專利名稱：在以太網(wǎng)供電系統(tǒng)中檢測傳統(tǒng)用電設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種供電系統(tǒng)，更具體地講，涉及用于檢測以太網(wǎng)供電 (PoE)系統(tǒng)中傳統(tǒng)用電設(shè)備(PD)的電路和方法。
背景技術(shù)：
近年來，以太網(wǎng)己經(jīng)成為局域網(wǎng)最常用的方法。正EE 802.3組，以太 網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)起人，已經(jīng)開發(fā)出了該標(biāo)準(zhǔn)的延伸形式，稱為IEEE 802.3af，定義通過 以太網(wǎng)電纜供電。IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)定義了以太網(wǎng)供電(PoE)系統(tǒng)，涉及通過非屏 蔽的雙絞線將電力從供電設(shè)備(PSE)傳輸?shù)轿挥阪溌废鄬?cè)的用電設(shè)備(PD)。 傳統(tǒng)上，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備例如IP電話，無線LAN接入點(diǎn)，個人電腦和網(wǎng)絡(luò)攝像頭需要 兩個連接 一個連接到LAN,而另一個連接到供電系統(tǒng)。PoE系統(tǒng)消除了需要額 外的插口和接線，以向網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供電。取而代之的是，通過用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蕴?網(wǎng)電纜供電。如IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)所定義的，PSE和PD是非數(shù)據(jù)實體，允許網(wǎng)絡(luò)設(shè) 備使用與用于數(shù)據(jù)傳輸同類的電纜供電和獲取電力。PSE是在物理連接點(diǎn)電連接 到電纜的設(shè)備，它向鏈路供電。PSE通常與以太網(wǎng)開關(guān)，路由器，集線器或其它 網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備或中跨供電設(shè)備相連。PD是獲得供電或請求供電的設(shè)備。PD可與 例如數(shù)字IP電話，無線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)，PDA或筆記本電腦系泊部位，手機(jī)充電器和 HVAC恒溫器等設(shè)備相連。 PSE的主要功能是為請求供電的PD搜尋鏈路，可選地對PD分級，如 果探測到PD則向所述鏈路供電，監(jiān)控鏈路上的供電，并且當(dāng)不再請求和需要時切 斷電源。PD通過呈現(xiàn)由正EE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)所定義的PoE檢測信號來參與PD檢測 程序。PD檢測信號具有由PSE測量的電學(xué)特征，例如在19-26.5KD范圍內(nèi)的信號 電阻。不過，在IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)批準(zhǔn)之前制造的某些PD沒有IEEE 802.3af 標(biāo)準(zhǔn)檢測信號。這些PD被稱作傳統(tǒng)PD。例如， 一些傳統(tǒng)PD可具有大電容和至 少一個串聯(lián)二極管作為它們的PoE檢測信號。其它的傳統(tǒng)PD可使用數(shù)據(jù)回送作 為它的PoE檢測信號。所述數(shù)據(jù)回送涉及不直接用于PD檢測的線對之間的較小 電容。盡管希望向傳統(tǒng)的PD供電，但是它們在常規(guī)PD檢測過程中不會被 檢測到。因此，需要支持檢測傳統(tǒng)PD的PD檢測方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了新型的系統(tǒng)和方法，用于檢測以太網(wǎng)供電(PoE)系統(tǒng) 中的用電設(shè)備(PD)。 PD探査電路生成提供給PD的檢測信號并確定響應(yīng)所述檢 測信號而產(chǎn)生的PD響應(yīng)信號。根據(jù)PD響應(yīng)信號，控制電路確定檢測值用于識別 PD。具體地講，控制電路推斷如果檢測值在第一預(yù)定范圍，則PD是滿足PoE標(biāo) 準(zhǔn)的設(shè)備，并且推斷如果檢測值是在第一預(yù)定范圍之外的第二預(yù)定范圍，則PD是 傳統(tǒng)的PD設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述控制電路可以將檢測值和預(yù)定閾值作比 較，以確定PD是否是傳統(tǒng)設(shè)備。例如，如果檢測值為負(fù)或者小于預(yù)定閾值，其中 所述預(yù)定閾值可以小于第一預(yù)定范圍的最小值，則識別PD為傳統(tǒng)設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述檢測值可包括檢測電阻值?？刂齐娐房梢?確定PD是傳統(tǒng)的PD設(shè)備，如果檢測電阻值為負(fù)或者小于闊值電阻值。所述閾值 電阻值可以小于IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)中定義的信號電阻的最小可接受值。 PD探査電路可以產(chǎn)生第一檢測電流，隨后是小于第一檢測電流的第二 檢測電流。如果響應(yīng)第一電流所產(chǎn)生的第一響應(yīng)電壓小于響應(yīng)第二電流所產(chǎn)生的 第二響應(yīng)電壓，則控制電路可檢測到傳統(tǒng)的PD設(shè)備。另外，如果第一響應(yīng)電壓大于第二響應(yīng)電壓，但這些電壓之間的差值 小于預(yù)設(shè)的閾值，則控制電路可檢測到傳統(tǒng)的PD設(shè)備。例如，當(dāng)由第一響應(yīng)電壓和第二響應(yīng)電壓之間的差值定義的檢測電阻 值為負(fù)或小于預(yù)定的閾值電阻值，其可以小于由PoE標(biāo)準(zhǔn)定義的最小信號電阻值， 則控制電路可檢測到傳統(tǒng)設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的方法，執(zhí)行下述步驟來檢測PoE系統(tǒng)中的PD:
-產(chǎn)生提供給PD的檢測信號，以確定PD響應(yīng)信號，和
-根據(jù)PD響應(yīng)信號，如果檢測值在第一預(yù)定范圍則確定PD是滿足PoE標(biāo)準(zhǔn) 的設(shè)備，和如果檢測值在第一范圍之外的第二預(yù)定范圍則確定PD是傳統(tǒng)PD設(shè)備。產(chǎn)生檢測信號的步驟可包括產(chǎn)生第一檢測信號，隨后是具有比第一檢 測信號更小值的第二檢測信號。當(dāng)由響應(yīng)第一檢測信號所產(chǎn)生的第一響應(yīng)信號和 響應(yīng)第二檢測信號所產(chǎn)生的第二響應(yīng)信號之間的差值定義的檢測電阻值為負(fù)或小 于閾值電阻值，則檢測到傳統(tǒng)設(shè)備。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和方面將通過下述詳 細(xì)說明而變得顯而易見，其中示出和描述了本發(fā)明的實施例，只是通過示出實現(xiàn) 本發(fā)明的最佳模式。如下文所述，本發(fā)明可具有其它和不同的實施例，并且它的 若干細(xì)節(jié)可在不背離本發(fā)明精神的前提下在各種不同的方面進(jìn)行改進(jìn)。因此，附 圖和說明應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是描述性的，而非限制性的。


結(jié)合下述附圖可以最好的理解本發(fā)明實施例的下述詳細(xì)說明，其中特
征不必要按照比例繪制，而是以最佳示出相關(guān)特征的形式繪制，其中 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明用于檢測PD的示例性系統(tǒng)的方框圖。 圖2是檢測源的諾頓(Norton)等效電路。
圖3是流程圖，示出用于控制檢測傳統(tǒng)PD的系統(tǒng)操作的控制算法。
具體實施例方式本發(fā)明將以檢測PoE系統(tǒng)中傳統(tǒng)PD為例進(jìn)行說明。不過，顯而易見，
本文描述的構(gòu)思可用于識別由供電系統(tǒng)供電的任何可連接設(shè)備。圖1示出了在PoE系統(tǒng)中的本發(fā)明的PD檢測系統(tǒng)10的簡化方框圖， 包括PSE 12,和通過鏈路16可連接到PSE 12的PD 14，所述鏈路例如是在IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)中定義的2-線鏈路。PD檢測系統(tǒng)10包括檢測源18和控制器20，可 安置在PSE12中。檢測源18可以是強(qiáng)制電流檢測源，它產(chǎn)生提供給PD 14的檢測電流 Idet并且確定響應(yīng)檢測電流所產(chǎn)生的電壓Vres?？刂破?0可以是設(shè)置在PSE12中
的狀態(tài)機(jī)或微控制器。圖2示出檢測源18的諾頓等效電路，它包括電流源22，與電流源22
并聯(lián)連接的源電阻Rsc,和與源電阻Rsc并聯(lián)連接的電壓監(jiān)控器24。在檢測PD 14的每次測試中，檢測源18產(chǎn)生檢測電流Idet，它可對應(yīng)
IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)中定義的電壓范圍在2.8V-10V的檢測電壓Vdet。源電阻Rsc的
范圍在100Kohm-100Mohm。不同檢測測試所產(chǎn)生的檢測電流Idet的值之間的最小
電流差值對應(yīng)IV的Vdet電壓差。電壓監(jiān)控器24確定響應(yīng)提供給PD14的檢測電流Idet所產(chǎn)生的電壓
Vres。 PD 14的檢測電阻Rdet確定為 Rdet = AVres/AIdet，
其中AIdet是不同測試中檢測電流之間的差值，而AVres是響應(yīng)各自檢測電 流所產(chǎn)生的電壓之間的差值。
圖3是流程圖，示出了由控制器24執(zhí)行的控制算法，使得PD檢測系 統(tǒng)10能夠檢測傳統(tǒng)PD，其中所述傳統(tǒng)PD可以是不具有IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)所要求 的檢測信號的PD。例如， 一些傳統(tǒng)PD可具有大電容和至少一個串聯(lián)二極管作為 它們的PoE檢測信號。其它傳統(tǒng)PD可使用數(shù)據(jù)回送作為其PoE檢測信號。這種 數(shù)據(jù)回送涉及不直接用于PD檢測的線對之間的較小電容。 PD檢測程序開始(步驟102)之后，控制器20請求檢測源18生成檢 測電流Ii。例如，可產(chǎn)生240mA的電流。在預(yù)設(shè)的等待時間例如等于160ms之后， 控制檢測源18,以使電壓監(jiān)控器24能夠測量響應(yīng)提供給PD 14的電流I！所產(chǎn)生的 電壓V!(步驟104)。此后，控制器20請求檢測源18生成小于電流I！的檢測電流12。例如， 電流l2可以等于180mA。在預(yù)設(shè)的等待時間例如等于160ms之后，請求電壓監(jiān)控 器24測量響應(yīng)提供給PD 14的電流12而產(chǎn)生的電壓V2 (步驟106)。根據(jù)測量的響應(yīng)電壓Vi和V2，在步驟108控制器20計算PD 14的檢 測電阻Rdet如下
Rdet= (V-V2) / (1-12)， 并確定所計算的檢測電阻Rdet是否在IEEE S02.3af標(biāo)準(zhǔn)可接受的范圍內(nèi)，例如 17KQ-30KQ (步驟110)。如果是，控制器20推斷PD14是符合IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn) 的設(shè)備(步驟112)。如果所計算的檢測電阻Rdet在IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)可接受的范圍之外，則控制器20確定PD14是可由PSE 12供電的傳統(tǒng)設(shè)備。例如，如果PD 14是具有 大電容(例如大于47pF)和二極管與該電容串聯(lián)的傳統(tǒng)設(shè)備，由于對大電容的充 電，第二測量的電壓V2會大于電壓Vla如果電容非常大，則兩個測量的電壓Vi 和V2會具有幾乎相同的值。這些電壓之間的差值會被限制為由串聯(lián)二極管兩端的 正向壓降導(dǎo)致的補(bǔ)償電壓。如果pd 14是具有較小電容(例如在1hF-33^iF的范圍內(nèi))和電阻與 該電容并聯(lián)的傳統(tǒng)設(shè)備，則根據(jù)電容的大小，電阻值，所產(chǎn)生的檢測電流h和12
的值，以及電壓V!和V2測量之間的時間段，第二測量的電壓V2可能大于或可能
不大于電壓Vi。不過，利用由電容充電時電容和并聯(lián)電阻的組合所產(chǎn)生的補(bǔ)償電 壓所導(dǎo)致的電壓Vt和V2之間的差值，可以識別所連接的PD 14是傳統(tǒng)設(shè)備。因此，如果響應(yīng)小于第一檢測電流I!的第二檢測電流l2而產(chǎn)生的第二 測量電壓V2大于第一測量電壓V!，則控制器20可斷定所連接的PD14是傳統(tǒng)設(shè) 備。此外，如果電壓Vi大于電壓V2，控制器20可將這些電壓之間的差值 與預(yù)選的閾值電壓作比較，其中所述預(yù)選的閾值電壓對應(yīng)響應(yīng)連續(xù)提供的檢測電
流li和l2而產(chǎn)生的補(bǔ)償電壓。如果電壓Vi和V2之間的差小于閾值電壓，控制器
20可斷定所連接的PD 14為傳統(tǒng)設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的實施例，如果步驟108中計算的檢測電阻Rdet在正EE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)可接受的范圍之外，則控制器20將檢測電阻與對應(yīng)預(yù)選閾值電壓的閾 值電阻Rth作比較，以檢測可連接至PSE12的傳統(tǒng)用電設(shè)備(步驟114)。例如， 閾值電阻Rth可等于6KQ。如果檢測電阻Rdet小于閾值電阻Rth，或為負(fù)值(表示電壓V2大于 電壓Vt)，則控制器20斷定所連接的PD 14是可由PSE 12供電的傳統(tǒng)設(shè)備(步驟 116)。如果檢測電阻Rdet不是負(fù)值或不小于閾值電阻Rth，則控制器20確定所連 接的設(shè)備既不是符合正EE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)的PD，也不是可由PSE 12供電的傳統(tǒng)PD (步驟118)。因此，除正EE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)可接受的第一檢測電阻范圍之外，控制器 20檢査預(yù)選的第二檢測電阻范圍，以檢測可連接到PSE 12的傳統(tǒng)設(shè)備。如上所述， 第二檢測范圍可以覆蓋，例如，負(fù)值的檢測電阻或值，小于預(yù)定的閾值電阻。如
果所連接的PD 14的檢測電阻Pdet在第二范圍內(nèi)，所連接的PD 14被認(rèn)為是傳統(tǒng) 設(shè)備。結(jié)果，PSE 12不僅能夠檢測符合IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)的用電設(shè)備，還可以檢 測需要供電的傳統(tǒng)設(shè)備。
前述說明示出和描述了本發(fā)明的方面。此外，本發(fā)明只示出和描述了 優(yōu)選的實施例，但如前所述，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明能夠用于各種其它的組合，改進(jìn)， 和環(huán)境，并且可在本文表述的本發(fā)明構(gòu)思范圍內(nèi)進(jìn)行修改和改進(jìn)，與上述教導(dǎo)， 和/或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識范圍相當(dāng)。
上文描述的實施例還進(jìn)一步用于解釋實現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式，并且可 使本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過以該方式或其它實施方式實現(xiàn)本發(fā)明，并根據(jù)本發(fā)明的 特殊應(yīng)用或用途的需要進(jìn)行各種修改。
因此，本說明書并非傾向于將本發(fā)明限定為本文公開的形式。另外， 所附權(quán)利要求書應(yīng)當(dāng)被理解為包括可替換的實施例。
權(quán)利要求
1、一種用于向以太網(wǎng)供電(PoE)系統(tǒng)中的用電設(shè)備(PD)供電的系統(tǒng)，包括PD探查電路，用于確定為響應(yīng)提供給PD的檢測信號而產(chǎn)生的PD響應(yīng)信號，和控制電路，響應(yīng)根據(jù)PD響應(yīng)信號所確定的檢測值，所述控制電路被設(shè)置用于確定如果檢測值在第一預(yù)定范圍內(nèi)，則PD是滿足PoE標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備；并且確定如果檢測值在第一預(yù)定范圍之外的第二預(yù)定范圍，則PD是傳統(tǒng)的PD設(shè)備。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制電路被設(shè)置通過將檢測值與 預(yù)定的閾值檢測值作比較，確定PD是否是傳統(tǒng)設(shè)備。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述檢測值包括檢測電阻值，并且所 述控制電路被設(shè)置以確定如果所述檢測電阻值小于預(yù)定的閾值電阻值，則PD是傳 統(tǒng)的PD設(shè)備。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述檢測值包括檢測電阻值，并且所 述控制電路被設(shè)置以確定如果所述檢測電阻值為負(fù)值，則PD是傳統(tǒng)的PD設(shè)備。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述PD探查電路被設(shè)置用于產(chǎn)生第 一檢測電流，隨后是小于第一檢測電流的第二檢測電流。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述控制電路被設(shè)置以檢測傳統(tǒng)的 PD設(shè)備，如果響應(yīng)第一電流而產(chǎn)生的第一響應(yīng)電壓小于響應(yīng)第二電流而產(chǎn)生的第 二響應(yīng)電壓。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述控制電路被設(shè)置以檢測傳統(tǒng)的 PD設(shè)備，如果響應(yīng)第一電流而產(chǎn)生的第一響應(yīng)電壓大于響應(yīng)第二電流而產(chǎn)生的第 二響應(yīng)電壓，并且第一響應(yīng)電壓和第二響應(yīng)電壓之間的差值小于預(yù)定的閾值。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述控制電路被設(shè)置以檢測傳統(tǒng)設(shè)備， 當(dāng)由響應(yīng)第一電流而產(chǎn)生的第一響應(yīng)電壓和響應(yīng)第二電流而產(chǎn)生的第二響應(yīng)電壓 之間的差值定義的檢測電阻值小于預(yù)定的閎值電阻值。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述預(yù)定的閾值電阻值小于由PoE 標(biāo)準(zhǔn)定義的最小信號電阻值。
10、 一種向以太網(wǎng)供電(PoE)系統(tǒng)中的用電設(shè)備(PD)供電的方法，包括 如下步驟產(chǎn)生提供給PD的檢測信號，以確定PD響應(yīng)信號，和根據(jù)PD響應(yīng)信號，確定如果檢測值在第一預(yù)定范圍，則PD是滿足PoE標(biāo) 準(zhǔn)的設(shè)備；并且確定如果檢測值在第一范圍之外的第二預(yù)定范圍，則PD是傳統(tǒng)的 PD設(shè)備。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，產(chǎn)生檢測信號的步驟包括產(chǎn)生第一 檢測信號，隨后是比第一檢測信號具有更小值的第二檢測信號。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中，當(dāng)由響應(yīng)第一檢測信號而產(chǎn)生的第 一響應(yīng)信號與響應(yīng)第二檢測信號而產(chǎn)生的第二響應(yīng)信號之間的差值定義的檢測電 阻值小于預(yù)定值時，檢測到傳統(tǒng)設(shè)備。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述預(yù)定值小于由PoE標(biāo)準(zhǔn)定義 的最小信號電阻值。
14、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中，當(dāng)由響應(yīng)第一檢測信號而產(chǎn)生的第 一響應(yīng)信號與響應(yīng)第二檢測信號而產(chǎn)生的第二響應(yīng)信號之間的差值定義的檢測電 阻值為負(fù)值時，檢測到傳統(tǒng)設(shè)備。
15、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中，如果響應(yīng)第一檢測信號而產(chǎn)生的第 一響應(yīng)信號小于響應(yīng)第二檢測信號而產(chǎn)生的第二響應(yīng)信號，則檢測到傳統(tǒng)的PD設(shè) 備。
16、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中，如果響應(yīng)第一檢測信號而產(chǎn)生的第 一響應(yīng)信號大于響應(yīng)第二檢測信號而產(chǎn)生的第二響應(yīng)信號，并且第一響應(yīng)信號和 第二響應(yīng)信號之間的差值小于預(yù)設(shè)的閾值，則檢測到傳統(tǒng)的PD設(shè)備。
17、 一種以太網(wǎng)供電(PoE)系統(tǒng)的供電設(shè)備(PSE)，包括用電設(shè)備(PD)檢測源，用于產(chǎn)生提供給PD的第一檢測電流，以確定第一 響應(yīng)電壓，和用于產(chǎn)生小于第一檢測電流的第二檢測電流，以確定第二響應(yīng)電壓， 和檢測電路，用于確定如果由第一響應(yīng)電壓值減去第二響應(yīng)電壓值的結(jié)果定義 的檢測電阻值小于預(yù)定值，而所述預(yù)定值小于由正EE802.3af標(biāo)準(zhǔn)定義的最小信號 電阻值，則PD是傳統(tǒng)的PD。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的PSE，其中，如果檢測電阻值是負(fù)值，則檢測到 傳統(tǒng)的PD。
19、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的PSE，其中，所述檢測電路還被設(shè)置以檢測滿足 正EE802.3af標(biāo)準(zhǔn)要求的PD，如果檢測電阻值是在要求的信號電阻范圍內(nèi)。
全文摘要
一種用于檢測以太網(wǎng)供電(PoE)系統(tǒng)中用電設(shè)備(PD)的新型系統(tǒng)和方法。PD探查電路生成提供給P的檢測信號并且確定響應(yīng)所述檢測信號而產(chǎn)生的PD響應(yīng)信號。根據(jù)PD響應(yīng)信號，控制電路確定檢測值，用于識別PD。具體地講，控制電路斷定，如果檢測值在第一預(yù)定范圍內(nèi)，則PD是滿足Po標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，并且斷定如果檢測值在第一預(yù)定范圍之外的第二預(yù)定范圍，則PD是傳統(tǒng)的PD設(shè)備。
文檔編號H04L12/10GK101156355SQ200680009350
公開日2008年4月2日 申請日期2006年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月25日
發(fā)明者J·A·斯汀曼, J·L·奚斯 申請人:凌特公司