[發明專利]以太網供電系統及其中執行的方法

有效

• 申請號: 201810982914.0
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN109428730B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 安德魯·J·加德納;希思·斯圖爾特
• 申請（專利權）人: 亞德諾半導體國際無限責任公司
• 主分類號: H04L12/10
• 分類號: H04L12/10
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 張丹

PoE系統包括經由屏蔽的雙絞線連接到PD的PSE，其中差分數據僅通過該雙絞線傳輸，以及其中當使用屏蔽導體作為接地時經由雙絞線中的并行傳導直流電壓的導線傳輸直流電。通過經由導線并行傳導源電流和經由屏蔽導體傳導返回電流，PSE控制器和PD控制器執行低功率握手過程。中心抽頭自動變壓器用于將兩條導線連接到PSE控制器和PD控制器以及連接到PSE中的直流電壓源。在成功握手過程之后，PSE通過接通第一電源開關將直流電壓耦接在雙絞線和屏蔽導體之間。然后，PD控制器接通第二電源開關來對負載供電。

相關申請的交叉引用

本申請基于2017年8月25日提交的序列號為62/550533的美國臨申請并要求其優先權，該美國臨時申請被轉讓給當前受讓人并通過引用并入本文。

技術領域

本發明涉及以太網供電(Power over Ethernet，PoE)系統，其中來自供電設備(Power Sourcing Equipment，PSE)的功率通過導線傳輸到受電設備(Powered Device，PD)，這些導線還用于傳導差分數據信號，該差分數據信號通常是以太網信號，并且在將全PoE電壓施加到導線上之前進行握手過程(routine)。

背景技術

已知通過數據線向電力遠程設備傳輸功率。以太網供電(Power over Ethernet，PoE)就是這樣一種系統的示例。在PoE中，有限的功率從以太網交換機傳輸到以太網連接設備(例如，因特網協議上的語音(Voice over Internet Protocol，VoIP)電話、無線局域網(Wireless Local Area Network，WLAN)發射機、安全攝像機等)。在標準的CAT-5布線中，來自以太網交換機的直流電通過兩個或更多個雙絞線進行傳輸。因為直流共模電壓不會影響數據，所以一個或多個雙絞線也可以傳輸差分數據信號。以這種方式，可以無需為受電設備(Powered Device，PD)提供任何的外部電源。IEEE 802.3中列出了PoE的標準，通過引用合并在本文中。

PoE可以使用標準化的低功率握手過程，以確保PD與通過導線接收的直流PoE電壓兼容。該握手可包括多個雙絞線上的、PSE產生的低功率信號/低電壓信號，PD可以以特有的方式響應以用于PSE識別PD是兼容PoE的(通常稱為檢測特征)。該檢測特征可包括橫跨多個雙絞線的25千歐姆(kohm)的電阻。在PSE執行檢測之后，可以通過導線執行低功率過程，以識別PD的功率需求以及其他信息。這稱為分類。

發明內容

公開了一種PoE系統，其中，只有一個雙絞線用于PSE和PD之間的雙工差分數據通信。該雙絞線由周圍的導體屏蔽，以降低耦合到該雙絞線中的環境噪聲。該屏蔽導體可以在PSE端接地。

導線連接到在PSE和PD中的中心抽頭自動變壓器，其中，中心抽頭等同地提供到兩個導線的直流(和低頻)連接。因此，兩條導線在低功率、低頻握手階段中以及當PSE向PD供應全PoE電壓時攜載相等的電壓和源電流。對于握手階段和PoE功率傳輸，屏蔽導體傳導返回電流。

在一個實施例中，PSE可僅在分類階段確定PD的PoE需求，PD呈現(present)導線(經過自動變壓器)與屏蔽導體之間的檢測特征，該檢測特征例如為25千歐姆(kohm)的電阻器。PSE檢測該特征電阻，以便確定PD是兼容PoE的。在另一個實施例中，PSE可以在檢測階段之前確定PD的PoE需求，PSE利用檢測電流探測PD，從而PD呈現導線(經過自動變壓器)與屏蔽導體之間的檢測特征，該檢測特征例如為具有電流限制的恒壓分流器。PSE檢測隨后的特征電壓，以便確定在施加全電壓之前PD是否需要分類。

接下來，PSE可以在低功率分類過程中通過雙絞線(經過自動變壓器)和屏蔽導體確定PD的PoE功率需求。在PSE可以在檢測階段之前確定PD的PoE功率需求的實施例中，PSE可以跳過分類階段并進入上電階段。