專利名稱：以太網(wǎng)供電系統(tǒng)中用電設(shè)備的雙模檢測的制作方法
以太網(wǎng)供電系統(tǒng)中用電設(shè)備的雙模檢測本申請要求美國臨時專利申請?zhí)?0/646,509的優(yōu)先權(quán)，該申請的申請日為 2005年1月25日，發(fā)明名稱為"支持先進的以太網(wǎng)供電系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法(SYSTEM AND METHOD FOR SUPPORTING ADVANCED POWER OVER ETHERNET SYSTEM)"。技術(shù)領(lǐng)域[OOOl]本發(fā)明涉及供電系統(tǒng)，更具體地講，涉及用于以太網(wǎng)供電(PoE)系統(tǒng) 中用電設(shè)備(PD)的檢測的電路和方法。
背景技術(shù)：
在過去若干年中，以太網(wǎng)已成為局域網(wǎng)絡(luò)最常用的方法。正EE 802.3組， 以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)起人，業(yè)已開發(fā)了該標(biāo)準(zhǔn)的延伸形式，稱作正EE802,3af，定義通 過以太網(wǎng)電纜供電。IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)定義以太網(wǎng)供電(PoE)系統(tǒng)，該系統(tǒng)涉及 通過非屏蔽雙絞線將電力從供電設(shè)備(PSE)傳輸?shù)轿挥阪溌废鄬?cè)的用電設(shè)備 (PD)。傳統(tǒng)上，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備諸如IP電話，無線LAN接入點，個人計算機和網(wǎng)絡(luò) 攝像機需要兩個連接 一個連至LAN，而另一個連至供電系統(tǒng)。所述PoE系統(tǒng)消 除了需要額外的插口和接線，以向網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供電。取而代之的是，通過用于數(shù)據(jù) 傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)電纜供電。
如在正EE802.3af標(biāo)準(zhǔn)中所定義的，PSE和PD是非數(shù)據(jù)實體，允許網(wǎng) 絡(luò)設(shè)備使用與用于數(shù)據(jù)傳輸同類的電纜供電和獲得電力。PSE是在物理連接點電 連接至電纜的設(shè)備，它向鏈路供電。PSE通常與以太網(wǎng)開關(guān)，路由器，網(wǎng)絡(luò)集線 器或其他網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備或中跨供電設(shè)備相連。PD是獲得供電或請求供電的設(shè)備。 PD可以與諸如數(shù)字IP電話，無線網(wǎng)絡(luò)接入點，PDA或筆記本電腦擴展塢，移動 電話充電器和HVAC恒溫器等設(shè)備相連。
PSE的主要功能是為請求供電的PD搜索鏈路，可選地對PD進行分級， 如果檢測到PD則向所述鏈路供電，監(jiān)測鏈路上的供電，并且在不再請求或者需要 時切斷電源。PD通過提供檢測信號以請求供電來參與PD檢測過程。PD檢測信號 具有通過PSE測定的電學(xué)特征。
具體地講，PSE可以用具有至少IV電壓差在2.8V-10V范圍內(nèi)的兩個
電壓來探査其端口，以確定PD的信號電阻。19K0hm-26.5K0hm范圍內(nèi)的信號電 阻被認(rèn)為是有效的檢測信號。
不過，如果在測量期間信號電阻或線變化，或者如果被檢測的設(shè)備在 2.8V-10V范圍內(nèi)具有非線性電阻，PSE可能錯誤地認(rèn)為非PoE設(shè)備是PD。 PSE 然后可能試圖向該設(shè)備供電，如果該設(shè)備不能承受所施加的電力則導(dǎo)致?lián)p壞。
因此，需要PD檢測方案，會降低假PD檢測的可能性。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了新型電路和方法，用于檢測向PD供電的系統(tǒng)中的用電設(shè) 備(PD)，包括PD檢測電路，用于通過提供檢測電流以探查PD來檢測第一模式 的PD，和用于通過提供檢測電壓以探查PD來檢測第二模式的PD?？刂齐娐反_定 PD是有效的設(shè)備，如果在第一模式和第二模式均檢測到PD。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，PD檢測電路可以通過測定在第一模式中響應(yīng) 檢測電流所產(chǎn)生的電壓，以及通過測定在第二模式中響應(yīng)檢測電壓所產(chǎn)生的電流， 來確定PD中的給定電阻。[OOIO]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述PD檢測電路可以包括在第一模式工作 的強制電流檢測電路，和在第二模式工作的強制電壓檢測電路。
PD可被認(rèn)為是有效的設(shè)備，如果它依次在第一模式和第二模式被檢測 到。第一模式的檢測可以在第二模式之前進行。所述控制電路可以控制PD檢測電 路，以將它在第一和第二模式之間切換。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，以太網(wǎng)供電(PoE)系統(tǒng)中的供電設(shè)備(PSE) 可以包括PD檢測源，用于檢測在強制電流模式和強制電壓模式的PD，和控制電 路，用于如果在強制電流模式和強制電壓模式均檢測到PD時，驗證所述PD。
所述PD檢測源可以包括強制電流檢測電路，用于產(chǎn)生檢測電流，以在 強制電流模式探查PD，和強制電壓檢測電路，用于產(chǎn)生檢測電壓，以在強制電壓 模式探査PD。
PD的信號電阻可以由強制電流檢測電路通過測定響應(yīng)檢測電流所產(chǎn)生 的電壓，以及由強制電壓檢測電路通過測定響應(yīng)檢測電壓所產(chǎn)生的電流來確定。
所述控制電路可以控制強制電流檢測電路，以確定在強制電流模式的信 號電阻，并且可以控制強制電壓檢測電路，以確定在強制電壓模式的信號電阻。
根據(jù)本發(fā)明的方法，實施以下步驟來檢測PD:-確定強制電流模式下PD的給定參數(shù)， -確定強制電壓模式下PD的給定參數(shù)，和-如果在強制電流模式和強制電壓模式下均發(fā)現(xiàn)PD的給定參數(shù)是有效的，驗 證所述PD。
PD的給定參數(shù)可以包括PD的給定電阻。
強制電壓模式可以通過用給定值的測試電壓探查PD來進行。強制電流 模式可以通過用對應(yīng)給定值測試電壓的測試電流探査PD來進行。
通過以下詳細(xì)說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以更方便地理解本發(fā)明的其他優(yōu) 點和方面，其中，示出并且披露了本發(fā)明的實施例，僅以說明用于實施本發(fā)明的 最佳方式的形式提供。正如所披露的，本發(fā)明能夠以其他的和不同的實施伊)實施， 并且它的若干細(xì)節(jié)能夠以各種顯而易見的方式進行改進，所有這樣的改進都沒有 偏離本發(fā)明的精神。因此，附圖和說明被視為說明性的，而不是限制性的。


以下對本發(fā)明實施例的詳細(xì)說明通過結(jié)合以下附圖能夠得到最佳的理 解，其中，特征不一定是按比例繪制的，而是以能夠最好說明相關(guān)特征的形式繪 制的，其中圖1是方框圖，示出根據(jù)本發(fā)明檢測PD的示例性系統(tǒng)。 圖2是強制電壓檢測源的Thevenin (戴維南)等效電路。 圖3是強制電流檢測源的Norton (諾頓)等效電路。圖4是流程圖，示出用于控制系統(tǒng)工作，檢測在強制電流檢測模式和強制電 壓檢測模式中的PD的控制算法。
具體實施方式
本發(fā)明將利用在PoE系統(tǒng)中檢測PD為例來進行說明。不過，顯而易見， 本文所披露的構(gòu)思可應(yīng)用于識別供電系統(tǒng)中被供電的任何可連接設(shè)備。
圖1示出本發(fā)明的PD檢測系統(tǒng)10在PoE系統(tǒng)中的簡化方框圖，它包 括PSE12，和PD14，所述PD14可通過鏈路16連接至PSE12，所述鏈路是例如 在IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)中定義的雙導(dǎo)線鏈路。所述PD檢測系統(tǒng)IO包括可置于PSE 12 中的強制電壓檢測源18，強制電流檢測源20，開關(guān)電路22和控制器24。
強制電壓檢測源18以強制電壓模式提供PD14的檢測。圖2示出強制
電壓檢測源18的Thevenin等效電路，它包括電壓源32，與電壓源32串聯(lián)的源電 阻Rsv，和與源電阻Rsv并聯(lián)的電流監(jiān)測器34。
強制電壓檢測源18產(chǎn)生檢測電壓Vdet，用于檢測PD。例如，如在IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，可以產(chǎn)生的檢測電壓Vdet在2.8V-10V的范圍內(nèi)。電源電阻 Rsv可以高達(dá)lOOKOhm。
在強制電壓模式，強制電壓檢測源18可以進行兩個或多個測試，以檢 測PD14的信號電阻。對于每個測試，強制電壓檢測源18在其輸出端Vdet+和Vdet-產(chǎn)生檢測電壓Vdet。不同檢測測試所產(chǎn)生的檢測電壓Vdet之間的最小電壓差是IV。
通過開關(guān)電路22，檢測電壓Vdet被施加在PD14的檢測電路，它包括 PD信號電阻Rsig。電流監(jiān)測器34確定響應(yīng)所施加的檢測電壓Vdet而產(chǎn)生的電流 Ires。在強制電壓模式的PD檢測中所述PD14的信號電阻Rsig被確定為Rsig = AVdet/AIres，其中，AVdet是不同測試中檢測電壓之間的差，而Aires是響應(yīng)相應(yīng)檢測電壓 而產(chǎn)生的電流之間的差。
PD的信號電阻Rsig應(yīng)當(dāng)在預(yù)定的范圍內(nèi)。例如，對于符合IEEE 802.3af 標(biāo)準(zhǔn)的PD，信號電阻必須在19K0hm-26.5K0hm的范圍內(nèi)。
強制電流檢測源20以強制電流檢測模式提供PD14的檢測。圖3示出 強制電流檢測源20的Norton(諾頓)等效電路，它包括電流源42，與電流源42并 聯(lián)的源電阻Rsc，和與源電阻Rsc并聯(lián)的電壓監(jiān)測器44。
在檢測PD14的每個測試中，強制電流檢測源20產(chǎn)生檢測電流Idet，它 對應(yīng)預(yù)定有效電壓范圍內(nèi)的檢測電壓Vdet。例如，有效的Vdet電壓范圍可以是 2.8V-10V,如IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的。源電阻Rsc可以在 100KOhm-100MOhm范圍內(nèi)。不同檢測測試所產(chǎn)生的檢測電流Idet值之間的最小 電流差對應(yīng)IV的Vdet電壓差。
通過開關(guān)電路22，檢測電流Idet被提供在PD14的檢測電路，它包括 PD信號電阻Rsig。電壓監(jiān)測器34確定響應(yīng)所提供的檢測電流Idet而產(chǎn)生的電壓 Vres。在強制電流模式的PD檢測中PD14的信號電阻Rsig被確定為Rsig = AVres/AIdet，其中，AIdet是不同測試的檢測電流之間的差，而AVres是響應(yīng)相應(yīng)的檢測電 流所產(chǎn)生的電壓之間的差。
連接在PoE鏈路16和檢測源18及20的輸出端之間的開關(guān)電路22由控 制器24控制，以便以強制電壓模式工作將檢測電壓Vdet從強制電壓檢測源18輸 送至PoE鏈路16，和以強制電流模式將檢測電流Idet從強制電流檢測源20輸送 至PoE鏈路16。另外，開關(guān)電路22向強制電壓源18或強制電流檢測源20傳送分 別響應(yīng)強制電壓或強制電流模式中相應(yīng)檢測電壓或電流所產(chǎn)生的電流或電壓。
圖4是流程圖，示出由控制器24執(zhí)行的控制算法，以控制PD檢測系 統(tǒng)IO?？刂破?4可以是置于PSE12中的狀態(tài)機或微控制器。在PD檢測程序開 始之后(步驟102)，控制器24可以將PD檢測系統(tǒng)10切換到強制電流模式。在 該模式下，控制器24控制強制電流檢測源20,以提供檢測電流h給PD14,并且 測量響應(yīng)所述檢測電流Ii而產(chǎn)生的電壓V！(步驟104)。然后，控制器24命令強 制電流檢測源20向PD14提供檢測電流12,并測量響應(yīng)所述檢測電流12而產(chǎn)生的 電壓V2 (步驟106)。
根據(jù)檢測電流的適用值和響應(yīng)電壓的確定值，控制器24計算PD14的 信號電阻Rsig如下Rsig= (V2-V!) / (步驟108)。然后，控制器24確定信號電阻是否是有效值，即，信號電阻是否在預(yù)定范圍內(nèi)(步驟IIO)。例如， 為了驗證符合正EE 802.3 af標(biāo)準(zhǔn)的PD，控制器24確定信號電阻是否在19K0hm-26.5KOhm范圍內(nèi)。
如果計算的信號電阻Rsig不是有效值，控制器24認(rèn)定PD14不是符合 IEEE8023af標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，并且終止檢測程序(步驟112)。
如果控制器24確定信號電阻Rsig是有效的，它仍然不能得出結(jié)論PD14 是否是符合正EE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備。例如，如果PD14的信號電阻或PoE線在測 量響應(yīng)電壓期間改變，或者如果PD14在檢測值范圍內(nèi)具有非線性電阻，控制器 24可能錯誤地將PD14認(rèn)為是符合IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備。PSE 12可能隨后試 圖向該設(shè)備供電，如果該設(shè)備不能承受所施加的電力則會造成損壞。
因此，控制器24切換PD檢測系統(tǒng)10以強制電壓模式工作，以進一步 驗證檢測到的PD。本發(fā)明的PD檢測程序以強制電流檢測模式開始，因為該模式 使得PD檢測系統(tǒng)10能夠更好地排斥與PoE線相關(guān)的噪音，以提供更精確的信號 電阻測定。因此，在以最初的檢測模式執(zhí)行檢測之后，可以排除不兼容的PD。不 過，強制電壓檢測模式可以在強制電流檢測模式之前進行。
在強制電壓檢測模式，控制器24控制強制電壓檢測源18，以向PD14
施加檢測電壓V3，并且測量響應(yīng)檢測電壓V3所產(chǎn)生的電流l3 (步驟114)。然后，控制器24控制強制電壓檢測源18，以向PD14施加檢測電壓V4，并且測量響應(yīng)檢 測電壓V4所產(chǎn)生的電流l4 (步驟116)。
然后，控制器24計算PD14的信號電阻Rsig如下Rsig = (V4 -V3) / (I4-I3)，并且確定計算的信號電阻是否在預(yù)定的范圍內(nèi)，即有效值(步驟118)。 在強制電壓模式的信號電阻的預(yù)定范圍可以與強制電流模式的范圍吻合。
如果計算的信號電阻Rsig不是有效的值，控制器24推斷PD14不是符 合IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)的PD，并且終止該檢測程序(步驟112)。不過，如果信號 電阻Rsig在預(yù)定的范圍內(nèi)，PD14得到驗證(步驟120)。
在PD14被認(rèn)定是有效的設(shè)備之前，可以強制電流檢測模式和/或強制電 壓檢測模式進行另外的PD檢測程序，以進一步降低假檢測的可能性。
在驗證PD14之后，PSE 12可以執(zhí)行分級程序，以確定PD14的級別， 并且向PD14提供請求量的電力。
以上說明解釋和披露了本發(fā)明的各個方面。另外，所示出和披露的內(nèi)容 僅僅是優(yōu)選實施例，不過如上所述，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明能夠使用各種其他組合， 改進，和環(huán)境，并且能夠在本文所體現(xiàn)的發(fā)明構(gòu)思范圍內(nèi)進行改變或改進，與上 述教導(dǎo)，和/或相關(guān)領(lǐng)域的技能或知識匹配。
上述實施例還可用于解釋已知用于實施本發(fā)明的最佳方式，并且使得本 領(lǐng)域技術(shù)人員能夠以上述或其他實施例的形式利用，并且根據(jù)本發(fā)明的具體應(yīng)用 或用途的要求進行各種改進。
因此，本說明書不是要將本發(fā)明局限于本文所披露的形式。另外，希望 將所附權(quán)利要求書理解成包括可選實施例。
權(quán)利要求
1. 一種用于向用電設(shè)備(PD)供電的系統(tǒng)，包括PD檢測電路，用于以第一模式通過提供檢測電流以探查PD，和以第二模式 通過提供檢測電壓以探查PD，來檢測PD，和控制電路，如果在第一模式和第二模式均檢測到PD，則確定所述PD是有效 的設(shè)備。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述PD檢測電路被設(shè)置用于在第一 模式確定響應(yīng)所述檢測電流而產(chǎn)生的電壓，和在第二模式確定響應(yīng)所述檢測電壓 而產(chǎn)生的電流。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述PD檢測電路包括以第一模式工 作的強制電流檢測電路，和以第二模式工作的強制電壓檢測電路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述PD檢測電路被設(shè)置以在第一模 式和第二模式確定PD的給定電阻。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述PD檢測電路被設(shè)置以第一模式 和第二模式依次檢測PD。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，控制所述PD檢測電路，以在第二模 式檢測所述PD之前以第一模式檢測所述PD。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制電路被設(shè)置以控制所述PD 檢測電路在第一和第二模式工作。
8. —種以太網(wǎng)供電(PoE)系統(tǒng)中的供電設(shè)備(PSE)，包括 PD檢測源，用于在強制電流模式和強制電壓模式檢測PD，和控制電路，用于如果在強制電流模式和強制電壓模式均檢測到PD，驗證所述PD。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的PSE，其中，所述PD檢測源包括強制電流檢測電 路，用于產(chǎn)生檢測電流，以在強制電流模式探査所述PD;和強制電壓檢測電路， 用于產(chǎn)生檢測電壓，以在強制電壓模式探査所述PD。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的PSE，其中，所述強制電流檢測電路被設(shè)置用于確 定響應(yīng)所述檢測電流而產(chǎn)生的電壓，而所述強制電壓檢測電路被設(shè)置用于確定響 應(yīng)所述檢測電壓而產(chǎn)生的電流。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的PSE，其中，所述PD檢測電路被設(shè)置以確定在強 制電流模式和強制電壓模式的信號電阻。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的PSE，其中，所述PD檢測電路被設(shè)置以依次在強 制電流模式和強制電壓模式檢測所述PD。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的PSE，其中，所述PD檢測電路被設(shè)置用于在強制 電壓模式檢測所述PD之前，以強制電流模式檢測所述PD。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的PSE，其中，所述控制電路被設(shè)置用于控制所述 PD檢測源在強制電流模式和強制電壓模式工作。
15. —種檢測PD的方法，包括以下步驟 在強制電流模式測定所述PD的給定參數(shù)， 在強制電壓模式測定所述PD的給定參數(shù)，和如果所述PD的給定參數(shù)在強制電流模式和強制電壓模式均證實是有效的，則 驗證所述PD。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述PD的給定參數(shù)包括PD的給定 電阻。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述強制電流模式和強制電壓模式 依次進行。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述強制電流模式在所述強制電壓 模式之前進行。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述強制電壓模式通過用給定值的 測試電壓探査所述PD進行。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述強制電流模式通過用對應(yīng)所述 給定值測試電壓的測試電流探査所述PD進行。
全文摘要
一種新型的電路和方法，用于檢測向PD供電的系統(tǒng)中的用電設(shè)備(PD)。PD檢測電路通過提供檢測電流以探查PD檢測第一模式的PD，和通過提供檢測電壓以探查PD來檢測第二模式的PD。如果在第一模式和第二模式均檢測到PD，控制電路確定PD是有效的設(shè)備。
文檔編號H04L12/10GK101124775SQ200680005472
公開日2008年2月13日 申請日期2006年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月25日
發(fā)明者J·A·斯汀曼, J·L·奚斯 申請人:凌特公司