[发明专利]用于组合的以太网供电系统的极性校正桥控制器

说明书

技术领域

本发明涉及以太网供电(PoE)，其中功率是通过数据线传输的。

背景技术

已知通过数据线向功率远程设备发送功率。以太网供电(PoE)是一个这样的系统的示例。在PoE中，从以太网交换机向以太网连接设备(例如VoIP电话、WLAN发送器、安全摄像头等)发送有限功率。通过标准CAT-5电缆布线中的两组双绞线发送来自交换机的DC功率。相同两组双绞线也可以发送不同数据信号，因为DC共模电压未影响数据。以这一方式，可以消除为“被供电设备”(PD)提供任何外部功率源的需要。PoE的标准在IEEE802.3中阐述，其通过引用而结合于此。

通过数据线提供功率适用于其它现有系统和将来系统。IEEE或者其它团体可以标准化使用数据线供电的各种新系统。

虽然本发明可以应用于使用数据线供电的任何系统，但是将描述典型PoE系统作为示例。

图1代表使用PoE的典型以太网系统。在图1的示例中，“功率供应设备”(PSE)12可以是向PD供应功率和数据的任何以太网设备。通常经由用标准以太网8管脚(四个双绞线)连接器端接的标准CAT-5线缆连接PSE12和PD14。通常需要双绞线中的仅两个双绞线用于PoE和数据，因此有两个备用双绞线。

PSE12通常由市电电压(120VAC)供电并且使用外部或者内部电压转换器16以生成在44-57伏特之间的DC电压。PoE标准要求PoE在PD供应最小37伏特。沿着线缆的电压降随距离增加。

分配双绞线中的两个双绞线18和20以输送PoE功率，并且这些双绞线也可以输送差分数据。也示出其余两个双绞线21和22。使用的所有双绞线在PD14由变压器、比如变压器23和24端接。假设接线18提供44伏特并且接线20连接到接地。与变压器23和24的中心抽头产生连接以向PD14提供44伏特。由于DC电压为共模，所以它未影响差分数据。在端接块25中也包括其它常规端接电路装置、比如极性校正电路装置和开关。

向DC-DC转换器26施加44伏特用于将电压转换成PD14需要的任何一个或者多个电压。负载28(例如安全摄像头)由转换器26供电并且经由双绞线与PSE12通信。

IEEE标准需要在PSE12与PD14之间的某些低电流握手过程，以便检测由PoE供电的设备的存在，以便在PSE12使全功率可用于PD14之前传达PSE12和PD14的相关特征。检测/分类电路装置30执行程序并且提供分类脉冲。PSE12也包含用于控制握手程序的电路装置。

以下是在PSE12与PD14之间的握手协议的简化概述。

在向PD14中插入启用PoE的以太网线缆时，PSE12询问PD14以确定它是否启用PoE。这一时段称为检测阶段。在检测阶段期间，PSE12经由接线18和20向PD14施加第一电流有限电压持续固定间隔、然后施加第二电流有限电压持续固定间隔，同时通过检测所得电流来寻找PD14的特征阻抗(约25K欧姆)。如果未检测到正确阻抗，则PSE12假设负载未启用PoE并且关停PoE生成端。系统然后作为标准以太网连接来操作。

如果检测到签名阻抗，则PSE12继续可选分类阶段。PSE12使得供给PD14的电压上升。PSE12生成一个脉冲(指示它为类型1PSE)或者两个脉冲(指示它为类型2PSE)。PD14对具有某些电流电平的分类脉冲做出响应以标识PD14是否为类型1或者类型2。类型1PD需要少于13W。类型2PD需要高至最大25.5W。也可以标识这些类型内的各自与最大平均电流电平和最大瞬时电流电平关联的各种类(五类)。可以使用分类电阻。PSE12然后使用这一功率需求信息以确定它是否可以向PD14供应所需功率，并且PD14使用信息以确定它是否可以与PSE12进行全操作。有用于检测和分类阶段的最大时间窗(例如500ms)。

可以实施其它标准。

在完成检测和分类阶段时，PSE12使得它的输出电压上升至42V以上。一旦已经在PD14检测到欠电压封锁(UVLO)阈值，接通内部FET以将全电压耦合到DC-DC转换器26以向负载28供电。在这一点，PD14开始正常操作，并且它只要输入电压保持于所需电平以上就继续正常操作。

近来已经提出通过使用数据线18和20供应高至25.5W并且使用备用接线21和22供应高至25.5W经由四对接线18、20、21和22向PD供应高至51W(或者更多)而仍然符合用于PoE握手的IEEE标准。