電力とエネルギー信号とインターフェース規格・安全

Power over Ethernet（PoE）：方式・給電電力・配線

PSEとPD、検出とクラス分け、Alternative A/B、4対給電、IEEE 802.3af/at/btの電力クラスを解説します。

難易度

中級者向け

読了時間

14分

主な規格・出典

IEEE 802.3の第33・145節、およびEthernet AllianceのPoE認証

最終確認日

2026年9月16日

関連ツール

Ethernet PoEのピン配置 · RJ45のピン配置

執筆・技術レビューElectroDesignForge Engineering Team

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**要点：**PoEは同じツイストペアケーブルで直流電力とEthernetデータを伝送します。PSEは最初に対応する機器を検出し、電力クラスを交渉してからPDへ給電します。機器を比較するときは「PoE++」などの製品名ではなく、IEEEタイプ、クラス、PDで利用できる電力を確認してください。

早見表

PSEはスイッチやインジェクタなどの給電側です。PDはWi-Fiアクセスポイント、カメラ、電話機、センサ、コントローラなどの受電機器です。最後の二列の差には、ケーブルに許容される最大損失などが反映されています。

802.3af、802.3at、802.3btは、製品に記載されることの多い制定時の改正規格名です。これらの要件は、統合されたIEEE 802.3規格に取り込まれています。

PSE、PD、PoEリンクの起動

エンドポイントPSEはスイッチのポートに内蔵されています。ミッドスパンPSEは一般にPoEインジェクタと呼ばれ、PoE非対応スイッチとPDの間に接続します。いずれの場合も、IEEE準拠の機器は制御された手順で動作します。

1. **検出：**PSEは低い試験電圧を印加し、有効なPDの電気的シグネチャを探します。
2. **クラス分け：**PSEは必要な電力を確認し、PDが取り出せる電力を通知します。
3. **突入電流制御：**PDの入力コンデンサが充電される間、電流を制限します。
4. **給電：**PSEは電流、電力、短絡、接続解除を監視します。

検出により、IEEE準拠PSEは通常のEthernet機器に全動作電圧を印加せずに済みます。いわゆるパッシブPoEインジェクタは、この確認を行うとは限りません。互換性のない機器を破損するおそれがあるため、電圧、極性、ピン割り当てを別途確認してください。

Alternative A、Alternative Bとピン割り当て

PoEでは、8P8Cコネクタの四組のペアを二つのペア群に分けます。この文脈ではModeとAlternativeは同じ意味です。

**PoEのAlternative A/Bは、T568A/T568Bとは別の区分です。**T568AとT568Bは導体の色をピンに割り当て、PoEの方式は電流を運ぶペア群を示します。

二ペア給電ではPSEが一方のペア群を使用し、四ペア給電では両方を使用します。一組のペアの二本の導体は直流的に同じ電位になります。差動のEthernet信号は、この同相電圧に重ねられ、ポートのトランスを介して引き続き伝送できます。

一般的な図で、特定のピンに一律の+や−を割り当てないでください。複数の極性構成が許され、規格適合PDは入力整流回路を通じてそれらを受け入れます。ピンごとの配置はEthernet PoEのピン配置とRJ45 T568A/T568Bのピン配置を参照してください。

タイプ、クラス、給電ペア数

タイプは世代と大まかな機能を表します。クラスは交渉した電力をより細かく表します。タイプ番号が大きくても、すべてのポートが自動的にそのタイプの最大電力を供給するわけではありません。対応クラス、ポートごとの上限、スイッチ全体の電力予算も重要です。

• Type 1およびType 2のPSEは二ペアだけで給電します。
• 二ペア専用のType 3 PSEはClass 4まで対応でき、PDでの電力は25.5 Wです。
• 四ペア対応のType 3 PSEは、Class 6、PDで51 Wまで対応できます。
• Type 4 PSEは四ペアに対応し、Class 8、PDで71.3 Wまで給電できます。
• Class 1からClass 4では、Type 3またはType 4のPSEは二ペアまたは四ペアを使用できます。Class 5以上では四ペア給電が必要です。

したがって、PoE、PoE+、特に**PoE++**という名称だけでは製品を選べません。メーカーによって「PoE++」はType 3またはType 4を指します。どのタイプとクラスで、PDにどれだけの電力が保証されるかを確認してください。

データと電力がペアを共有する仕組み

10BASE-Tと100BASE-TXはデータにピン1–2と3–6を使用します。そのためAlternative Bを「予備ペアでの給電」と呼ぶ場合があります。しかしGigabit Ethernetでは誤解を招きます。1000BASE-T、2.5GBASE-T、5GBASE-T、10GBASE-Tは、データに四組すべてのペアを使用します。

PoEがこれらの速度と両立するのは、直流電力が同相モードで注入され、データは差動で伝送されるためです。それでもGigabitやマルチギガビットの設備には、八本すべての導体と、速度に合うケーブルカテゴリーが必要です。古い二ペアだけのパッチケーブルでは10/100のリンクが確立しても、GigabitやすべてのPoE構成には適しません。

Ethernet BASE-Tの速度のページでは、各PHYのペア数、ケーブルカテゴリー、到達距離を確認できます。

ケーブル、距離、発熱

標準的な銅線回線の到達距離は通常100 mで、固定配線が最大90 m、両端の機器コードの合計が10 mです。これは設計上の上限であり、温度、導体径、コネクタ、ケーブル束の条件によらず保証される値ではありません。

信頼性の高いPoE設備には、次の点が重要です。

• データ速度に対応するカテゴリーを選び、ケーブルと接続部品のPoE定格を確認する。
• 規格に適合する単線銅導体を使い、カテゴリーケーブルと称した銅被覆アルミ線を使わない。
• 終端までペアの撚りを維持し、八本すべての導体を使う。
• ループ抵抗と、ペア内およびペア間の直流抵抗アンバランスを管理する。
• 特にType 3とType 4では、メーカーの束ね方、温度、ディレーティングの指示に従う。
• 新設の大電力またはマルチギガビット設備では、適切に認証されたCat 6A配線を優先する。

電流によってI²R損失が発生します。抵抗が大きすぎるとPD側の電圧が下がり、ケーブル束が発熱します。抵抗アンバランスは電流を不均等に分配し、Ethernetのトランス動作にも影響し得ます。導通確認だけでは、大電力PoE回線の適合性を判定できません。

媒体を選ぶ際はCat 5からCat 8までのEthernetケーブルカテゴリーを参照してください。

PoEシステムの容量選定

1. PDの平均消費電力だけでなく、最大入力電力を記録します。
2. PDのタイプとクラスを特定し、選択したポートでPSEがそのクラスを供給できるか確認します。
3. スイッチの総電力予算を確認します。30 W対応ポートが二十四個あっても、同時に720 Wを利用できるとは限りません。
4. 回線損失、温度、起動、途中に入るアクセサリのための余裕を確保します。
5. ケーブルのカテゴリー、長さ、導体径、材料、リンク認証を確認します。
6. 独自製品では、規格と部品のデータシートに照らして、PDコントローラ、整流、絶縁、DC/DCコンバーター、過渡保護を選定します。

製品がLLDPで電力を通知していても、電気的なクラス分けが不要になるとは限りません。両方の仕組みが電力割り当てに使われます。故障調査では、無負荷の電圧計だけに頼らず、ペア群、タイプ、クラス、負荷時の給電能力を示すPoEテスターを使用してください。

簡易トラブルシューティング

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• Ethernet BASE-Tの速度 — 速度、ペア数、最低カテゴリーの関係を確認します。

出典

• Ethernet Alliance — IEEE 802.3bt PoEの概要 — タイプ、クラス、PSE/PDの電力、検出、ペア群、極性。
• IEEE Standards Association — IEEE 802.3bt-2018 — 四ペアPoEに関する改正規格。
• IEEE 802.3 — 4-Pair PoE検討提案 — コネクタのAlternative AとB。
• Microchip Developer Help — PoEの給電インターフェース — PSE、PD、ミッドスパン、ペア群の用語。
• Fluke Networks — PoEの直流抵抗アンバランス試験 — 抵抗、発熱、規格外の銅被覆アルミ導体。