Как я могу питать IC через Ethernet?

Я надеялся запитать небольшую интегральную микросхему, используя только питание от сетевой розетки моей комнаты. Это вообще возможно?

Я гуглил и обнаружил, что напряжение, которое он обеспечивает, находится между 2В и 3В. Поскольку это не постоянное напряжение, а случайное переменное, я полагаю, что было бы невозможно запитать микросхему без необходимости использования какого-либо типа AD-преобразователя или простой схемы пикового детектора для поддержания напряжения.

Я ошибся? Будете ли вы какие-либо советы для этого случая?

Вы описываете , используя концепцию под названием «Energy Сбор урожая» , но вы пытаетесь использовать данные пары порта локальных сетей в качестве источника энергии.

Обновление: Хорошо, давайте уточним это немного ...

Хотя очень интересно (я мои мастера работают в этой области), что вы описываете просто не будет работать хорошо на практике по ряду причин:

1. Все версии кабеля Ethernet по витой паре определяют дифференциальную передачу данных по каждой паре с трансформаторной связью. Это означает, что нет пути питания постоянного тока. У вас есть ток, движущийся в обоих направлениях через изолирующий трансформатор. Вам понадобится схема для преобразования и кондиционирования. Много энергии, которую вы приобретете, будет больше, чем потреблено в спокойной силе ваших цепей преобразования и кондиционирования. Там будет очень мало, если что-нибудь, осталось для загрузки.

2. Линия активна только когда данные отправляются вам (или транслируются). Если вы не создаете структурированную среду, в которой вы управляете сетью, данные (мощность в вашей схеме) будут ненадежными.

3. Если вы можете управлять сетью, просто установите источник питания Power-Over-Ethernet между сетевым коммутатором и вашим устройством. Источник питания PoE добавляет мощность постоянного тока (-48 В) к неиспользуемым парам меди в кабеле категории 5 (10bT, 100bTx). Теперь он может работать даже с Gigabit Ethernet, передавая данные поверх пары электропитания (поэтому он служит двойным целям). Это так просто. Зачем беспокоиться о сборе урожая?

Дизайн Эксперимент

Вот обычный интерфейсный чип Ethernet ( CP2200 ) от Silicon Labs.

Вот абстракция:

• Характерное сопротивление кабельной системы составляет около 100 Ом (поэтому на рисунке в Silicon Labs вы видите согласующий резистор 100 Ом).

• Номинальный пиковый выходной ток передачи CP2200 составляет 15 мА (стр. 9). Следует отметить, что имеются сильноточные микросхемы, даже с программируемым токовым выходом (например, DP83223).

• При максимальной эффективности (согласованном сопротивлении) нагрузка должна представлять эквивалент 100 Ом на частоте передачи.

• В системе трансмиссии используется повышающий трансформатор 1: 2,5

Максимизация передачи энергии:

На другом конце (выход сетевого разъема) максимальный пиковый ток составляет 6 мА (от 15 мА / 2,5). Он поставляется с идеальной нагрузкой в ​​100 Ом, чтобы достичь максимальной мгновенной мощности P = I ^ 2 R = 3,6 мВт или около 2,5 мВт, среднеквадратичное значение (неплохо! И в 10 раз выше, чем моя первоначальная оценка).

Для максимальной выходной мощности 15 мА выходной каскад передатчика добавляет сопротивление источника примерно на 120 Ом.

1. Работая в обратном направлении, у вас есть 200 Ом на удаленной стороне трансформатора.
2. Отношение 2,5 оборота приводит к преобразованию импеданса в видимые 32 Ом на первичной (преобразовательной) стороне трансформатора.
3. Это 480 мВ на первичной обмотке.
4. Трансформатор увеличивает его на 2.5X до 1.2V на вторичной обмотке.
5. Половина напряжения теряется на полное сопротивление кабеля, что приводит к пику 0,6 В относительно идеальной нагрузки.

Это P = V ^ 2 / R = 3,6 мВт. Это соответствует идеальным ожиданиям, поэтому мы хороши.

Вот проблема на практике:

К сожалению, поставка энергии не является полной историей. Теперь вы должны быть в состоянии использовать его.

Это биполярное, поэтому вы должны исправить, расстроить и (возможно) повысить (или иным образом преобразовать / отрегулировать). Для этого просто не нужно много напряжения.

Вы работаете с напряжением 0,6 В, и вам необходимо подключить два диода в полномостовом выпрямителе. Даже при использовании диодов с низким прямым падением напряжения вы по-прежнему смотрите на уровне около 0,3 В (на диод). Это означает, что доступное напряжение (и, следовательно, мощность), которое вы можете использовать в своей нагрузке, по сути ничего.

Альтернативные выпрямительные архитектуры

Есть и другие подходы к сбору урожая, кроме диодного моста, поэтому это не невозможно, но делать это крайне непрактично.

Например, вы можете использовать полуволновой выпрямитель (большинство меток RFID, на которые я смотрел, делают это), чтобы исключить один из диодов (но вы потеряете половину формы сигнала).

В этом случае вы получите

• 0,3 В, пик * 6 мА (идеально) = 1,8 мВт (пик) = 1,27 мВт (среднеквадратичное значение)
• Всего за половину цикла вырабатывается мощность до 640 мкВт (микроватт)
• Затем вы должны уменьшить значение вашего рабочего цикла передачи (процент времени, в течение которого вы сохраняете передатчик активным)

... и это максимум. Если вы измените свою нагрузку точно на 6 мА, вы получите снижение эффективности и, следовательно, намного меньшую выходную мощность, чем вы могли бы ожидать из-за несоответствия импеданса, которое это вызывает.

Сбор урожая выпрямителя дизайн является областью активных исследований, и есть более эффективные способы использования одного диода. Если вы действительно стремитесь к этому, ответьте, и я найду несколько ссылок / идей для вас.