發(fā)明背景

本發(fā)明一般涉及局域網(wǎng)(尤其是基于以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò))上供電的領(lǐng)域，并且更具體而言涉及一種由在雙絞線上接收功率的被供電設(shè)備利用功率的方法。

根據(jù)ieee802.3af-2003和ieee802.3at-2009(各自由紐約的電子電氣工程師協(xié)會(huì)發(fā)布，其每一者的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用納入本文)，以太網(wǎng)上供電(poe)定義了在不干擾數(shù)據(jù)通信的情況下在一組2個(gè)雙絞線上遞送功率。前述標(biāo)準(zhǔn)尤其為電源裝備(pse)和被供電設(shè)備(pd)所用。該電源裝置被配置成通過(guò)確定有效簽名電阻(signatureresistance)來(lái)檢測(cè)pd，并且僅在實(shí)際檢測(cè)到有效簽名電阻后才在2個(gè)雙絞線上提供功率。

俄勒岡州比弗頓的hdbaset聯(lián)盟已發(fā)布hdbaset規(guī)范版本1.1.0，該版本定義了利用雙絞線電纜布線(諸如ansi/tia/eia-568-a定義的5e類(lèi)(cat5e)或6類(lèi)(cat6)結(jié)構(gòu)化電纜布線)的高功率標(biāo)準(zhǔn)。與上述在每組2個(gè)雙絞線上供電的ieee802.3at-2009相比，該規(guī)范提供了甚至更高的功率，其中所有4個(gè)雙絞線均用于供電，并且該規(guī)范允許通過(guò)結(jié)構(gòu)化的通信電纜布線從以下任一者供電：1型pse(下文表示為低功率pse，通常滿足上述ieee802.3af標(biāo)準(zhǔn))；2型pse(下文表示為中功率pse，通常滿足上述ieee802.3at標(biāo)準(zhǔn))；3型pse(下文表示為高功率pse，通常滿足以上hdbaset規(guī)范)；雙中功率pse；以及雙高功率pse。

在poe過(guò)程中，首先執(zhí)行有效設(shè)備檢測(cè)。該檢測(cè)過(guò)程標(biāo)識(shí)pse是否被連接到有效的pd，以確保功率不被施加到?jīng)]有poe能力的設(shè)備。在有效pd被發(fā)現(xiàn)之后，pse可任選地執(zhí)行功率分類(lèi)。例如，在ieee802.3af標(biāo)準(zhǔn)中，分類(lèi)階段從各種功率等級(jí)中標(biāo)識(shí)pd的功率分類(lèi)。

在分類(lèi)階段完成后，pse被布置成根據(jù)功率分類(lèi)向端口分配功率。具體而言，如果確定足夠的功率可用于被分配，則pse被布置成向檢測(cè)到的pd提供功率。對(duì)于等級(jí)1的pd，pse分配4.0w。對(duì)于等級(jí)2的pd，pse分配7w。對(duì)于等級(jí)3的pd，pse分配15.4w。雖然pse分配以上功率量，但是pd未被授權(quán)消耗分配的全部功率量。具體而言，等級(jí)1的pd被允許消耗高達(dá)3.84w，等級(jí)2的pd被允許消耗高達(dá)6.49w，而等級(jí)3的pd被允許消耗高達(dá)12.95w。由pse分配的功率量和由pd消耗的功率量之差將因數(shù)據(jù)線和其他組件的電阻而造成的pse和pd之間的功率損耗納入考慮。例如，如果pd汲取300ma的電流，則在100米上呈現(xiàn)出20ω的電阻的3類(lèi)(cat3)電纜將導(dǎo)致1.8w的功率損耗，如式1所示：

pl＝i²*r式1

其中pl是功率損耗，i是通過(guò)電纜汲取的電流，并且r是電纜的總電阻。

如式1所示，功率損耗與電纜的電阻成比例。作為結(jié)果，呈現(xiàn)較低電阻的較短長(zhǎng)度的電纜將導(dǎo)致成比例地較小的功率損耗。例如，流過(guò)10米的cat3電纜的300ma的電流將遭遇僅2ω的電阻。因此，通過(guò)該電纜的功率損耗將僅為0.18w，相比通過(guò)100米長(zhǎng)的電纜的功率損耗小1.62w。附加地，呈現(xiàn)較低電阻的電纜將導(dǎo)致成比例地較低的功率損耗。例如，流過(guò)100米的cat6電纜的300ma的電流將遭遇僅7ω的電阻。因此，通過(guò)該電纜的功率損耗將僅為0.63w，相比通過(guò)100米長(zhǎng)的cat3電纜的功率損耗小1.17w。

概括而言，在許多情況下，pse分配相比pse和pd之間的pd功率汲取和電纜損耗的組合所需的功率而言更多的功率。利用該超額功率的一種方式是通過(guò)使pse確定實(shí)際的電纜損耗，并且將未利用的功率添加到pse針對(duì)其他pd的功率預(yù)算中。利用該超額功率的另一種方式將是通過(guò)允許pd消耗相比其等級(jí)的最大額定功率更多的功率。例如，如上所述，對(duì)于等級(jí)3的pd，pse分配附加的2.45w的功率以補(bǔ)償pse和pd之間的功率損耗。在電纜電阻使得最大功率損耗為1w的情況下，pd將被允許消耗附加的1.45w的功率。為了允許功耗的這種增加，pd需要接收可用的附加功率量的指示，這將要求pse和pd之間的數(shù)據(jù)通信，這未被上述規(guī)范提供。

2010年7月22日公布的頒布給yu的美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)us2010/0182024涉及一種用于測(cè)量poe應(yīng)用中的電纜電阻的系統(tǒng)和方法，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用納入本文。pd中的短路模塊被設(shè)計(jì)成在接收到電纜電阻檢測(cè)電壓時(shí)產(chǎn)生短路效應(yīng)。pse可因此響應(yīng)于pd處產(chǎn)生的短路來(lái)測(cè)量電纜的電阻、確定電纜電阻，并且如果需要，則利用為其他pd過(guò)度分配的功率。不幸的是，為了使pd能夠受益于電纜電阻測(cè)量，如上所述，pse將需要向pd提供此類(lèi)數(shù)據(jù)。此類(lèi)布置將使pse和pd之間的數(shù)據(jù)通信鏈路成為必需，從而增加了成本和復(fù)雜度，并且如以上所指示的，此類(lèi)布置未被上述規(guī)范提供。

發(fā)明概述

相應(yīng)地，本發(fā)明的主要目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的poe供電布置的至少一些缺點(diǎn)。這在一個(gè)實(shí)施例中是通過(guò)poe功率利用布置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該poe功率利用布置包括：布置成運(yùn)送電流的電流路徑；所運(yùn)送電流的返回路徑；電壓檢測(cè)器，該電壓檢測(cè)器被布置成在第一時(shí)間段期間和在第二時(shí)間段期間檢測(cè)電流路徑和返回路徑之間的電壓的第一函數(shù)，第二時(shí)間段不同于第一時(shí)間段；電流傳感器，該電流傳感器被布置成在第二時(shí)間段期間感測(cè)所運(yùn)送電流的幅值的第二函數(shù)；以及控制電路，其中該控制電路被布置成：從電壓檢測(cè)器接收檢測(cè)到的第一時(shí)間段電壓函數(shù)的指示；從電壓檢測(cè)器接收檢測(cè)到的第二時(shí)間段電壓函數(shù)的指示；從電流傳感器接收檢測(cè)到的第二時(shí)間段電流幅值函數(shù)的指示；響應(yīng)于接收到的第一時(shí)間段電壓函數(shù)、第二時(shí)間段電壓函數(shù)和第二時(shí)間段電流幅值函數(shù)，確定電流路徑所見(jiàn)的電阻的第三函數(shù)；以及輸出所確定的電阻函數(shù)的指示。

在一個(gè)進(jìn)一步實(shí)施例中，所述電流傳感器被進(jìn)一步布置成在所述第一時(shí)間段期間感測(cè)所運(yùn)送電流的幅值的第二函數(shù)，并且其中所述控制電路被進(jìn)一步布置成從所述電流傳感器接收所述檢測(cè)到的第一時(shí)間段電流幅值函數(shù)的指示，所述電阻函數(shù)確定進(jìn)一步響應(yīng)于所述接收到的第一時(shí)間段電流幅值函數(shù)。在又一個(gè)實(shí)施例中，所述第二時(shí)間段期間的所運(yùn)送電流的幅值不同于所述第一時(shí)間段期間的所運(yùn)送電流的幅值。在又一個(gè)進(jìn)一步實(shí)施例中，所述第一時(shí)間段期間的所運(yùn)送電流的幅值基本為零。

獨(dú)立地，以太網(wǎng)上供電的功率利用方法被實(shí)現(xiàn)，該方法包括：在第一時(shí)間段期間和在第二時(shí)間段期間檢測(cè)電流路徑節(jié)點(diǎn)和電流返回路徑節(jié)點(diǎn)之間的電壓的第一函數(shù)，所述第二時(shí)間段不同于所述第一時(shí)間段；在所述第二時(shí)間段期間感測(cè)流過(guò)電流路徑節(jié)點(diǎn)和返回路徑節(jié)點(diǎn)的電流的幅值的第二函數(shù)；響應(yīng)于所述檢測(cè)到的第一時(shí)間段電壓函數(shù)、所述檢測(cè)到的第二時(shí)間段電壓函數(shù)和所述感測(cè)到的第二時(shí)間段電流幅值函數(shù)，確定電流路徑所見(jiàn)的電阻的第三函數(shù)；以及輸出所述確定的電阻函數(shù)的指示。

在一個(gè)進(jìn)一步實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括在所述第一時(shí)間段期間感測(cè)流過(guò)電流路徑節(jié)點(diǎn)和返回路徑節(jié)點(diǎn)的電流的幅值的第二函數(shù)，所述電阻函數(shù)確定進(jìn)一步響應(yīng)于所述感測(cè)到的第一時(shí)間段電流幅值函數(shù)。在又一個(gè)實(shí)施例中，在所述第二時(shí)間段期間流過(guò)電流路徑節(jié)點(diǎn)和返回路徑節(jié)點(diǎn)的電流的幅值不同于在所述第一時(shí)間段期間流過(guò)電流路徑節(jié)點(diǎn)和返回路徑節(jié)點(diǎn)的電流的幅值。在又一個(gè)進(jìn)一步實(shí)施例中，在所述第一時(shí)間段期間流過(guò)電流路徑節(jié)點(diǎn)和返回路徑節(jié)點(diǎn)的電流的幅值基本為零。

通過(guò)以下附圖和描述，本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)。

附圖簡(jiǎn)述

為了更好地理解本發(fā)明并展示可如何實(shí)施本發(fā)明，現(xiàn)僅作為示例對(duì)附圖作出引用，在整個(gè)附圖中，相同的標(biāo)記指代對(duì)應(yīng)的部分或元素。

現(xiàn)在具體參照附圖，需要強(qiáng)調(diào)的是，所示的細(xì)節(jié)僅作為示例且出于對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的解說(shuō)性討論的目的，并且是為了提供對(duì)本發(fā)明的原理及概念性方面被認(rèn)為是最有用且容易理解的描述而給出的。就此而言，未做出嘗試以示出比基本理解本發(fā)明所需更為具體的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，結(jié)合附圖的描述使得本領(lǐng)域技術(shù)人員明了本發(fā)明的若干形式如何在實(shí)踐中實(shí)施。在附圖中：

圖1解說(shuō)了根據(jù)某些實(shí)施例的poe功率利用布置的高級(jí)框圖；

圖2a-2b解說(shuō)了根據(jù)某些實(shí)施例的包括圖1的poe功率利用布置的poe供電布置的高級(jí)示意圖；以及

圖3解說(shuō)了根據(jù)某些實(shí)施例的poe功率利用方法的高級(jí)流程圖。

優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述

在詳細(xì)解釋本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例前，需要理解的是，本發(fā)明在其應(yīng)用中并不限于以下描述中或附圖中解說(shuō)的構(gòu)造細(xì)節(jié)和組件安排。本發(fā)明可適用于其它實(shí)施例或者以不同方式實(shí)踐或執(zhí)行。另外，需要理解的是，本文采用的措辭及術(shù)語(yǔ)是為了描述并且不應(yīng)被視為限制。

本發(fā)明是關(guān)于基于以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)(其上連接了被供電設(shè)備)來(lái)進(jìn)行描述的。將理解，被供電設(shè)備優(yōu)選是優(yōu)選采用10base-t、100base-t、1000base-t或10吉比特連接的遵循ieee802.3的設(shè)備。

圖1解說(shuō)了根據(jù)某些實(shí)施例的poe功率利用布置10的高級(jí)框圖。poe功率利用布置10包括：電流路徑20；電流返回30；電流檢測(cè)電路40；電壓檢測(cè)器50；以及控制電路60。電流檢測(cè)電路40被布置成感測(cè)流過(guò)電流路徑20的電流i1的幅值。在一個(gè)實(shí)施例(未示出)中，電流檢測(cè)電路40包括電壓檢測(cè)器，該電壓檢測(cè)器被布置成檢測(cè)跨位于電流路徑20內(nèi)的感測(cè)電阻器的電壓。電流檢測(cè)電路40被解說(shuō)為通過(guò)電流路徑20來(lái)感測(cè)電流i1的幅值，然而這并不意味著以任何方式限制，并且在另一實(shí)施例中，電流檢測(cè)電路40被布置成通過(guò)電流返回30來(lái)感測(cè)電流i1的幅值。電壓檢測(cè)器50的第一輸入在節(jié)點(diǎn)55處被耦合到電流路徑20，而電壓檢測(cè)器50的第二輸入在節(jié)點(diǎn)57處被耦合到電流返回30，電壓檢測(cè)器50被設(shè)置成檢測(cè)電流路徑20和電路返回30之間的電壓。電流傳感器20的輸出和電壓檢測(cè)器50的輸出各自耦合到控制電路60的相應(yīng)輸入?？刂齐娐?0的輸出被耦合到負(fù)載80，負(fù)載80在其輸入處優(yōu)選地包括dc/dc轉(zhuǎn)換器。電流路徑20經(jīng)由第一雙絞線70耦合到pse15的輸出，并且電流返回30經(jīng)由第二雙絞線70耦合到pse15的返回。負(fù)載80被提供在電流路徑20和電流返回30之間。通常，二極管橋(未示出)被提供在poe功率利用布置10的輸入處，以確保極性不靈敏。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，電壓檢測(cè)器50跨上述二極管橋的輸出被提供。可任選地，poe功率利用布置10可以與pd接口合并。

在操作中，在第一時(shí)間段期間，電壓檢測(cè)器50被布置成檢測(cè)電流路徑20和電流返回30之間(即，節(jié)點(diǎn)55和57之間)的電壓的函數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，在第一時(shí)間段期間，基本上沒(méi)有電流流過(guò)電流路徑20，即電流i11＝0?？扇芜x地，電流i1響應(yīng)于控制電路60而流過(guò)電流路徑20，并且控制電路60被布置成經(jīng)由合適的電流控制電路(未示出)來(lái)停止電流i11的流動(dòng)。在第一時(shí)間段期間檢測(cè)到的電壓的函數(shù)的指示由控制電路60接收并表示為v1。在一個(gè)實(shí)施例中，如以下將描述的，第一時(shí)間段小于250毫秒。在另一實(shí)施例中，電流i11在第一時(shí)間段期間流過(guò)電流路徑20，并且電流檢測(cè)電路40被布置成感測(cè)流過(guò)電流路徑20的電流i11的幅值的函數(shù)，控制電路60被布置成從電流檢測(cè)電路40接收感測(cè)到的電流幅值函數(shù)的指示。優(yōu)選地，電流幅值函數(shù)與電壓檢測(cè)器50的電壓函數(shù)檢測(cè)基本上同時(shí)被感測(cè)，使得電流i11的幅值在電壓v1的檢測(cè)和電流i11的電流感測(cè)之間不變。

在第二時(shí)間段期間，可任選地在第一時(shí)間段之后，電壓檢測(cè)器50被進(jìn)一步布置成再次檢測(cè)電流路徑20和電流返回30之間的電壓的函數(shù)(表示為v2)。在第二時(shí)間段期間，電流檢測(cè)電路40被布置成感測(cè)流過(guò)電流路徑20的電流i1的幅值的函數(shù)(表示為i12)，控制電路60被布置成從電流檢測(cè)電路40接收感測(cè)到的電流幅值函數(shù)i12的指示。優(yōu)選地，電流幅值函數(shù)i12與電壓檢測(cè)器50的電壓函數(shù)檢測(cè)基本上同時(shí)地被感測(cè)，使得電流i12的幅值在電壓v2的檢測(cè)和電流i12的感測(cè)之間不變。

控制電路60被布置成響應(yīng)于第一時(shí)間段的電壓函數(shù)指示、第二時(shí)間段的電壓函數(shù)指示和第二時(shí)間段的電流幅值函數(shù)指示，確定pse15的輸出和節(jié)點(diǎn)55、57之間通過(guò)相應(yīng)的雙絞線70的電阻。在其中電流檢測(cè)電路40被布置成在第一時(shí)間段期間感測(cè)電流i11的幅值的函數(shù)的實(shí)施例中，相應(yīng)的雙絞線70的電阻進(jìn)一步響應(yīng)于電流幅值函數(shù)指示i11來(lái)被確定。相應(yīng)的雙絞線70的電阻被確定為：

(v1–v2)/(i12–i11)式1

如以上所指示的，在一個(gè)實(shí)施例中，i11為零，并因此式1簡(jiǎn)化成(v1-v2)/i12。節(jié)點(diǎn)55和57之間的電壓等于pse15的輸出和返回之間的電壓減去由于電流i1流過(guò)雙絞線70而造成的跨雙絞線70的電壓降。作為結(jié)果，在其中第一時(shí)間段期間沒(méi)有電流流動(dòng)的實(shí)施例中，跨雙絞線70的電壓降為零，并且節(jié)點(diǎn)55和57之間的電壓等于pse15的輸出和返回之間的電壓。如上所述，對(duì)v1、v2、i11和i12中的每一者的相應(yīng)函數(shù)的指示由控制電路60接收。在一個(gè)實(shí)施例中，控制電路60被布置成響應(yīng)于相應(yīng)的函數(shù)來(lái)計(jì)算雙絞線70的電阻。在另一實(shí)施例中，控制電路60被布置成響應(yīng)于相應(yīng)的函數(shù)來(lái)確定雙絞線70的電阻的函數(shù)。

如將在下面進(jìn)一步描述的，在一個(gè)實(shí)施例中，控制電路60被進(jìn)一步布置成補(bǔ)償跨pse15和電流路徑20的節(jié)點(diǎn)55之間的二極管橋(未示出)的二極管的電壓降。

控制電路60被布置成輸出所確定的雙絞線70的電阻或電阻的函數(shù)的指示。在一個(gè)實(shí)施例中，輸出電阻指示由耦合在電流路徑20和電流返回30之間的負(fù)載80的控制單元接收，并且負(fù)載80被布置成響應(yīng)于接收到的指示來(lái)汲取電流。具體而言，增加的電流量響應(yīng)于雙絞線70的較低電阻而被負(fù)載80汲取，并且減少的電流量響應(yīng)于雙絞線70的較大電阻而被負(fù)載80汲取。如上所述，pse15被布置成針對(duì)由負(fù)載80呈現(xiàn)的相應(yīng)等級(jí)的最大功耗以及由pse15與負(fù)載80之間的電阻(該電阻為最大值)造成的功率損耗分配足夠的功率。因此，在pse15與負(fù)載80之間的低電阻的情況下，由于雙絞線70的短的長(zhǎng)度和/或低電纜電阻，功率損耗將會(huì)較低，并且存在足夠的功率以供負(fù)載80將其功耗提高到現(xiàn)有技術(shù)的最大功耗以上。響應(yīng)于pse15和節(jié)點(diǎn)55、57之間的最大電阻的指示，負(fù)載80被布置成不消耗比負(fù)載80的相應(yīng)等級(jí)的最大值更多的功率。

圖2a解說(shuō)了poe供電布置100的高級(jí)示意圖，包括：開(kāi)關(guān)/集線器110；構(gòu)建在結(jié)構(gòu)化電纜內(nèi)的多個(gè)雙絞線70；以及包括負(fù)載130、dc/dc功率轉(zhuǎn)換器140、多個(gè)數(shù)據(jù)變壓器150和pd接口160的pd120。開(kāi)關(guān)/集線器110包括多個(gè)數(shù)據(jù)變壓器150和pse15。數(shù)據(jù)線對(duì)跨開(kāi)關(guān)/集線器110中的每個(gè)數(shù)據(jù)變壓器150的初級(jí)繞組耦合，并且每個(gè)雙絞線70的第一端經(jīng)由相應(yīng)連接來(lái)跨開(kāi)關(guān)/集線器110中的每個(gè)數(shù)據(jù)變壓器150的次級(jí)繞組耦合，這些連接通常被列為兩組：連接1、2、3、6；以及連接4、5、7和8。pse15的輸出分別被連接到開(kāi)關(guān)/集線器110中經(jīng)由連接1、2、3、和6連接至雙絞線70的數(shù)據(jù)變壓器150的次級(jí)繞組的中心抽頭。

數(shù)據(jù)線對(duì)跨pd120中的每個(gè)數(shù)據(jù)變壓器150的初級(jí)繞組連接，并且每個(gè)雙絞線70的第二端經(jīng)由相應(yīng)連接來(lái)跨pd120中的每個(gè)數(shù)據(jù)變壓器150的次級(jí)繞組連接，這些連接通常被列為兩組：連接1、2、3、6；以及連接4、5、7和8。pd接口160的輸入分別被連接到pd120中經(jīng)由連接1、2、3和6連接至雙絞線70的數(shù)據(jù)變壓器150的次級(jí)繞組的中心抽頭。負(fù)載130經(jīng)由dc/dc功率轉(zhuǎn)換器140耦合到pd接口160。可任選地，dc/dc功率轉(zhuǎn)換器140響應(yīng)于pd接口160的控制輸出。

以上已在一個(gè)實(shí)施例中進(jìn)行了解說(shuō)，其中單個(gè)pse15被布置成通過(guò)兩個(gè)雙絞線70來(lái)提供功率，然而這并不意味著以任何方式進(jìn)行限定。在另一實(shí)施例(未示出)中，開(kāi)關(guān)/集線器110包括一對(duì)pse15，每個(gè)均被布置成通過(guò)相應(yīng)的一對(duì)雙絞線70來(lái)提供功率。附加地，pse15可被布置成通過(guò)連接4、5、7和8而非通過(guò)連接1、2、3、6來(lái)提供功率。pse15被解說(shuō)為開(kāi)關(guān)/集線器110的一部分，然而這并不意味著以任何方式進(jìn)行限定，并且中跨裝備可被用來(lái)為pse15提供連接而不超出范圍。pse15可以是被布置成通過(guò)通信電纜布線提供功率的任何裝備，非限制地，包括滿足ieee802.3af-2003和ieee802.3at-2009中任何規(guī)范下的pse定義的裝備。如以上所指示的，pd接口160可包括如上所述的poe功率利用布置10的實(shí)施例。

圖2b解說(shuō)了具有pd接口160的更詳細(xì)解說(shuō)的pd120的高級(jí)示意圖。pd接口160包括：功率接收端口220，包括一對(duì)端口節(jié)點(diǎn)230；二極管橋240；簽名電阻元件250；電子控制開(kāi)關(guān)260，本文出于清楚起見(jiàn)表示為“電阻開(kāi)關(guān)260”；跨節(jié)點(diǎn)55、57耦合的電壓檢測(cè)器270；包括感測(cè)電阻器290和電流傳感器300的電流檢測(cè)電路280；單向電子閥310，本文出于簡(jiǎn)潔起見(jiàn)表示為“閥310”；隔離電子控制開(kāi)關(guān)320，本文出于簡(jiǎn)潔起見(jiàn)表示為為“隔離開(kāi)關(guān)320”；欠壓鎖定(uvlo)電路330；等級(jí)電路340；以及輸入電容元件350。

為了清楚起見(jiàn)，圖2a-2b的布置將一起描述。在一個(gè)實(shí)施例中，簽名電阻元件250包括呈現(xiàn)25.0kω的電阻的電阻器。在另一實(shí)施例中，閥310包括二極管，并且為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)在此被描述成二極管。在另一實(shí)施例中，隔離開(kāi)關(guān)320包括n溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(nmosfet)，并且為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)在此如此描述。在一個(gè)實(shí)施例中，輸入電容元件350包括電容器。

二極管橋240的每個(gè)輸入經(jīng)由功率接收端口220的相應(yīng)端口節(jié)點(diǎn)230耦合到pd120的相應(yīng)數(shù)據(jù)變壓器150的次級(jí)繞組的中心抽頭。二極管橋240的正輸出被耦合到簽名電阻元件250的第一端、節(jié)點(diǎn)55處的電壓檢測(cè)電路270的第一輸入、uvlo電路330的第一輸入、等級(jí)電路340的輸入以及閥310的陽(yáng)極。閥310的陰極被耦合到輸入電容元件350的第一端和dc/dc轉(zhuǎn)換器140的正輸入。dc/dc轉(zhuǎn)換器140的功率輸出被耦合到負(fù)載130的輸入。負(fù)載130的返回被耦合到dc/dc轉(zhuǎn)換器140的返回輸入。dc/dc轉(zhuǎn)換器140的返回輸出被耦合到輸入電容元件350的第二端和隔離開(kāi)關(guān)320的漏極。隔離開(kāi)關(guān)320的柵極被耦合到uvlo電路330的輸出。隔離開(kāi)關(guān)320的源極被耦合到uvlo電路330的第二輸入、等級(jí)電路340的輸出、感測(cè)電阻器290的第一端以及電流檢測(cè)電路280的電流傳感器300的第一輸入。感測(cè)電阻器290的第二端被耦合到電流傳感器300的第二輸入、節(jié)點(diǎn)57處的電壓檢測(cè)電路270的第二輸入、電阻開(kāi)關(guān)260的第一端子以及二極管橋240的返回。電阻開(kāi)關(guān)260的第二端子被耦合到簽名電阻元件250的第二端，并且電阻開(kāi)關(guān)260的控制輸入與電壓檢測(cè)電路270的相應(yīng)輸出通信。電壓檢測(cè)電路270和電流傳感器300各自與控制電路250通信，并且控制電路250進(jìn)一步與負(fù)載130通信，并且可任選地與uvlo電路330通信(連接如點(diǎn)線所示)，并且可任選地與dc/dc轉(zhuǎn)換器140通信(連接未示出)。

在操作中，pse15被布置成實(shí)現(xiàn)檢測(cè)階段。在檢測(cè)階段，呈現(xiàn)第一電壓值的第一檢測(cè)信號(hào)被輸出達(dá)第一檢測(cè)時(shí)間段。附加地，根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)，呈現(xiàn)第二電壓值的第二檢測(cè)信號(hào)被輸出達(dá)第二檢測(cè)時(shí)間段。第一和第二電壓值在2.8-10v的范圍中，其中第一電壓和第二電壓之差至少為1v。第二檢測(cè)時(shí)間段在第一檢測(cè)時(shí)間段結(jié)束之后至少2ms開(kāi)始，并且從第一檢測(cè)時(shí)間段開(kāi)始到第二檢測(cè)時(shí)間段結(jié)束的總時(shí)段小于500ms。

電壓檢測(cè)電路270被布置成檢測(cè)二極管橋240的輸出和返回之間的電位差(表示為vout)，并且響應(yīng)于此而啟用/禁用電阻開(kāi)關(guān)260。具體而言，在vout大于預(yù)定的最小檢測(cè)階段電壓值(可任選地為12v)的情況下，電壓檢測(cè)電路270被布置成斷開(kāi)電阻開(kāi)關(guān)260，其中電阻開(kāi)關(guān)260被布置成在沒(méi)有來(lái)自電壓檢測(cè)電路270的活躍信號(hào)的情況下通常被閉合。因此，對(duì)于第一和第二檢測(cè)信號(hào)，簽名電阻元件250經(jīng)由二極管橋240呈現(xiàn)給pse15。電壓檢測(cè)電路270的上述功能可不作為限定地替換地由控制電路250執(zhí)行。

pse15被布置成響應(yīng)于輸出的第一和第二檢測(cè)信號(hào)來(lái)確定pd接口160的簽名電阻，即確定簽名電阻元件250的電阻。具體而言，如上所述，pse15響應(yīng)于電阻開(kāi)關(guān)260在檢測(cè)階段期間被閉合而經(jīng)由二極管橋240與簽名電阻元件250電通信。因此，pse15能夠響應(yīng)于所施加的第一和第二電壓來(lái)確定簽名電阻元件250的電阻，如本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明時(shí)已知的。閥310將輸入電容元件350與簽名電阻元件250隔離，由此防止了存儲(chǔ)在輸入電容元件350上的電荷被轉(zhuǎn)移到簽名電阻元件250，并因此不會(huì)影響pse15的電阻檢測(cè)。

附加地，uvlo電路330被布置成只要電壓vout小于預(yù)定的最小工作電壓值(可任選地為30-35v)就保持隔離開(kāi)關(guān)320斷開(kāi)。以上第一和第二檢測(cè)信號(hào)各自呈現(xiàn)出小于預(yù)定的最小工作電壓值的電壓，因此隔離開(kāi)關(guān)320在檢測(cè)階段期間被斷開(kāi)，并且輸入電容元件350與pse15隔離。如以上關(guān)于簽名電阻元件250所描述的，閥310將uvlo電路330與輸入電容元件350隔離，使得uvlo電路330讀取由pse15輸出的電壓，而不是讀取跨輸入電容元件350的電位差。

pse15被布置成根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)將所確定的簽名電阻與預(yù)定的電阻范圍進(jìn)行比較。在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)定的電阻范圍為19-26.5kω。在另一實(shí)施例中，預(yù)定的電阻范圍的下邊界為15-19kω，預(yù)定的電阻的范圍的上邊界為26.5-33kω。在所確定的簽名電阻在預(yù)定的電阻范圍內(nèi)的情況下，確定有效的pd120被耦合到雙絞線70，并且可向其提供功率。在所確定的簽名電阻不在預(yù)定的電阻范圍內(nèi)的情況下，確定有效的pd120不被耦合到雙絞線70，并且功率不被提供。pse15然后被布置成在預(yù)定的時(shí)間段之后再次執(zhí)行檢測(cè)。

在pse15確定了有效的pd120被耦合到雙絞線70的情況下，pse15進(jìn)一步可任選地被布置成實(shí)現(xiàn)分類(lèi)階段。在分類(lèi)階段中，pse15被布置成將分類(lèi)信號(hào)輸出到等級(jí)電路340，分類(lèi)信號(hào)呈現(xiàn)出比檢測(cè)階段的第一和第二檢測(cè)信號(hào)的電壓大的電壓，可任選地為15.5-20.5v。等級(jí)電路340根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)將指示pd120的等級(jí)的預(yù)定電流輸出給pse15。pse15被布置成接收等級(jí)電路340的電流輸出，并且響應(yīng)于接收到的電流來(lái)確定pd120的等級(jí)。

響應(yīng)于檢測(cè)和分類(lèi)階段，pse15被布置成經(jīng)由dc/dc轉(zhuǎn)換器140向負(fù)載130提供dc工作功率。在提供工作功率時(shí)，pse15的輸出處的電壓在大于上述檢測(cè)和分類(lèi)階段的電壓范圍的范圍內(nèi)，可任選地為44-57v。如以上關(guān)于poe功率利用布置10(其如上所指示的可以在pd接口160的一實(shí)施例內(nèi)實(shí)現(xiàn))所描述的，在第一時(shí)間段期間，電壓檢測(cè)電路270被布置成檢測(cè)電壓vout的值。在一個(gè)實(shí)施例中，如上所述，基本上沒(méi)有電流通過(guò)雙絞線70被汲取?？扇芜x地，控制電路250被布置成控制uvlo電路330推遲隔離開(kāi)關(guān)320的閉合，直到接收到檢測(cè)到的電壓的指示。在隔離開(kāi)關(guān)320閉合之后，電流由負(fù)載130汲取。如上所述，電壓檢測(cè)電路270被進(jìn)一步布置成在電流正被負(fù)載130汲取時(shí)檢測(cè)電壓vout的值，并且電流傳感器300被布置成感測(cè)流過(guò)電阻器290的電流的幅值，其指示被控制電路250接收，該電流被表示為i1。優(yōu)選地，電壓檢測(cè)電路270的電壓檢測(cè)和電流傳感器300的電流幅值感測(cè)通常被同時(shí)執(zhí)行，使得電流i1的幅值在電壓檢測(cè)和電流幅值感測(cè)之間將不會(huì)有實(shí)質(zhì)性的變化。如上所述，雙絞線70的電阻響應(yīng)于以下各項(xiàng)來(lái)確定：當(dāng)電流正被負(fù)載130汲取時(shí)以及當(dāng)電流沒(méi)有被負(fù)載130汲取時(shí)的接收到的對(duì)電壓vout的值的指示；以及接收到的對(duì)流過(guò)電阻器290的電流i1的幅值的指示?？刂齐娐?50被進(jìn)一步布置成將所確定的電阻輸出到負(fù)載130的控制單元(未示出)，負(fù)載130被布置成響應(yīng)于所確定的電阻而增加/減少功耗，如上所述。

在另一實(shí)施例中，如上所述，可任選地響應(yīng)于與負(fù)載130的通信，控制電路250被布置成在第一時(shí)間段期間調(diào)整電流i1的幅值以呈現(xiàn)第一值i11，并且被進(jìn)一步布置成在第二時(shí)間段期間調(diào)整電流i1的幅值以呈現(xiàn)第二值i12。在第一和第二時(shí)間段的每一者期間電流i1的幅值和電壓vout的值的指示由控制電路250接收，雙絞線70的電阻響應(yīng)于此被確定。替換地，電流限制功能性可在電子控制開(kāi)關(guān)320的控制下提供以將電流限制到預(yù)定值，從而響應(yīng)于負(fù)載130的汲取來(lái)獲得i11及i12。

在pd120被切斷或斷開(kāi)(即負(fù)載130不再?gòu)膒se15汲取電流)的情況下，pse15被布置成停止輸出電壓達(dá)預(yù)定的時(shí)間段。具體而言，pse15監(jiān)視從其汲取的電流，并確定從其汲取的電流是否小于預(yù)定的最小電流汲取值。在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)定的最小功率汲取值是在300-400ms的時(shí)間段上被汲取的小于10ma的功率。如上所述，控制電路250被布置成在電壓檢測(cè)電路270正檢測(cè)二極管橋240的輸出和返回之間的電壓以確定i11時(shí)防止負(fù)載130汲取電流?？刂齐娐?50優(yōu)選地被布置成使得電流汲取的防止持續(xù)小于250ms，以避免由于檢測(cè)到小于預(yù)定的最小電流汲取值的電流汲取而造成的pse15的功率關(guān)閉。

如以上關(guān)于式1所述，pse15和pd120之間的電阻響應(yīng)于在第一時(shí)間段期間測(cè)得的電壓vout的值(表示為v1)以及在第二時(shí)間段期間測(cè)得的電壓vout的值(表示為v2)之差來(lái)確定。式1假定跨二極管橋240的電壓降在所有電流水平下相等。實(shí)際上，除了理想二極管之外，這不是100％準(zhǔn)確的。在一個(gè)實(shí)施例中，控制電路250被布置成通過(guò)確定v1和v2之差加上由跨二極管橋240的電流中的變化造成的附加的電壓降來(lái)補(bǔ)償該不準(zhǔn)確性。在一個(gè)實(shí)施例中，0.3v的補(bǔ)償被添加到電壓中的變化以補(bǔ)償附加的電壓降。

圖3解說(shuō)了根據(jù)某些實(shí)施例的poe功率利用方法的高級(jí)流程圖。在階段1000中，在第一時(shí)間段期間，檢測(cè)電流路徑和返回路徑之間的電壓的第一函數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)到的電壓是跨pd接口的二極管橋的輸出的電壓的函數(shù)?？扇芜x地，基本為零的電流在第一時(shí)間段期間流過(guò)電流路徑。

在可任選階段1010中，在第一時(shí)間段期間，感測(cè)流過(guò)階段1000的電流路徑/返回的電流的幅值的第二函數(shù)。如上所述，電流通過(guò)電流路徑運(yùn)送到負(fù)載，并且通過(guò)返回路徑從負(fù)載運(yùn)送到pse。因此，流過(guò)電流路徑和返回路徑的電流相等。

在階段1020中，在第二時(shí)間段期間，再次檢測(cè)電流路徑和返回路徑之間的電壓的第一函數(shù)。附加地，在第二時(shí)間段期間，再次感測(cè)流過(guò)階段1000的電流路徑的電流的幅值的第二函數(shù)。在第二時(shí)間段期間流過(guò)電流路徑的電流的幅值不同于在階段1010的第一時(shí)間段期間流過(guò)電流路徑的電流的幅值。

在階段1030中，響應(yīng)于階段1000的檢測(cè)到的第一時(shí)間段電壓函數(shù)、階段1010的檢測(cè)到的第二時(shí)間段電壓函數(shù)以及階段1010的感測(cè)到的第二時(shí)間段電流幅值函數(shù)，確定電流路徑所見(jiàn)的電阻的第三函數(shù)。具體而言，pse與階段1000的pd接口的電流路徑之間的路徑的電阻被確定?？扇芜x地，該電阻進(jìn)一步響應(yīng)于可任選階段1010的感測(cè)到的第一時(shí)間段電流幅值函數(shù)來(lái)被確定。在階段1040中，輸出所確定的電阻函數(shù)的指示，可任選地給pd控制電路。

可以理解，為清楚起見(jiàn)，在分開(kāi)的實(shí)施例的上下文中描述的本發(fā)明的某些特征也可以在單個(gè)實(shí)施例中組合提供。相反，為了簡(jiǎn)明起見(jiàn)，在單個(gè)實(shí)施例的上下文中描述的本發(fā)明的各種特征也可被單獨(dú)提供或者以任何合適的子組合提供。具體而言，已根據(jù)按等級(jí)標(biāo)識(shí)每個(gè)被供電設(shè)備來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，然而這并不意味著以任何方式進(jìn)行限定。在替換實(shí)施例中，所有被供電設(shè)備被等同對(duì)待，并因此不需要等級(jí)的標(biāo)識(shí)及其相關(guān)聯(lián)的功率要求。

除非以其他方式定義，否則本文所使用的全部技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科技術(shù)語(yǔ)均具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常所理解的相同的含義。盡管與本文所描述的方法類(lèi)似或等同的方法可以在實(shí)踐或測(cè)試本發(fā)明時(shí)使用，但是本文描述了適當(dāng)?shù)姆椒ā?/p>

本文提及的所有出版物、專利申請(qǐng)、專利以及其他文獻(xiàn)通過(guò)引用完全結(jié)合于此。在矛盾的情況下，包括定義的專利說(shuō)明書(shū)將占主導(dǎo)。此外，材料、方法和示例僅僅是說(shuō)明性的，而并非意圖是限定性的。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解，本發(fā)明不限于以上特別示出和描述的內(nèi)容。相反，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定，并且包括上文描述的各種特征的組合和子組合以及本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀前述描述后將會(huì)想到的其變化和修改。