以太網(wǎng)供電系統(tǒng)及供電設備控制器以及由其執(zhí)行的方法
【專利摘要】本申請案涉及一種以太網(wǎng)供電系統(tǒng)及供電設備控制器以及由其執(zhí)行的方法。供電設備PSE經(jīng)由數(shù)據(jù)線給受電裝置PD提供PoE供應電壓。PSE控制器控制將所述PoE電壓耦合到數(shù)據(jù)線對的第一FET且控制將所述數(shù)據(jù)線對耦合到備用線對的第二FET。在開啟電源后，所述PSE控制器即刻使所述兩個FET保持斷開且對連接到所述數(shù)據(jù)對及所述備用對的任何裝置執(zhí)行檢測例程。如果PoE兼容的PD被檢測為耦合到所述數(shù)據(jù)對，那么閉合第一開關。如果確定所述PoE電壓還應耦合到所述備用對，那么還閉合所述第二FET。方法防止所述PoE電壓在連接到所述備用對的所述裝置并非PoE兼容的且維持與IEEE PoE PD的向后一致時施加到所述備用對。
【專利說明】以太網(wǎng)供電系統(tǒng)及供電設備控制器以及由其執(zhí)行的方法
[0001]相關申請案的交叉參考
[0002]本申請案基于且主張來自杰弗里?林恩?希斯(Jeffrey Lynn Heath)等人的2013年6月18日提出申請的序列號為61/836,399的美國臨時申請案的優(yōu)先權，所述臨時申請案以引用方式并入本文中。

【技術領域】
[0003]本發(fā)明涉及以太網(wǎng)供電(PoE)系統(tǒng)，其中電力是經(jīng)由絞合數(shù)據(jù)線對及絞合備用線對發(fā)射的。

【背景技術】
[0004]經(jīng)由數(shù)據(jù)線發(fā)射電力以將遠程設備供電為已知的。以太網(wǎng)供電(PoE)為一種此類系統(tǒng)的實例。在PoE中，從以太網(wǎng)開關將有限電力發(fā)射到以太網(wǎng)連接的設備(例如，VoIP電話、WLAN發(fā)射器、安全相機等)。通常，經(jīng)由標準CAT-5電纜中的兩組絞合對的線發(fā)射來自開關的DC電力。相同兩組絞合對的線還可發(fā)射差分數(shù)據(jù)信號，因為DC共模電壓不影響數(shù)據(jù)。以此方式，可消除給“受電裝置(PD)”提供任一外部電源的需要。在以引用方式并入本文中的IEEE802.3中陳述PoE的標準。
[0005]以太網(wǎng)標準規(guī)定，存在指定為數(shù)據(jù)對的第一及第二對雙絞線以及指定為備用對的第三及第四對雙絞線。備用對通常不用于不需要多于25.5W的IEEE電力限制的PD?！肮╇娫O備”(pse)可為經(jīng)由數(shù)據(jù)線將電力供應到ro的任一以太網(wǎng)裝置。PSE與ro通常經(jīng)由以標準以太網(wǎng)8引腳(四個雙絞線)連接器端接的標準CAT-5電纜連接。
[0006]然而，已知存在需要多于25.5ff IEEE限制的PD。為了最小化沿CAT-5電纜的PoE電力損耗，已知在PSE端及ro端兩者處將數(shù)據(jù)對與備用對并聯(lián)連接以減小電纜中的電阻損耗。此展示于圖1中。
[0007]圖1表示使用PoE的以太網(wǎng)系統(tǒng)，其中CAT-5電纜中的數(shù)據(jù)對12及13硬線連接到PSE18中的備用對14及15以沿兩個路徑并聯(lián)傳導PoE電流。此目前違反PoE的IEEE標準但由各種用戶進行。由于術語“PoE”有時用于根據(jù)IEEE標準識別系統(tǒng)，因此圖1的系統(tǒng)可稱為“> 25.5ff PoE”。所述對被應用于TO22中的相應二極管橋接器20及21以組合接地與H)控制器24的VIN端子處的電流。雖然將PoE供應電壓展示為-55V，但取決于系統(tǒng)，所述供應電壓可為其它值。由于保證每一組對載運多達25.5W的電力，因此如果TO22需要較高電力且減小IR下降，那么所述對的組合可安全地載運較高電力。
[0008]PSE18通常由電源電壓(120VAC)供電且使用外部或內(nèi)部電壓轉換器來產(chǎn)生介于44伏與57伏之間的DC電壓。PoE標準需要PoE在H)處供應最小37伏。沿電纜的電壓下降隨距離增加。
[0009]在使用中的所有對由變壓器(例如變壓器23及25)在TO22處端接。假設，雙絞線13及15提供44伏且雙絞線12及14連接到接地。做出變壓器的中心抽頭的連接以給PD控制器24提供大致44伏。由于DC電壓為共模的，因此其不影響差分數(shù)據(jù)。
[0010]44伏被施加到DC-DC轉換器26以供將所述電壓轉換為H)負載所需的任一或若干電壓。所述負載(例如，安全相機)由轉換器26供電且可經(jīng)由雙絞線對與PSE18及任一其它設備通信。
[0011]IEEE標準需要PSE18與TO22之間的特定低電流交握程序以檢測PoE供電的裝置的存在且在PSE18使全電力可用于TO22之前傳達PSE18及TO22的相關特性。
[0012]下文為PSE18與TO22之間的標準交握協(xié)議的簡化總結。
[0013]當將具有PoE能力的以太網(wǎng)電纜插入到TO22中時，PSE控制器27詢問TO22以確定其是否為PoE兼容的。此時間段稱為檢測階段。在檢測階段期間，PSE控制器27經(jīng)由雙絞線對12及13在固定間隔內(nèi)將第一電壓限制的電流施加到TO22，且接著在固定間隔內(nèi)施加第二電壓限制的電流，同時通過檢測所得電壓而尋找TO22的特性阻抗(大約25K歐姆)。如果未檢測到正確阻抗，那么PSE18假設負載并非PoE兼容的且不使用PoE能力。系統(tǒng)接著作為標準以太網(wǎng)連接操作。
[0014]如果檢測到簽名阻抗，那么PSE控制器27繼續(xù)移動到可選分類階段。PSE控制器27使到TO22的電壓斜升。PSE控制器27產(chǎn)生一個脈沖(指示其為類型1PSE)或兩個脈沖(指示其為類型2PSE)。TO22以特定電流電平對分類脈沖做出響應以識別TO22是類型I還是類型2。類型IB)需要少于13W。類型2H)需要多達最大25.5W。還可識別在這些類型內(nèi)的各自與最大平均電流電平及最大瞬時電流電平相關聯(lián)的各種類別(例如，五個類別)?？墒褂萌鐖D1中所展示連接到ro控制器24的RCLASS引腳的分類電阻器。PSE控制器27接著可使用此電力需求信息來確定其是否可將所需電力供應到TO22，且TO22使用所述信息來確定其是否可與PSE18完全操作。針對檢測與分類階段存在最大時窗(例如，500ms)。
[0015]針對較高電力設備，指定允許PSE18給TO22提供超出25.5W的高電力類別。借助此高電力類別，建議將數(shù)據(jù)對與備用對系結在一起以共享電流。
[0016]未來可實施其它類型的檢測與分類例程及標準。
[0017]在完成檢測與分類階段時，PSE控制器27使PoE輸出電壓上升到42V以上，且閉合FET30以將全PoE電壓直接連接到TO22。一旦已在Η)22處檢測到欠壓鎖定(UVLO)閾值就接通內(nèi)部FET以形成“電源良好”信號以啟用DC-DC轉換器26。此時，PD22開始正常地操作，且其繼續(xù)正常地操作，只要輸入電壓保持在所需電平以上即可。
[0018]低值感測電阻器32與電流路徑串聯(lián)連接，且其電壓下降由PSE控制器27檢測。PSE控制器27使用所感測信號來:I)檢測TO22是否已斷開連接；2)出于報告目的而檢測通過感測電阻器的實際電流；3)出于報告目的而檢測過電流情況；及4)檢測TO22是否已達到限制通過FET30的電流的硬停電流極限。電流旗標取決于TO22的分類。如果需要停止到PD22的供電，那么PSE控制器27關斷FET30。
[0019]可使用常規(guī)手段(例如將其它裝置的收發(fā)器連接到數(shù)據(jù)對的變壓器及備用對的變壓器的差分端子)經(jīng)由數(shù)據(jù)對及備用對發(fā)射數(shù)據(jù)。
[0020]由于PSE18的設計者可能不控制何種裝置連接到PSE18，因此PSE18可能被用戶不正確地使用，從而導致對設備的損壞。圖2圖解說明可導致對設備的損壞的一種可能配置。
[0021]在圖2中，用戶已決定將圖3中所展示的Y電纜36的一端34連接到PSE18的8引腳CAT-5插座。Y電纜36的另一端分裂成數(shù)據(jù)對端38及備用對端39。端39被展示為連接到網(wǎng)絡接口控制器(NIC) 42的CAT-5插座，NIC42為針對所述實例隨意地選擇的裝置。NIC42未經(jīng)配置以使用PoE。然而，PD22已在檢測與分類階段期間向PSE18指示PSE18應在數(shù)據(jù)對及備用對上提供44伏。因此，NIC42可被損壞及/或系統(tǒng)將由于旗標被升高而關機。
[0022]雖然可通過給TO22及NIC42 (或任一其它設備)提供單獨PSE及CAT-5電纜使得將對每一裝置執(zhí)行獨立檢測與分類例程而避免此類問題，但此配置增加系統(tǒng)成本及大小。
[0023]在PoE系統(tǒng)中需要一種可進行以下操作的單個PSE控制器:1)將電力同等地供應到數(shù)據(jù)對及備用對兩者；2)或僅將電力供應到數(shù)據(jù)對；或3)不給任一對提供PoE，其中PSE控制器確保不將PoE電壓供應到連接到數(shù)據(jù)對或備用對的非PoE兼容的裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0024]一種PSE控制器被描述為具有兩個可獨立控制的輸出端口，其中借助共用接地，第一輸出端口(OUTl)連接到數(shù)據(jù)對，且第二輸出端口(0UT2)連接到備用對。在檢測與分類階段之后，第一 FET在正常操作期間將全PoE電壓選擇性地連接到所述數(shù)據(jù)對。在所述檢測與分類階段之前，所述PSE控制器控制第二 FET (或其它類型的開關)以將所述數(shù)據(jù)對與所述備用對隔離，其還將所述OUTl與所述0UT2隔離。所述PSE控制器能夠接著使用所述OUTl及所述0UT2獨立地及/或同時對所述數(shù)據(jù)對及所述備用對執(zhí)行檢測與分類。
[0025]如果所述檢測與分類階段的結果展示PoE應供應到僅所述數(shù)據(jù)對且不供應到所述備用對，那么所述第二 FET保持關斷，因此所述數(shù)據(jù)對保持與所述備用對隔離且PoE電壓僅被供應到所述數(shù)據(jù)對。兩種對仍可經(jīng)由常規(guī)手段發(fā)射/接收數(shù)據(jù)。
[0026]如果所述檢測與分類階段揭露單個ro連接到所述數(shù)據(jù)對及所述備用對兩者且所述ro被分類為高電力PD (需要> 25.5W)，那么接通所述第二 FET以將所述數(shù)據(jù)對連接到所述備用對，且將所述PoE電壓施加到兩組對，因此電力由所述兩組對相等地共享以減小電阻損耗。
[0027]PoE的目前IEEE標準排除所述數(shù)據(jù)對與備用對短接在一起以通過所述兩組對供應PoE ;然而，本發(fā)明使得所述數(shù)據(jù)對與備用對能夠通過所述第二 FET短接在一起以通過所述兩組對供應PoE電壓。未來可改變PoE的IEEE標準以包含此情境。
[0028]如果所述檢測與分類階段揭露單個ro連接到所述數(shù)據(jù)對及所述備用對兩者且所述ro被分類為標準電力PD (需要< 25.5W)，那么可接通所述第二 FET以將所述數(shù)據(jù)對連接到所述備用對，因此電力由所述兩組對相等地共享。然而，如果需要滿足IEEE標準，那么所述第二 FET必須保持關斷。
[0029]如果所述檢測與分類階段揭露PoE要求針對連接到所述數(shù)據(jù)對及備用對的不同ro相同，或如果所述ro具有兼容的類別，那么可違反目前IEEE標準接通所述第二 FET以允許給所述數(shù)據(jù)對及所述備用對提供PoE電壓。然而，如果將滿足IEEE標準，那么所述第二FET必須保持關斷，因此連接到所述備用對的H)將不接收PoE。
[0030]在檢測與分類階段指示至少所述數(shù)據(jù)對將被提供PoE之后，接著借助于所述PSE控制器閉合將所述數(shù)據(jù)對連接到PoE電壓源(例如，提供55伏)的所述第一 FET而供應全PoE電力。因此，當PSE電壓源將全電力供應到所述數(shù)據(jù)對時繞過所述PSE控制器，且所述第二 FET (也由所述PSE控制器控制)確定是否將所述備用對連接到所述數(shù)據(jù)對。
[0031]在所有例子中，除非在所述檢測與分類階段期間連接到所述數(shù)據(jù)對或所述備用對的任一裝置被檢測為PoE兼容的，否則將不將電力供應到所述裝置。
[0032]替代經(jīng)由所述對將兩個電壓供應到H)以通過測量所得電流而檢測特性阻抗(25K歐姆)的常規(guī)技術，通過以下操作執(zhí)行檢測:在一組對上供應已知低第一電流且檢測所得電壓，接著將所述電流改變?yōu)橐阎诙娏髑覚z測△電壓。兩點固定電流方法允許ro簽名電阻與ro中的任何靜態(tài)二極管電壓下降隔離。
[0033]可使用此檢測方法的變化形式來同時檢測是否單個ro連接到所述數(shù)據(jù)對及備用對兩者。當所述第二 FET關斷時，所述PSE控制器將已知第一電流供應到所述數(shù)據(jù)對(經(jīng)由0UT1)且測量所得電壓。當所述第一電流被施加到所述數(shù)據(jù)對時，將已知第二電流供應到所述備用對(經(jīng)由0UT2)且檢測所得電壓。如果所述數(shù)據(jù)對與備用對在ro處連接，那么供應到所述數(shù)據(jù)對及備用對的電流的和將流動穿過ro中的任一 25K歐姆電阻器。如果在兩個電流電平下兩個電壓的檢測指示存在25K歐姆電阻，那么其表示存在耦合到所述數(shù)據(jù)對及所述備用對的僅一個ro且其為PoE兼容的。接著，針對所述單個ro執(zhí)行分類階段。
[0034]如果以上檢測技術指示所述數(shù)據(jù)對及所述備用對不連接到同一 ro，那么針對所述數(shù)據(jù)對(經(jīng)由0UT1)及所述備用對(經(jīng)由0UT2)獨立地執(zhí)行全檢測與分類例程。
[0035]所述PSE控制器除執(zhí)行檢測、分類以及所述第一 FET及第二 FET的斷開及閉合的功能之外，所述PSE控制器還通過檢測跨越低值感測電阻器的電壓而檢測到ro中的電流。所述PSE控制器接著執(zhí)行報告所述電流、檢測所述ro的斷開連接、檢測過電流及通過控制所述第一 FET的導電性而限制最大電流的功能。
[0036]可使用常規(guī)手段(例如將與數(shù)據(jù)相關的裝置的收發(fā)器連接到用于所述數(shù)據(jù)對及所述備用對的變壓器的差分端子)經(jīng)由所述數(shù)據(jù)對及備用對發(fā)射差分數(shù)字數(shù)據(jù)。此類數(shù)據(jù)通信方法及結構不受本發(fā)明影響，其僅與PoE有關。
[0037]描述了各種其它實施例。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1圖解說明現(xiàn)有技術中的使用硬線連接在一起的數(shù)據(jù)對及備用對來將PoE電壓供應到PD、通常將大于25.5W供應到H)的非常規(guī)現(xiàn)有技術具有PoE能力的以太網(wǎng)系統(tǒng)。
[0039]圖2圖解說明現(xiàn)有技術中的圖1的其中用戶使用Y電纜來將非PoE供電的裝置不正確地連接到備用對而將PoE供電的裝置連接到數(shù)據(jù)對，從而導致對非PoE供電的裝置的可能損壞的系統(tǒng)。
[0040]圖3圖解說明現(xiàn)有技術中的用于以太網(wǎng)的用于分裂出數(shù)據(jù)對及備用對的常規(guī)Y電纜。
[0041]圖4圖解說明發(fā)明性PSE控制器及其在PoE系統(tǒng)中的連接的一個實施例。
[0042]圖5是圖解說明在圖4的PSE控制器的操作期間的一些可能情境的流程圖。
[0043]以相同編號標記相同或等效的元件。

【具體實施方式】
[0044]圖4的PSE48中所展示的電路表示具有PoE能力的以太網(wǎng)系統(tǒng)的相關方面，其中可經(jīng)由雙絞線數(shù)據(jù)對及備用對將電力供應到H)。此以太網(wǎng)系統(tǒng)的不與本發(fā)明相關的方面(例如經(jīng)由CAT-5電纜將操作數(shù)據(jù)傳遞到H)的裝置)由于其可為常規(guī)的而未進行展示?？蛇B接到數(shù)據(jù)對及備用對(經(jīng)由其變壓器)以在開啟電源之后傳遞差分數(shù)字數(shù)據(jù)的典型裝置為可控制ro的操作的處理器。用于數(shù)據(jù)對及備用對的變壓器可連接到數(shù)據(jù)總線，所述數(shù)據(jù)總線連接到各種其它裝置。
[0045]在圖4中，數(shù)據(jù)對12及13以及備用對14及15可連接到任何裝置，包含圖1及2中所展示的裝置。圖4的PSE控制器50具有允許任何類型的裝置連接到數(shù)據(jù)對及備用對，同時將PoE電壓選擇性地施加到數(shù)據(jù)對及備用對中的一者或兩者以避免對所述裝置的損壞的額外特征。
[0046]當由耦合到PSE控制器50的VEE引腳及接地引腳的電源供應器第一次將電力施加到PSE控制器50時，F(xiàn)ETl及FET2處于其關斷狀態(tài)中。存在用于PSE控制器50內(nèi)的數(shù)字電路的接地端子DGND及用于模擬電路的共享接地端子AGND。
[0047]常規(guī)變壓器52到55將數(shù)據(jù)對12及13以及備用對14及15耦合到(舉例來說)總線(未展示)以在ro (或其它裝置)已完全開啟電源之后在操作期間進行數(shù)據(jù)通信。PSE48可包括具有插入到插座中的端子的卡，且變壓器經(jīng)由插座連接到總線。插座還可提供-55伏及接地，其中PoE電源供應器還被視為PSE48的一部分。
[0048]在PSE控制器50在供應-55伏時開啟電源后，即刻由在PSE控制器50內(nèi)部的處理器執(zhí)行例程。處理硬件可為常規(guī)的且類似于圖2的現(xiàn)有技術PSE控制器中的處理硬件。然而，例程包含本文中所描述的添加的特征。例程可存儲于存儲器中或硬線連接于邏輯電路(例如狀態(tài)機)中。
[0049]在所提供的實例中，使用以下檢測技術。替代經(jīng)由所述對將兩個電壓供應到ro以通過測量所得電流來檢測特性阻抗(25K歐姆)，通過以下操作執(zhí)行檢測:在一組對上供應已知低第一電流且檢測所得電壓，接著將所述電流改變?yōu)橐阎诙娏髑覚z測Λ電壓。由于Λ電流也是已知的，因此可通過歐姆定律確定電阻。兩點固定電流方法允許ro簽名電阻與ro中的任何靜態(tài)二極管電壓下降隔離。
[0050]如圖5的流程圖中所展示，在步驟58中，F(xiàn)ETl及FET2最初為斷開的，因此在PSE控制器50被開啟電源之后無電力施加到數(shù)據(jù)對及備用對。FET由施加到GATEl及GATE2引腳的信號控制。在一個實施例中，GATEl經(jīng)配置以用于PSE控制器50的熱交換，而GATE2未經(jīng)配置以用于熱交換。
[0051]在步驟59中，執(zhí)行在確定是否單個H)連接到數(shù)據(jù)對及備用對以進行PoE(如圖1中所展示)時同時檢測ro中的25K歐姆電阻器的存在的檢測測試。當FET2關斷時，PSE控制器50將已知第一電流供應到數(shù)據(jù)對(經(jīng)由0UT1)且測量所得電壓。當?shù)谝浑娏鞅皇┘拥綌?shù)據(jù)對時，將已知第二電流供應到備用對(經(jīng)由0UT2)且檢測所得電壓。如果數(shù)據(jù)對與備用對在ro處連接，那么供應到備用對的電流將添加到供應到數(shù)據(jù)對的電流以影響在0UT2處測量的電壓。供應到數(shù)據(jù)對及備用對的電流的和將流動穿過ro中的使用來表示其為PoE兼容的任一 25K歐姆電阻器。如果在兩個電流電平下OUTl及0UT2處的兩個電壓的檢測指示存在25K歐姆電阻(使用歐姆定律)，那么其表示僅一個ro耦合到數(shù)據(jù)對及備用對且其為PoE兼容的。接著，針對單個ro執(zhí)行分類階段。
[0052]在低電力下執(zhí)行分類例程(通過檢測ro對各種信號的響應)以確定ro歸入(舉例來說)五個類別中的哪一者。所述類別通常與ro的電力需要相關，包含ro是否需要大于25.5W的常規(guī)最大電力。分類例程可為由IEEE標準規(guī)定的分類例程。
[0053]如果以上檢測技術指示數(shù)據(jù)對及備用對不連接到同一 PD (步驟60)，那么接著針對數(shù)據(jù)對(經(jīng)由0UT1)及備用對(經(jīng)由0UT2)獨立地執(zhí)行全檢測與分類例程(步驟61及62)。
[0054]在一個實施例中，可針對數(shù)據(jù)對及備用對同時且獨立地執(zhí)行或可順序地執(zhí)行步驟61及62中的檢測與分類。所述檢測與分類例程可與關于圖1所描述相同。用于檢測與分類的IEEE PoE標準以引用方式并入本文中。
[0055]在步驟62之后(或在步驟60之后)，PSE控制器50現(xiàn)在知曉數(shù)據(jù)對及備用對是否連接到同一 PoE兼容的ro (例如在圖1中)，或數(shù)據(jù)對及備用對是否連接到其中一者或兩者可為PoE兼容的不同裝置，或所述對均不連接到PoE兼容的裝置。
[0056]現(xiàn)在將論述各種情境。
[0057]在步驟66中，如果檢測與分類指示數(shù)據(jù)對及備用對兩者均耦合到同一 PoE兼容的PD，那么無論所述H)是否為高電力PD (需要> 25.5W)，PSE控制器50均接通FET2以將數(shù)據(jù)對有效地短接到備用對(接地總是被連接)。此使電纜中的電阻損耗降低。PSE控制器50接著接通FETl以經(jīng)由低值感測電阻器Rsense將-55伏的全PoE電壓耦合到數(shù)據(jù)對及備用對。雖然展示FET，但可使用任一晶體管或其它類型的開關?，F(xiàn)在，ro完全由PSE48供電。然而，IEEE標準當前禁止短接數(shù)據(jù)對與備用對以進行PoE，因此，替代地，可使FET2保持關斷以滿足IEEE標準。如果H)在分類期間指示其需要大于25.5W，那么應接通FET2使得高電力由數(shù)據(jù)對與備用對共享以減小IR下降。由數(shù)據(jù)對與備用對共享電力還可增加高電力應用的安全性。
[0058]在步驟68及66中，即使步驟61及62中的檢測與分類階段指示不同H)連接到數(shù)據(jù)對及備用對，但分類為相同或兼容的，F(xiàn)ETl及FET2經(jīng)接通以將全PoE電壓施加到數(shù)據(jù)對及備用對兩者。然而，如上文所描述，IEEE標準當前禁止短接數(shù)據(jù)對與備用對以進行PoE，因此，替代地，可使FET2保持關斷以滿足IEEE標準。
[0059]PSE控制器50可含有監(jiān)視通過Rsense的電流且控制FETl以限制電流或斷開H)與電源的連接的常規(guī)硬件及例程。在一個實施例中，PSE控制器50感測VEE引腳與SENSEl引腳之間的電壓差分以通過歐姆定律確定通過Rsense的電流。PSE控制器50使用感測信號來:1)檢測H)是否已斷開連接；2)出于報告目的而檢測通過Rsense的實際電流；3)出于報告目的而檢測過電流情況；及4)檢測H)是否已達到硬停電流極限，此接著通過控制FETl的導電性而限制電流。如果檢測不到流動電流(其指示H)為斷開連接的)，那么控制FETl以關斷。電流旗標取決于H)的分類。
[0060]在步驟72及74中，如果檢測與分類階段指示僅連接到數(shù)據(jù)對的裝置為PoE兼容的(例如圖2中所展示)，那么PSE控制器50使FET2保持關斷且接通FETl以僅將PoE電壓施加到數(shù)據(jù)對。因此，不對非PSE兼容的裝置做出損壞。
[0061]在步驟76及78中，如果檢測與分類階段指示連接到數(shù)據(jù)對或備用對的任一裝置均不為PoE兼容的，那么PSE控制器50使FETl及FET2保持關斷，因此無PoE電壓被供應到數(shù)據(jù)對及備用對。
[0062]對FET2的選擇性控制維持與IEEE PoE PD的向后一致。
[0063]在其中僅連接到備用對的裝置為PoE兼容的情形中，F(xiàn)ETl及FET2保持關斷且任一裝置將均不接收PoE電壓。在圖4的實施例中，這是因為備用對可僅在數(shù)據(jù)對接收PoE電壓的情況下接收PoE電壓。因此，在另一實施例中，存在連接于節(jié)點80與數(shù)據(jù)對之間的第三FET，第三FET由PSE控制器50控制以在FETl及FET2經(jīng)閉合以僅將PoE電壓供應到備用對時將備用對與數(shù)據(jù)對隔離。第三FET將在檢測與分類階段期間接通。此配置可滿足IEEE標準。在此模式中，僅單個PSE控制器而非用于數(shù)據(jù)對及備用對中的每一者的單獨PSE控制器仍用于獨立地控制到數(shù)據(jù)對及備用對的PoE，從而節(jié)省成本及空間。
[0064]各種FET響應于處理器的信號而由簡單驅動電路控制。各種FET可在PSE控制器封裝連同圖4中所展示的外部布線中的任一者內(nèi)部，且適合引腳將提供于封裝上。在PSE控制器50內(nèi)部的處理硬件(包含微處理器及/或狀態(tài)機)可與圖1中的現(xiàn)有技術PSE控制器27中的處理硬件相同，其中根據(jù)本發(fā)明修改所執(zhí)行的例程以適應0UT2及FET2控制端口的添加。因此，本發(fā)明的實現(xiàn)不需要PSE控制器50的內(nèi)部電路的說明，且可使用許多等效類型的控制電路。PSE控制器50可形成為單個集成電路，或單個封裝可包含連接在一起的多個集成電路。
[0065]遍及本發(fā)明使用術語PSE及ro來識別供應電力的設備及接收電力的設備，且除非另有規(guī)定，否則此類設備/裝置不限于以太網(wǎng)設備/裝置。
[0066]可組合遍及此完整揭示內(nèi)容所描述的特征中的任一者。
[0067]盡管已展示及描述了本發(fā)明的特定實施例，但所屬領域的技術人員將顯而易見可在不背離本發(fā)明的情況下對其較寬廣方面做出改變及修改，且因此，所附權利要求書欲將屬于本發(fā)明的真正精神及范圍內(nèi)的所有此類改變及修改涵蓋于其范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種以太網(wǎng)供電PoE系統(tǒng),其包括: 供電設備PSE，其可以可選擇方式連接到以太網(wǎng)系統(tǒng)中的一組數(shù)據(jù)線對及一組備用線對以經(jīng)由至少所述數(shù)據(jù)線對提供PoE電壓； 受電裝置ro，其通過至少所述數(shù)據(jù)線對連接到所述PSE以接收所述PoE電壓；&PSE控制器，其為所述PSE的一部分，所述PSE控制器包括: 第一輸出端口(OUTl)； 第二輸出端口(0UT2)； 第一開關控制端口，其耦合到第一開關，所述第一開關將所述PoE電壓選擇性地耦合到所述數(shù)據(jù)線對； 第二開關控制端口，其耦合到第二開關，所述第二開關將所述OUTl選擇性地耦合到所述0UT2 ;及 處理電路，其經(jīng)配置以用于執(zhí)行包括以下操作的方法: 在經(jīng)由所述OUTl及所述0UT2執(zhí)行的檢測與分類例程期間使所述第一開關及所述第二開關保持關斷； 執(zhí)行所述檢測與分類例程以確定所述PoE電壓是應施加到所述數(shù)據(jù)線對及所述備用線對兩者，還是施加到僅所述數(shù)據(jù)線對，還是既不施加到所述數(shù)據(jù)線對也不施加到所述備用對； 如果確定所述PoE電壓應僅提供到所述數(shù)據(jù)線對，那么使所述第二開關保持關斷同時接通所述第一開關以將所述PoE電壓供應到僅所述數(shù)據(jù)線對；及 如果確定所述PoE電壓應提供到所述數(shù)據(jù)線對及所述備用線對兩者，那么接通所述第二開關及所述第一開關以將所述PoE電壓供應到所述數(shù)據(jù)線對及所述備用線對兩者。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述處理電路經(jīng)配置以執(zhí)行包括以下操作的檢測方法: 將第一電流施加到所述OUTl且測量所得第一電壓； 將第二電流施加到所述0UT2且測量所得第二電壓； 確定所述ro處的阻抗指示所述ro為PoE兼容的；及 檢測所述第二電流被添加到所述第一電流以確定所述數(shù)據(jù)線對及所述備用線對連接到同一 H)。
3.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述處理電路經(jīng)配置以執(zhí)行包括以下操作的所述檢測方法: 將信號施加到所述OUTi以確定耦合到所述數(shù)據(jù)線對的所述ro是否為PoE兼容的；及 將另一信號施加到所述0UT2以確定耦合到所述備用線對的裝置是否為PoE兼容的。
4.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述處理電路經(jīng)配置以在確定所述ro耦合到所述數(shù)據(jù)線對及所述備用線對兩者且需要特定功率電平之后接通所述第一開關及所述第二開關。
5.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述處理電路經(jīng)配置以執(zhí)行包括以下操作的電流感測方法: 在接通所述第一開關以將電流傳導到至少所述數(shù)據(jù)線對之后檢測流動穿過所述第一開關的電流；及 控制所述第一開關以防止所述電流超過特定電平。
6.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其進一步包括將所述PoE電壓耦合到至少所述數(shù)據(jù)線對的變壓器，其中在所述第一開關被接通時所述PoE電壓耦合到所述變壓器的中心抽頭。
7.一種供在以太網(wǎng)供電PoE系統(tǒng)中使用的供電設備PSE控制器，其包括: 第一輸出端口(OUTl)，其用于耦合到數(shù)據(jù)線對； 第二輸出端口(0UT2)，其用于耦合到備用線對； 第一開關控制端口，其經(jīng)配置以將第一控制電壓供應到將PoE電壓選擇性地耦合到所述數(shù)據(jù)線對的第一開關； 第二開關控制端口，其經(jīng)配置以將第二控制電壓供應到將所述OUTl選擇性地耦合到所述0UT2的第二開關；及 處理電路，其經(jīng)配置以用于執(zhí)行包括以下操作的方法: 在經(jīng)由所述OUTl及所述0UT2執(zhí)行的檢測與分類例程期間使所述第一開關及所述第二開關保持關斷； 執(zhí)行所述檢測與分類例程以確定所述PoE電壓是應施加到所述數(shù)據(jù)線對及所述備用線對兩者，還是施加到僅所述數(shù)據(jù)線對，還是既不施加到所述數(shù)據(jù)線對也不施加到所述備用對； 如果確定所述PoE電壓應僅提供到所述數(shù)據(jù)線對，那么使所述第二開關保持關斷同時接通所述第一開關以將所述PoE電壓供應到僅所述數(shù)據(jù)線對 '及 如果確定所述PoE電壓應提供到所述數(shù)據(jù)線對及所述備用線對兩者，那么接通所述第二開關及所述第一開關以將所述PoE電壓供應到所述數(shù)據(jù)線對及所述備用線對兩者。
8.根據(jù)權利要求7所述的控制器，其中所述處理電路經(jīng)配置以執(zhí)行包括以下操作的檢測方法: 將第一電流施加到所述OUTl且測量所得第一電壓； 將第二電流施加到所述0UT2且測量所得第二電壓； 確定連接到至少所述數(shù)據(jù)線對的受電裝置ro處的阻抗指示所述ro為PoE兼容的；及 檢測所述第二電流被添加到所述第一電流以確定所述數(shù)據(jù)線對及所述備用線對連接到同一 H)。
9.根據(jù)權利要求7所述的控制器，其中所述處理電路經(jīng)配置以執(zhí)行包括以下操作的所述檢測方法: 將信號施加到所述OUTi以確定連接到至少所述數(shù)據(jù)線對的受電裝置ro是否為PoE兼容的；及 將另一信號施加到所述0UT2以確定耦合到所述備用線對的裝置是否為PoE兼容的。
10.根據(jù)權利要求7所述的控制器，其中所述處理電路經(jīng)配置以在確定連接到所述至少所述數(shù)據(jù)線對的受電裝置ro耦合到所述數(shù)據(jù)線對及所述備用線對兩者且需要特定功率電平之后接通所述第一開關及所述第二開關。
11.根據(jù)權利要求7所述的控制器，其中所述處理電路經(jīng)配置以執(zhí)行包括以下操作的電流感測方法: 在接通所述第一開關以將電流傳導到至少所述數(shù)據(jù)線對之后檢測流動穿過所述第一開關的電流；及 控制所述第一開關以防止所述電流超過特定電平。
12.—種由連接在以太網(wǎng)供電PoE系統(tǒng)中的供電設備PSE控制器執(zhí)行的方法，所述PSE控制器包括:第一輸出端口(OUTl)，其耦合到數(shù)據(jù)線對；第二輸出端口(0UT2)，其耦合到備用線對；第一開關控制端口，其用于將第一控制電壓供應到將PoE電壓選擇性地耦合到所述數(shù)據(jù)線對的第一開關；第二開關控制端口，其用于將第二控制電壓供應到將所述OUTl選擇性地耦合到所述0UT2的第二開關；及處理電路，其經(jīng)配置以控制所述0UT1、所述0UT2、所述第一開關控制端口及所述第二開關控制端口處的信號，所述方法包括: 在經(jīng)由所述OUTl及所述0UT2執(zhí)行的檢測與分類例程期間使所述第一開關及所述第二開關保持關斷； 執(zhí)行所述檢測與分類例程以確定所述PoE電壓是應施加到所述數(shù)據(jù)線對及所述備用線對兩者，還是施加到僅所述數(shù)據(jù)線對，還是既不施加到所述數(shù)據(jù)線對也不施加到所述備用對； 如果確定所述PoE電壓應僅提供到所述數(shù)據(jù)線對，那么使所述第二開關保持關斷同時接通所述第一開關以將所述PoE電壓供應到僅所述數(shù)據(jù)線對 '及 如果確定所述PoE電壓應提供到所述數(shù)據(jù)線對及所述備用線對兩者，那么接通所述第二開關及所述第一開關以將所述PoE電壓供應到所述數(shù)據(jù)線對及所述備用線對兩者。
13.根據(jù)權利要求12所述的方法，其進一步包括執(zhí)行包括以下操作的檢測方法: 將第一電流施加到所述OUTl且測量所得第一電壓； 將第二電流施加到所述0UT2且測量所得第二電壓； 確定連接到所述至少所述數(shù)據(jù)線對的受電裝置ro處的阻抗指示所述ro為PoE兼容的；及 檢測所述第二電流被添加到所述第一電流以確定所述數(shù)據(jù)線對及所述備用線對連接到同一 H)。
14.根據(jù)權利要求12所述的方法，其進一步包括執(zhí)行包括以下操作的所述檢測方法: 將信號施加到所述OUTi以確定連接到至少所述數(shù)據(jù)線對的受電裝置ro是否為PoE兼容的；及 將另一信號施加到所述0UT2以確定耦合到所述備用線對的裝置是否為PoE兼容的。
15.根據(jù)權利要求12所述的方法，其進一步包括在確定連接到至少所述數(shù)據(jù)線對的受電裝置ro耦合到所述數(shù)據(jù)線對及所述備用線對兩者且需要特定功率電平之后接通所述第一開關及所述第二開關。
16.根據(jù)權利要求12所述的方法，其進一步包括電流感測方法，所述電流感測方法包括: 在接通所述第一開關以將電流傳導到至少所述數(shù)據(jù)線對之后檢測流動穿過所述第一開關的電流；及 控制所述第一開關以防止所述電流超過特定電平。
17.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中變壓器將所述PoE電壓耦合到至少所述數(shù)據(jù)線對，其中所述PoE電壓在所述第一開關被接通時耦合到所述變壓器的中心抽頭。
【文檔編號】H04L12/10GK104243176SQ201410267071
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月16日 優(yōu)先權日:2013年6月18日
【發(fā)明者】杰弗里·林恩·希思, 戴維·德韋利, 希思·狄克遜·斯圖爾特, 邁克爾·托馬斯·保羅 申請人:凌力爾特公司