[發明專利]用于組合的以太網供電系統的極性校正橋控制器

有效

• 申請號: 201310534392.5
• 申請日: 2013-11-01
• 公開（公告）號: CN103812667B
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發明（設計）人: 邁克爾·保羅
• 申請（專利權）人: 凌力爾特公司
• 主分類號: H04L12/10
• 分類號: H04L12/10
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司11287
• 代理人: 王田

技術領域

本發明涉及以太網供電(PoE)，其中功率是通過數據線傳輸的。

背景技術

已知通過數據線向功率遠程設備發送功率。以太網供電(PoE)是一個這樣的系統的示例。在PoE中，從以太網交換機向以太網連接設備(例如VoIP電話、WLAN發送器、安全攝像頭等)發送有限功率。通過標準CAT-5電纜布線中的兩組雙絞線發送來自交換機的DC功率。相同兩組雙絞線也可以發送不同數據信號，因為DC共模電壓未影響數據。以這一方式，可以消除為“被供電設備”(PD)提供任何外部功率源的需要。PoE的標準在IEEE802.3中闡述，其通過引用而結合于此。

通過數據線提供功率適用于其它現有系統和將來系統。IEEE或者其它團體可以標準化使用數據線供電的各種新系統。

雖然本發明可以應用于使用數據線供電的任何系統，但是將描述典型PoE系統作為示例。

圖1代表使用PoE的典型以太網系統。在圖1的示例中，“功率供應設備”(PSE)12可以是向PD供應功率和數據的任何以太網設備。通常經由用標準以太網8管腳(四個雙絞線)連接器端接的標準CAT-5線纜連接PSE12和PD14。通常需要雙絞線中的僅兩個雙絞線用于PoE和數據，因此有兩個備用雙絞線。

PSE12通常由市電電壓(120VAC)供電并且使用外部或者內部電壓轉換器16以生成在44-57伏特之間的DC電壓。PoE標準要求PoE在PD供應最小37伏特。沿著線纜的電壓降隨距離增加。

分配雙絞線中的兩個雙絞線18和20以輸送PoE功率，并且這些雙絞線也可以輸送差分數據。也示出其余兩個雙絞線21和22。使用的所有雙絞線在PD14由變壓器、比如變壓器23和24端接。假設接線18提供44伏特并且接線20連接到接地。與變壓器23和24的中心抽頭產生連接以向PD14提供44伏特。由于DC電壓為共模，所以它未影響差分數據。在端接塊25中也包括其它常規端接電路裝置、比如極性校正電路裝置和開關。

向DC-DC轉換器26施加44伏特用于將電壓轉換成PD14需要的任何一個或者多個電壓。負載28(例如安全攝像頭)由轉換器26供電并且經由雙絞線與PSE12通信。

IEEE標準需要在PSE12與PD14之間的某些低電流握手過程，以便檢測由PoE供電的設備的存在，以便在PSE12使全功率可用于PD14之前傳達PSE12和PD14的相關特征。檢測/分類電路裝置30執行程序并且提供分類脈沖。PSE12也包含用于控制握手程序的電路裝置。

以下是在PSE12與PD14之間的握手協議的簡化概述。

在向PD14中插入啟用PoE的以太網線纜時，PSE12詢問PD14以確定它是否啟用PoE。這一時段稱為檢測階段。在檢測階段期間，PSE12經由接線18和20向PD14施加第一電流有限電壓持續固定間隔、然后施加第二電流有限電壓持續固定間隔，同時通過檢測所得電流來尋找PD14的特征阻抗(約25K歐姆)。如果未檢測到正確阻抗，則PSE12假設負載未啟用PoE并且關停PoE生成端。系統然后作為標準以太網連接來操作。

如果檢測到簽名阻抗，則PSE12繼續可選分類階段。PSE12使得供給PD14的電壓上升。PSE12生成一個脈沖(指示它為類型1PSE)或者兩個脈沖(指示它為類型2PSE)。PD14對具有某些電流電平的分類脈沖做出響應以標識PD14是否為類型1或者類型2。類型1PD需要少于13W。類型2PD需要高至最大25.5W。也可以標識這些類型內的各自與最大平均電流電平和最大瞬時電流電平關聯的各種類(五類)?？梢允褂梅诸愲娮?。PSE12然后使用這一功率需求信息以確定它是否可以向PD14供應所需功率，并且PD14使用信息以確定它是否可以與PSE12進行全操作。有用于檢測和分類階段的最大時間窗(例如500ms)。

可以實施其它標準。

在完成檢測和分類階段時，PSE12使得它的輸出電壓上升至42V以上。一旦已經在PD14檢測到欠電壓封鎖(UVLO)閾值，接通內部FET以將全電壓耦合到DC-DC轉換器26以向負載28供電。在這一點，PD14開始正常操作，并且它只要輸入電壓保持于所需電平以上就繼續正常操作。

近來已經提出通過使用數據線18和20供應高至25.5W并且使用備用接線21和22供應高至25.5W經由四對接線18、20、21和22向PD供應高至51W(或者更多)而仍然符合用于PoE握手的IEEE標準。