Raspberry PI 4 + PoE(30W) -----(1)

개요

Raspberry PI 5 가 상용화되기가 얼마남지 않았다.

하여 Raspberry PI 5 와 WIZnet을 연결하는 프로젝트를 해보기로 한다.

 

지난 8W급 PoE 개발에 이어 이번에는 IEEE 802.3at에 부합하는 30W급 PoE제품을 만들어보도록 하겠다.

 

다만 아직 Rasberry Pi 5가 출시되지 않았기 때문에 Raspberry Pi 4로 진행을 하기로 한다.

Raspberry PI 4

이렇게 생겼다. 그리고 Raspberry PI 4는 열이 많이 발생하는 이슈가 있다. (물론 전류를 많이 사용할 경우)

그래서 대부분 제대로 사용하려면 케이스에 Cooler를 장착해서 사용하곤 한다.

우리 회사에도 마침 이렇게 케이스가 장착되어있는 Raspberry PI 4 가 굴러다녀서 검토를 했다.

어떤 Cooler case가 장착되더라도 I/O 헤더는 막지 않을테니 딱 I/O Header 만 사용할 수 있는 모듈을 만들어야겠다 생각했다.

 

사실 이렇게 시중에는 PoE, PoE+ HAT들이 출시되어있다. 하지만 내가 하고싶은 것은 WIZnet Chip으로 전력을 받아서 Raspberry PI 4 기존의 Ethernet과 Two Port 로 사용할 수 있는 모듈을 만드는 것이다.

 

회로는 이렇게 구성했다. 일단 가성비가 좋진 않다. 일단 처음으로 만들어보는 PoE+ 라서 동작이 잘 되면 차츰차츰 소자를 바꿔갈 것이다. 우선은 튼튼하고 동작이 잘 되면 좋겠다 싶어서, 과감하게 좋은 소자들을 썼다. 

 

소자선정

IC

방식은 Flyback방식으로 IC는 Power Intergration 사의  DPA 시리즈를 사용하기로 한다...

비싸지만 아무래도 나는 보호기능이 많이 들어가서 마음에 든다. (단점 : Detecting 회로를 따로 꾸며줘야한다.)

 

RJ-45

UDE 와 TRX 사의 제품중에 고르는 중이다. 일단 정해놓은 것들이 Pin to Pin이 맞아서, 둘 다 사용해보고 특성이 더 좋은쪽을 선택할 것 같다. 내부회로는 크게 다르지 않다. 아, 다만 UDE의 RJ-45는 내부에 정류회로를 가지고 있다는 점이 장점이다. (다만 특성은 떨어지지 않을까 생각된다.)

Trans

전시회에서 알게된 업체를 통해 주문제작을 해서 맞출 수 있었다. Sample을 무료로 친절하게 보내주셔서 감사했다.

크기가 생각보다 컸다. 권선비는 1차측 : 2차측 : Aux = 1:1:0.5 이다. 인덕턴스는 49uH, 누설 인덕턴스는 1.0이다. 

 

** 여담으로 Trans 만드는 업체가 Power Intergration을 좋아하진 않았다. EMI RE 너무 크게 나온다고 했다. 또한 내부 발진도 심하다고 했는데, 그야 뭐.. Switching 주파수가 300k, 400k 를 돌파하니 쉽게 잡긴 힘들겠다 싶었다. 주파수가 높은 만큼 뒷단 C를 작게 가져갈 수 있으니 Compact하게 만들어야하는 내 프로젝트에는 안성맞춤이다.

설계시작

회로설계

 

간단히 진행했다. 사실 소자 선정말고는 어려울게 없어서 금방 진행할 수 있었다. 어려운건 조립하고나서 소자바꿔가며 디버깅할때가 시작이다.

 

Artwork

후딱 깔끔하게 만들었다. 

왼쪽이 앞면, 오른쪽이 뒷면이다. 소자들이 커서 생각보다 너무 크게 만들어졌다...

그래도 일단 Test 보드니 바로 발주

 

아마 Raspberry PI 4에 장착시키면 이런 모습일 것이다.

PCB 조립

일단 PCB가 도착하자마자 헤더와 RJ-45조립을 했다. 기구상 맞아야되니 일단 체크체크

 

잘 맞는다. 그렇지만 보는 모두가 같은 생각을 할 듯 싶다... 너무 크다.

 

커넥터도 아주 깔끔하게 딱 들어맞는다. 동작만 잘되면 좋겠다.

 

조립하고 디버깅하는 과정은 (2)에 정리하도록 하겠다.