PoE が 48V をかける前にやっていること

相手が PoE 機器とは限らない

PoE 対応のカメラも、ただの PC も、古いハブも同じ RJ45 ポートに刺さります。挿した瞬間に 48V が出ていたら、非対応機器のトランスや PHY を壊します。

そこで PoE は給電の前に、検出で「相手は PoE 機器か」を、クラス分類で「何ワット要るのか」を、48V よりずっと低い電圧で確かめます。どちらも通信ではなく電気的な測定です。

検出：2点かけて傾きを見る

PSE は 2.7〜10.1V で電圧をかけ、電流を測ります（5mA 以下に制限）。PD 側は、この範囲で 25kΩ に見えるように作られています（合格範囲は 23.75〜26.25kΩ）。

PD はブリッジ整流器で極性を問わず動くため、経路に常にダイオードが 2 個直列に入り、電流は原点を通りません。1 点だけ測って V ÷ I を計算すると、4V での電流は (4 − 1.4) ÷ 25k ＝ 104µA なので 38.5kΩ になり、25kΩ の PD が規格外と判定されます。

そこで 2 点測って差をとります。4V と 8V なら電流は 104µA と 264µA で、ΔV ÷ ΔI ＝ 4V ÷ 160µA ＝ 25.0kΩ。ダイオードのオフセットは差をとった時点で消えます。電圧を段階的に上げるのは、2 点なければ傾きが求まらないからです。

クラス分類：電圧をひと段上げて、電流を聞く

検出に通ると、PSE は電圧を 15.5〜20.5V に上げます。PD は要求電力に対応した電流を流し、PSE はその値から確保する電力を決めます。

クラス 4（Type 2 / PoE+）以上には、分類を 2 回繰り返す「2 イベント分類」か、給電後の LLDP による交渉が必要です。802.3bt（Type 3 / 4）はクラス 5〜8 を加え、PD 側で最大 71.3W まで取れます。

クラス分類は電力の予約です。PSE は確保した電力を他のポートに回せないので、48 ポートのスイッチで電源容量が足りなくなるのは、たいていこの積み上げです。

投入してから通常動作まで

クラスが決まると、PSE は本電圧を出します。一気にではなく、PD の入力コンデンサへの突入電流が規定内に収まるよう、電流を制限しながら上げます。

MPS が切れると電源が落ちる

給電後も、PSE は相手がいるかを見ています。これが MPS（Maintain Power Signature）で、PD は最低 10mA を流し続けなければなりません。PD がスリープして 10mA を下回ると、PSE は「抜かれた」と判断して給電を止めます。省電力にしたら電源が落ちる症状は、たいていこれです。

対策は、スリープ中もダミー負荷で 10mA（約 0.5W）を確保するか、パルス的に電流を引くことです。

PD の最低電圧はケーブルの電圧降下で決まる

PSE と PD で最低電圧が違うのは、ケーブルの電圧降下のためです。Type 1 は最大 350mA、チャネル抵抗の上限 20Ω で、44V − 0.35A × 20Ω ＝ 37V。Type 2 は最大 600mA、4 対化でチャネル抵抗の上限が 12.5Ω になり、50V − 0.6A × 12.5Ω ＝ 42.5V。どちらも規格の値に一致します。PD の最低入力電圧は、最悪ケースのケーブルで最大電流を流したときに残る電圧です。

効いてくるのは 電圧降下 です。Cat5e の 24AWG は 1 本あたり約 9.4Ω/100m で、2 対で往復すると 100m で 9〜10Ω になります。

実機で引っかかるところ

• 検出用の 25kΩ にコンデンサをぶら下げないでください。PSE は短時間で 2 点を測るので、ノード容量が大きいと電流が落ち着かず、抵抗値が正しく読まれません。
• クラスを超えて電流を引くと、PSE によっては過電流で切ります。実消費に合うクラスを申告します。
• 100m の Cat5e は 10Ω 前後で、最大電流では 6〜7V 落ちます。入力電圧が下がると同じ電力でも電流が増え、降下がさらに増えます。
• 非標準の「パッシブ PoE」は、検出もクラス分類もせず常時 48V を出します。非対応機器を挿すと壊れます。