技術ガイド2026年4月18日• 9 min 読む
PoE電流レベル向けPCBトレース設計
要点
多くの802.3af/802.3at基板では、主48V経路を20-30 milの外層トレースから始め、長い配線より先にブリッジからバルクコンデンサまでの区間を太くし、ビア・コネクタピン・ホットスワップ部を本当の熱制限点として扱うのが実用的です。
重要ポイント
- •PoEのトレース設計は給電経路を中心に考え、Ethernet周辺の全配線を一律に太くしない。
- •802.3afは1oz外層で対応しやすく、802.3atは25-35 mil、802.3btはポアと強いビア場が必要になりやすい。
- •発熱はRJ45ブレークアウト、ブリッジ、突入電流FET、DC/DC入力ネックダウンに集中しやすい。
- •線幅だけでなく、コネクタ定格、ブリッジ損失、層切替ボトルネックも確認する。
PoEトレースは実際の電流経路で設計します。給電ペアのセンタータップ、サージ/ブリッジ回路、バルクコンデンサへの給電、ホットスワップまたは突入電流FET、そしてDC/DC入力です。多くの設計では トレース幅計算機、ビア電流計算機、Ethernet配線計算機 を組み合わせる方が、Ethernet周辺の全配線を太くするより合理的です。
判断の軸は明快です。IEEE 802.3 では802.3afは比較的穏やか、802.3atはレイアウト依存が増え、4ペア給電の PoE Type 3/4 はさらに敏感です。実際に先に限界になるのは、ケーブル対そのものよりブリッジ付近とコンバータ入力の銅です。
線幅設計で重要なPoE電流レベル
以下は1oz外層銅の48V主経路に対する開始目安です。内層に入る場合は 内層と外層の比較 も参照し、より広い銅または多めのビアを見込んでください。
| PoEレベル | PSE電力 | ペア電流 | PCB開始目安 |
|---|---|---|---|
| 802.3af Type 1 | 15.4W | 約350mA/ペア | 主給電トランクは20 mil外層から始めやすい。 |
| 802.3at Type 2 | 30W | 約600mA/ペア | ブリッジからバルクCまでは25-35 milが目安。 |
| 802.3bt Type 3 | 60W | 4ペアで各ペア最大約600mA | ポア優先で、全ビア遷移を確認する。 |
| 802.3bt Type 4 | 90W | 4ペアで各ペア最大約960mA | ブリッジ、FET、シャント、コンバータ入口を重銅ゾーンにする。 |
PoE基板が熱設計で問題になるとき、原因は長い直線部より、コネクタピン、ブリッジパッド、TVS、DC/DC入力コンデンサの間にある短いネックダウンであることが多いです。
実務的な開始線幅
- 802.3afの電力トランクはできるだけ外層に置き、短距離なら20 milが安全な開始点です。
- 802.3atではブリッジからバルクコンデンサまでを25-35 milで始め、主電流ループに細いテストポイント分岐を入れないでください。
- 802.3bt前段は一本の極太配線よりポアの方が扱いやすく、複数の入口で電流分散にも向きます。
- 温度上昇だけでなく電圧降下も確認してください。熱的に安全でも、ホットスワップ制御前で余裕を失うことがあります。
"PoE基板では、ケーブル側の配線を変える前に、まずブリッジとコンバータ入口を太くします。10 mmのボトルネックでも基板全体の熱挙動を支配することがあります。"
PoE基板が先に過熱しやすい場所
- RJ45またはマグジャックのブレークアウトを最初に確認する。ピン逃げ、センタータップ、ESD/サージ部品で短い銅ボトルネックが発生しやすい。
- ブリッジ整流器からバルクコンデンサまでの区間を見る。この短区間は実DC電流とダイオード損失を同時に受ける。
- ホットスワップFET、理想ダイオード、突入制御区間を確認する。長い48Vトランクよりここが熱くなることが多い。
- 層切替ごとのビア数を数える。特に小型PD基板では、ビア場は流入銅断面に見合う必要がある。
"802.3btでは、ビア配列とブリッジ区間はIPC-2152の線幅結果と同じくらい重要です。どちらかが小さければ、計算値だけでは足りません。"
設計・調達リリース前チェック
PoE基板をリリースする前に、電流経路全体をシステムとして確認してください。安全間隔や部品選定も銅幅レビューと同時に行うべきで、IEC 62368 のような安全観点も重要です。
- 室温試験だけでなく、実際のPoE出力と最悪周囲温度で見積もる。
- ブリッジ、FET、シャント、コネクタ損失を直線トレースとは別に確認する。
- 層切替では、入ってくる銅幅に見合うビア本数を確保する。
- 48-57V前段とサージ部品周辺の沿面・空間距離を見直す。
- 銅厚、許容温度上昇、想定PoEクラスを基板メーカーに事前共有する。
"調達担当が聞くべき一番重要な質問は、RJ45の後で最も細い給電銅はどこか、という点です。その答えが初回試作の熱挙動をほぼ決めます。"
タグ
PoE PCBPower over EthernetTrace Width802.3btEthernet PCB
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クイックFAQ
1oz銅でPoEは何milから始めるべきですか？
実務的な開始点は、802.3afで約20 mil、802.3atの主電力トランクで25-35 mil、802.3btではブリッジ後により広いポアまたは50 mil超の局所幅です。層、周囲温度、許容温度上昇で調整してください。
PoEのデータペアは電流のために太くする必要がありますか？
通常は不要です。データペアは信号品質重視で配線し、電流と熱で設計すべきなのはセンタータップ給電、ブリッジ、サージ経路、DC/DC入力です。
PoE基板はどこが最初に熱くなりやすいですか？
RJ45やマグジャックのピン逃げ、ブリッジ整流器、ホットスワップFET経路、テストポイントのネックダウン、小さいビア配列が典型的なホットスポットです。
PoE基板に2oz銅は必須ですか？
必須ではありません。多くの802.3af/802.3at製品は1oz外層で十分です。802.3bt、高周囲温度、小型基板、厳しい電圧降下余裕がある場合に2ozが有利になります。
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