ay: block;">IP技術(shù)在每一個領(lǐng)域中的應(yīng)用都在不斷增長—安全領(lǐng)域也不例外。隨著IP越來越成為主流的技術(shù),每一天市場上都有這樣的新產(chǎn)品推出。使用標準的布線以及便宜的現(xiàn)成以太網(wǎng)交換機和路由器,使得以太網(wǎng)/IP成為很多新應(yīng)用的媒介選擇。正如其他市場一樣,以太網(wǎng)/IP快速地成為視頻監(jiān)控相機的網(wǎng)絡(luò)承載選擇。
以太網(wǎng)/IP網(wǎng)是很多設(shè)備的優(yōu)選網(wǎng)絡(luò),另外一種同樣很快地成為他們市場競爭關(guān)鍵的技術(shù)是以太網(wǎng)供電(PoE)。在上實際90年代推出以來,PoE首次的市場成功來自于對紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(IrDA)網(wǎng)絡(luò)接口(當前的無線接入點的前身)進行供電。在接下來的幾年時間內(nèi),只有部分的制造商在他們很窄的產(chǎn)品中使用PoE,因為他們都不愿意再他們的標準產(chǎn)品中采用專有的電源系統(tǒng)。在2003年6月份IEEE對PoE進行了標準化以后,這種狀態(tài)改變了,市場開始爆發(fā)性地使用PoE。現(xiàn)在,隨著IEEE增加網(wǎng)絡(luò)供電設(shè)備的可用功率,市場有望獲得急劇增長的新動力。PoE和即將提出的IEEE改進會使得各種視頻監(jiān)控相機成為可能。
IP安全相機具有各種類型,某種程度上IP相機是什么是由制造商來定義的。某些制造商利用連接到中央IP解碼器的模擬相機,其它的在相機內(nèi)部轉(zhuǎn)換視頻信號,相機自身在本地運行IP。即使在機身內(nèi)部實現(xiàn)本地IP,某些相機設(shè)計用于有線以太網(wǎng),而其它包含無線數(shù)據(jù)。
與競爭技術(shù)相比,有線以太網(wǎng)/IP具有幾個優(yōu)勢:支持有線以太網(wǎng)的電纜規(guī)格是明確的,市場上到處都有；有線連接在數(shù)據(jù)傳輸上比無線更安全,無線傳輸是在一個很大的半徑內(nèi)廣播,犯罪者必須通過物理上的訪問才可能盜取信息流；有線以太網(wǎng)還可以通過電纜利用PoE進行供電,因而對遠端的設(shè)備供電問題就簡化了。在大多數(shù)的管轄區(qū)域,數(shù)據(jù)電纜的布線的管控并不嚴,而交流電的布線要求授權(quán)的安裝機構(gòu),很多時候需要一個授權(quán)的過程。以太網(wǎng)供電還可以采用集中化的電源備份。如果通過管道進行布線,端到段的連接可以既安全又可靠。
當前PoE標準在2003年得到IEEE的批準。自那以后,在產(chǎn)生IEEE802.3-2005標準的正常修訂過程中,該標準就以第33條款融入到了主要的以太網(wǎng)標準中。然而,隨著2005版本的頒發(fā),就技術(shù)上而言,IEEE 被廢棄。
PoE的IEEE標準允許像IP相機這樣的設(shè)備在RJ-45連接頭下,最多吸收不超過的功率。實際上,這意味著在實際的應(yīng)用中電路只能得到大約10W的功率,因為整流二極管本身會消耗一定功率,還有前端和DC-DC轉(zhuǎn)換器效率的問題。10W或更低的功率的限制意味著相機設(shè)計師必須嚴格注意功率預(yù)算。由于功率預(yù)算很緊,設(shè)計師合理限制功能組合,以及認真設(shè)計應(yīng)用電路以符合PoE標準,以實現(xiàn)對IP相機供電。
圖1是靜態(tài)監(jiān)視相機的一個描述性框圖,它適合室內(nèi)固定位置觀察。根據(jù)處理器和成像器的選擇,可能需要增加一個中間解碼器,某些應(yīng)用可能包括音頻監(jiān)視。圖中顯示了一個用于音頻輸入的可選模塊。圖1中遺漏了一個重要的耗電功能,即支持搖攝/傾斜/相機移動的馬達,或者室外使用中防霧化的加熱器。
圖1:靜態(tài)監(jiān)視相機的示意性框圖。
對于基本的IP監(jiān)視相機,采用脈寬調(diào)制(PWM)的集成供電器件,例如TPS23750提供初級端和PoE接口的調(diào)壓。這一部分提供了滿足IEEE標準要求的完整接口。圖2中顯示的PWM控制器是作為一個獨立電源。然而,對于相機應(yīng)用,相機機身可以作為PD的隔離屏障。因此,通過改用非隔離的結(jié)構(gòu)可以降低成本。除了初級的DC/DC轉(zhuǎn)換器,很多應(yīng)用具有次級電壓,這個電壓可以用低成本的LDO產(chǎn)生。否則,需要用降壓轉(zhuǎn)換器來滿足效率、成本和電路板空間上的折衷。
圖2: PWM控制器作為隔離的電源。
圖3描述了高端、多功能IP相機的組成框圖。通常,這種設(shè)備包含用于改變相機方向以及拉近、拉遠焦距和視角的馬達。對于室外安裝,需要一個加熱單元來確保相機的鏡頭不會霧化。今天最高速和最高分辨率的成像器件并沒有集成的數(shù)字接口,因此還需要一個數(shù)字解碼器。此外,對于很多應(yīng)用來說,能聽到或者放音的功能也是必要的。所有這些功能都會增加功耗。因此,要達到IEEE標準的預(yù)算通常很難。
圖3:一種更高端,具有更多功能的IP相機。
對于當今的高端IP監(jiān)視相機來說,圖4提供了所需要的PoE接口的功能框圖。TPS2376-H是最近發(fā)布的獨立PD前端,能通過以太網(wǎng)端口提供600mA的電流。為利用這種功率等級,匹配高功率PD的電源設(shè)備(PSE)必須也能提供高功率—不是符合IEEE的PSE。使用一個PD前端意味著電源設(shè)計師可以自由選擇最佳的系統(tǒng)拓撲來對應(yīng)用進行供電。設(shè)計師依然可能利用單一的初級端轉(zhuǎn)換器,并從它產(chǎn)生次級的電壓。或者,為最大化整個系統(tǒng)效率,設(shè)計師可能選擇多個初級轉(zhuǎn)換器。最后,他們可能同時選擇多個次級轉(zhuǎn)換器,以及從次級穩(wěn)壓器驅(qū)動某些小的電源負載。
圖4:高端IP監(jiān)視相機的PoE接口。
IEEE P802.3任務(wù)組的工作值得我們的期待。該標準組織正在開發(fā)一種標準,該標準未來將允許高端IP相機能與滿足標準的PSE協(xié)同工作。該標準至少還要等待一年。同時,IP相機的功能不斷增加,將超過13W的功耗限制,因此唯一的選擇就是超越標準,利用高功率以太網(wǎng)PD。
作者:
Michael McCormack
商務(wù)開發(fā)經(jīng)理
德州儀器公司以太網(wǎng)電源產(chǎn)品部
