. Nếu bạn thay đổi tải của mình ra khỏi chính xác 6mA, bạn sẽ bị giảm hiệu quả và do đó công suất đầu ra ít hơn nhiều so với những gì bạn mong đợi do sự không phù hợp của giới thiệu này.

Thiết kế chỉnh lưu thu hoạch là một lĩnh vực nghiên cứu tích cực và có nhiều cách hiệu quả hơn để sử dụng một diode duy nhất. Nếu bạn thực sự cam kết theo đuổi điều này, hãy trả lời và tôi sẽ đi tìm một số trích dẫn / ý tưởng cho bạn.