專利名稱：以太網(wǎng)供電系統(tǒng)中的導體對切換的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及供電系統(tǒng)，更具體地，涉及一種使用四對導體進行供電的以太網(wǎng)供電(PoE)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在IEEE標準定義的PoE系統(tǒng)內(nèi)，供電設(shè)備(PSE)經(jīng)由具有兩組雙絞線對的CAT-5電纜向受電設(shè)備(PD)供電。第一組包括兩個導體的“信號”對，以及第二組包括兩個導體的“備用”對。PoE系統(tǒng)通常經(jīng)由在CAT-5電纜內(nèi)的一組對一“信號”對或“備用”對將電從PSE供應到H)。一些更高功率的PoE系統(tǒng)同時在所有四對導體上供電。例如，如圖1所示出的，LTPoE++TM系統(tǒng)通過將信號對和備用對的中心抽頭綁在一起來供電。這種系統(tǒng)包括耦合到輸出電路的PSE電路12，所述輸出電路由信號對電源線14、備用對電源線16、信號對回流線18和備用對回流線20組成。信號對電源線14被連接到備用對線16，而信號對回流線18被連接到備用對回流線20.如圖2所示例的，線14、16、18和20的每個經(jīng)由各自的以太網(wǎng)變壓器的中心抽頭被連接到以太網(wǎng)電纜內(nèi)的各對導體，所述以太網(wǎng)電纜具有四對導體——兩個信號對和兩個備用對。特別地，信號對電源線14和信號回流線18被連接到以太網(wǎng)電纜的信號對22和24上，以及備用對電源線16和備用對回流線20被連接到以太網(wǎng)電纜的備用對26和28。以太網(wǎng)變壓器將導體對連接到以太網(wǎng)物理層PHY。通過與圖1中的系統(tǒng)相比較，思科的通用以太網(wǎng)供電(UPoE)系統(tǒng)使用兩個PSE通道一個用于信號對，一個用于備用對。如圖3所示出的，UPoE系統(tǒng)包括獨立的PSE電路120和140。PSE電路120經(jīng)由信號對電源線14和信號對回流線18供電，而PSE電路140經(jīng)由備用對電源線16和備用對回流線20供電。備用對回流線20被連接到信號對回流線18。如果使用標準IEEE檢測和分類方案，則用于高功率輸送的這兩種技術(shù)將不能彼此協(xié)作。因此，需要一種新技術(shù)，該新技術(shù)可以在不同的高功率PoE系統(tǒng)之間提供可協(xié)作性。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個方面，本發(fā)明提供一種經(jīng)由電纜向受電設(shè)備(PD)供電的系統(tǒng)，所述電纜具有第一和第二組雙絞線對，諸如一組信號對以及一組備用對。該系統(tǒng)具有供電設(shè)備(PSE)電路，以及將所述PSE電路耦合到所述第二組的第一開關(guān)，例如耦合到備用對組。開關(guān)控制電路關(guān)閉所述第一開關(guān)，從而使所述PSE電路在只經(jīng)由所述第一組(例如經(jīng)由信號對組)與所述ro連接時執(zhí)行規(guī)定操作，以及打開所述第一開關(guān)，從而使所述PES電路在經(jīng)由所述第一組和所述第二組與所述ro連接時執(zhí)行所述規(guī)定操作。特別地，所述第一開關(guān)可以被關(guān)閉，從而使所述PSE電路只經(jīng)由所述第一組檢測所述ro和/或向所述ro供電，以及所述第一開關(guān)可以被打開，從而使所述PSE電路經(jīng)由所述第一組和所述第二組來檢測所述ro和/或向所述ro供電。所述第一組可以包括在所述電纜內(nèi)的第一和第二對導體，并且所述第二組可以包括在所述電纜內(nèi)的第三和第四對導體。所述PSE電路可以被構(gòu)造為經(jīng)由分別耦合到所述第一、第二、第三和第四對導體的第一、第二、第三和第四電源線中的至少一對電源線來供電。所述第一開關(guān)可以被構(gòu)造為將所述PSE電路耦合到所述第一、第二、第三和第四電源線中的一個。例如，所述第一開關(guān)在檢測所述ro后但在向所述ro供電前被打開，從而使所述PSE只經(jīng)由所述第一組來執(zhí)行對所述ro的檢測，并且經(jīng)由所述第一組和所述第二組兩者向所述檢測到的ro供電。還有，所述第一開關(guān)可以被關(guān)閉，從而使所述ro只經(jīng)由所述第一組來提供來自所述PSE電路的電，并且在經(jīng)由所述第一組供電后，所述第一開關(guān)可以被打開，從而使所述PD經(jīng)由所述第一組和所述第二組兩者供電。在一個可選實施例中，所述系統(tǒng)可以包括用于將所述PSE電路耦合到所述第一組
的第二開關(guān)。所述第一開關(guān)可被打開，并且所述第二開關(guān)可被關(guān)閉，從而使所述PSE只經(jīng)由所述第二組來檢測所述ro和/或向所述ro供電。所述第一開關(guān)可以被關(guān)閉，并且所述第二開關(guān)可以被打開，從而使所述PSE只經(jīng)由所述第一組來檢測所述ro和/或向所述ro供電。還有，所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)都可被打開，從而使所述PSE能夠都經(jīng)由所述第一組和所述第二組兩者來檢測所述ro和/或向所述ro供電。在一個示例性實施例中，所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)可以被控制，從而使所述PSE電路執(zhí)行一系列的檢測操作，以便將與單個I3D特征(signature)電路關(guān)聯(lián)的I3D以及與一對ro特征電路關(guān)聯(lián)的ro區(qū)別開來，或者確定有效的ro是否耦合到所述第一組和第二組兩者。根據(jù)本公開的一種方法，所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)可以通過以下方式進行控制打開所述第一開關(guān)和關(guān)閉所述第二開關(guān)，以執(zhí)行只經(jīng)由所述第二組來檢測所述ro的第一檢測操作；關(guān)閉所述第一開關(guān)和打開所述第二開關(guān)，以執(zhí)行只經(jīng)由所述第一組來檢測所述ro的第二檢測操作；打開所述第一開關(guān)和打開所述第二開關(guān)，以執(zhí)行經(jīng)由所述第一組和所述第二組兩者來檢測所述ro的第三檢測操作。如果所述ro的有效特征值在所述第一、第二和第三檢測操作中的每個操作期間被檢測到，則所述ro就可以被認為是連接到所述第一和第二組兩者并與單個特征電路關(guān)聯(lián)的有效ro。如果所述ro的有效特征值在所述第一和第二檢測操作中的每個操作期間被檢測至|J，并且所述有效特征值的一半在所述第三檢測操作期間被檢測到，則所述ro可被認為與一對特征電路相關(guān)聯(lián)。通過以下詳細的描述，本公開另外的優(yōu)點和方面對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將變得顯而易見，其中，簡單地通過預期用于實現(xiàn)本公開的最佳模式的圖示來顯示和描述本公開的實施例。如將要描述的，本公開可以具有其它的及不同的實施例，并且它的一些細節(jié)允許在多個明顯方面的修改，而所有修改都不背離本公開的精神。因此，附圖和說明書本質(zhì)上被認為是示例性的而不是限制性的。


當結(jié)合以下附圖閱讀時，本公開的實施例的以下詳細描述可以最好地被理解，其中沒有必要地按比例繪制特征，而是繪制成能最好地圖示相關(guān)特性，其中圖1圖示了成對綁在一起的高功率PoE系統(tǒng)，諸如LTPoE++TM系統(tǒng)。圖2顯示了輸出PSE線到以太網(wǎng)電纜的雙絞線對的連接。圖3圖示了雙PSE高功率PoE系統(tǒng)，諸如思科UPoE系統(tǒng)。圖4圖示了本公開的示例性PoE系統(tǒng)。圖5圖示了本公開的PoE系統(tǒng)的可選實施例。圖6圖示了與單個ro特征電路相關(guān)聯(lián)的H)。圖7圖示了與一對I3D特征電路相關(guān)聯(lián)的H)。圖8圖示了本公開的示例性開關(guān)控制過程。
具體實施例方式本公開將通過使用以下所呈現(xiàn)的具體示例來說明。然而，將變得顯而易見的是，本公開的宗旨適用于任何經(jīng)由四對導體供電的PoE系統(tǒng)。圖4顯示了本公開的示例性PoE系統(tǒng)，包括耦合到輸出電路的PSE電路220，所述輸出電路具有信號對電源線14、備用對電源線16、信號對回流線18和備用對回流線20。所述輸出電路被提供為經(jīng)由具有四對導體的以太網(wǎng)電纜將電從所述PSE電路220提供到H)。信號對電源線14、備用對電源線16、信號對回流線18以及備用對回流線20可以以圖2所示例的方式連接到以太網(wǎng)電纜內(nèi)的導體對上。PSE線路220經(jīng)由諸如MOSFET裝置的電源開關(guān)240耦合到輸出線14、16、18和20中的一個。例如，電源開關(guān)240可以提供在PSE電路220和備用對電源線16之間。電源開關(guān)240通過開關(guān)控制電路260控制，開關(guān)控制電路260可以提供在所述PSE電路內(nèi)或可以是在所述PSE電路的外部。備用對回流線20連接到信號對回流線18。PSE電路220可以是PSE裝置，該PSE裝置包括需要執(zhí)行由ffiEE 802. 3PoE標準所規(guī)定的PSE操作的所有電路。特別地，其可以包括檢測電路、可選的分類電路、電源、開關(guān)和浪涌(inrush)電流控制電路。當電源開關(guān)240關(guān)閉時，PSE電路220只供電到信號對22和24 (圖2)，做為完全依從IEEE的PSE來運行。可選地，當電源開關(guān)240打開時，PSE電路220經(jīng)由以太網(wǎng)電纜所有的四對供電，并因此能夠提供比當只經(jīng)由兩對供電時的可能的功率電平還高的功率電平，或與只經(jīng)由兩對供電相比，通過降低環(huán)路電阻減少了功率損耗。
例如，當自PSE電路220供應的電被移除時，電源開關(guān)240可以被切換。在這種情況下，當開關(guān)240關(guān)閉時，PSE電路220內(nèi)的PSE檢測和分類電路被允許經(jīng)由在以太網(wǎng)電纜內(nèi)的兩對導體執(zhí)行ro的檢測和分類。當開關(guān)240被打開時，所述ro可以經(jīng)由四對導體被檢測和分類。電源開關(guān)240允許PSE電路220經(jīng)由兩對來執(zhí)行檢測和分類，但經(jīng)由所有的四對來施加電。在這種情況下，在檢測和分類階段的期間，開關(guān)240被關(guān)閉，并在檢測和分類階段之后被打開。在來自PSE電路220的電施加給所述H)后切換電源開關(guān)240，允許PSE電路220不是經(jīng)由兩對導體就是經(jīng)由四對導體來對ro上電。例如，如果只經(jīng)由兩對向ro供電，則電源開關(guān)240可以打開，從而添加額外的導體對以供電。如果經(jīng)由四對導體向ro供電，則電源開關(guān)240可以關(guān)閉，以便將從供電線路中移除兩對。圖5圖示了根據(jù)本公開的PoE系統(tǒng)的另一個實例。PSE電路220經(jīng)由第一電源開關(guān)240連接到備用對電源線16，并經(jīng)由第二電源開關(guān)280連接到信號對電源線14。第二電源開關(guān)280以與第一電源開關(guān)240相同的方式操作，但是當所述開關(guān)中的一個打開另外一個關(guān)閉時，允許PSE電路220不是向信號對供電就是向備用對供電。當兩個開關(guān)240和280都打開時，可向所有四對一起供電。當所述開關(guān)240和280控制為所述PSE電被移除時，這種構(gòu)造特別有用，允許單個PSE單獨地或成系列地經(jīng)由信號對和備用對來執(zhí)行ro檢測或分類。這一過程允許所述PSE檢測各對內(nèi)的IEEE PoE檢測特性，這是一些高功率ro的明顯特征。還有，圖5中的雙開關(guān)方案提供的PSE電路220具有不是經(jīng)由信號對組就是經(jīng)由備用對組為ro上電、并且在上電后添加其他對組的能力。如果ro經(jīng)由全部的四個導體對來上電，則開關(guān)240和280就使PSE 電路220與所述對組中的任何一個組斷開。例如，圖5中的開關(guān)控制電路260可以執(zhí)行開關(guān)控制過程，以便確定是否一個或兩個ro特性電路出現(xiàn)在經(jīng)由以太網(wǎng)電纜內(nèi)的四對導體連接到PSE電路220的PD中。如圖6和7所示例的，經(jīng)由四個導體對連接到PSE電路220上的PD300可以與單個H)特性電路302 (圖6)或與一對H)特性電路304和306 (圖7)關(guān)聯(lián)。各H)特性電路被構(gòu)造為為PSE電路220提供依從IEEE PoE標準的檢測特性。如果在由IEEE PoE標準規(guī)定的檢測測試期間，PSE電路220檢測到有效的H)特性值，即由IEEE PoE標準所指定的特性值，則連接到以太網(wǎng)電纜的PD300就被視為有效的H)并可以被供電。圖6中的單個H)特性電路302可以經(jīng)由包括兩個二極管電橋的標準ro 二極管網(wǎng)絡(luò)308連接到以太網(wǎng)電纜的兩個信號對和兩個備用對。通過比較，在圖7的ro布置內(nèi)，PD特性電路304經(jīng)由二極管電橋310連接到兩個信號對，而ro特性電路306則經(jīng)由二級管電橋320連接到兩個備用對。思科UPoE PD裝置是圖7中的布置的一個實例。開關(guān)控制電路260允許PSE電路220執(zhí)行檢測測試，從而檢測H)特性，以便確定PD300是否是具有一個或兩個特性電路的有效H)。如圖8所示出的，PSE電路220可以執(zhí)行一系列的檢測測試402、404和406，從而確定在各測試中的每個測試期間Η)300的檢測特性。在執(zhí)行第一檢測測試402之前，開關(guān)控制電路260打開開關(guān)240并關(guān)閉開關(guān)280，從而使PSE電路220只經(jīng)由備用對26和28來檢測Η)300 (圖2)。在開關(guān)240關(guān)閉并且開關(guān)280關(guān)閉時執(zhí)行第二檢測測試404，，從而只經(jīng)由信號對22和24檢測TO300。當開關(guān)240和280都打開時執(zhí)行第三檢測測試406，從而經(jīng)由所有的四對22、24、26和28來檢測Η)300。在PSE電路220中的數(shù)據(jù)處理電路可以分析所有的3個檢測測試402、404和406的結(jié)果，以便確定PD300何時是有效的ro裝置。特別地，如果在各測試402、404和406中檢測到相同的有效H)特性值，例如25k0hm，，則PSE電路220就可以假定其已經(jīng)檢測到與具有單個特性電路的H)的有效的四對連接(如圖6中的布置)。如果第一和第二檢測測試402和404檢測到相同的有效的I3D特性值，例如25k0hm,并且第三檢測測試406報告了等于在測試402和404中所檢測到的H)特性值的一半的H)特性值(例如12. 5k0hm),則PSE電路220就可以假設(shè)檢測到了兩個獨立的特性電路，其中一個連接到導體的信號對，另外一個連接到導體的備用對。這兩個特性電路并聯(lián)連接造成了第三次測試406的12. 5k0hm結(jié)果。這兩個特性電路可以與單個有效的PD300相關(guān)聯(lián)，該PD300連接到在以太網(wǎng)電纜內(nèi)的四個導體對(如圖7的布置)。可選地，在測試402、404和406中檢測到的兩個獨立的特性電路可以與ro關(guān)聯(lián)，該ro由兩個獨立的有效的ro單元組成一個連接到所述信號對，另外一個連接到所述備用對。如果第一檢測測試或者第二檢測測試報告了無效的ro特性，則第三檢測測試就可以被跳過。在這種情況下，PSE電路220就可以假定有效的ro沒有連接到以太網(wǎng)電纜的所有的四對上。然而，如果第一檢測測試402檢測到有效的H)特性值，但第二檢測測試404報告了無效的特性值，則PSE特性電路就可以假定有效的ro被連接到導體的備用對，而未連接到信號對。類似地，如果第一檢測測試402檢測到無效的ro特性值，但第二檢測測試404報告了有效的特性值，則PSE特性電路220就可以假定有效的ro連接到導體的信號對，而未連接到備用對。

本公開的PoE系統(tǒng)可以構(gòu)造為完全IEEE-依從的PSE，或其可以被構(gòu)造為與任何一個諸如圖1中LTPoE-h-TM系統(tǒng)的多個對綁在一起的高功率PoE系統(tǒng)交互操作，或者與諸如圖3中的UPoE系統(tǒng)的雙-PSE高功率PoE系統(tǒng)交互操作。以上的描述示例并描述了本發(fā)明的各方面。此外，本公開只顯示和描述了優(yōu)選的實施例，但是如以上所提出的，應該理解的是，本發(fā)明可以在各種其他的組合、修改和實施中使用，并且可以在如這里所表達的、與以上教導和/或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識相應的發(fā)明構(gòu)思的范圍內(nèi)進行變化或修改。上述實施例意圖進一步解釋實踐本發(fā)明的已知的最佳模式，并使本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員能夠以這些或其他實施例并通過由本發(fā)明的具體應用或使用所要求的各種修改來利用本發(fā)明。因此，這里的描述并不意圖將本發(fā)明限制在這里所公開的形式內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種經(jīng)由電纜向受電設(shè)備(PD)供電的系統(tǒng)，所述電纜具有第一和第二組雙絞線對，所述系統(tǒng)包括 供電設(shè)備(PSE)電路； 第一開關(guān)，用于將所述PSE電路耦合到所述第二組；和 開關(guān)控制電路，所述開關(guān)控制電路用于關(guān)閉所述第一開關(guān)，從而使所述PSE電路在只經(jīng)由所述第一組與所述ro連接時執(zhí)行規(guī)定操作，以及用于打開所述第一開關(guān)，從而使所述PES電路在經(jīng)由所述第一組和所述第二組與所述ro連接時執(zhí)行所述規(guī)定操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一開關(guān)被關(guān)閉，從而使所述PSE電路只經(jīng)由所述第一組檢測所述PD，并且所述第一開關(guān)被打開，從而使所述PSE電路經(jīng)由所述第一組和所述第二組檢測所述H)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一開關(guān)被關(guān)閉，從而使所述PSE電路只經(jīng)由所述第一組向所述ro供電，并且所述第一開關(guān)被打開，從而使所述PSE電路經(jīng)由所述第一組和所述第二組向所述ro供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一組包括在所述電纜內(nèi)的第一和第二對導體，并且所述第二組包括在所述電纜內(nèi)的第三和第四對導體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述PSE電路被構(gòu)造為經(jīng)由分別耦合到所述第一、第二、第三和第四對導體的第一、第二、第三和第四電源線中的至少一對電源線來供電。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一開關(guān)被構(gòu)造為將所述PSE電路耦合到所述第一、第二、第三和第四電源線中的一個。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一開關(guān)在檢測所述ro后但在向所述ro供電前打開，從而使所述ro經(jīng)由所述第一組執(zhí)行對所述ro的檢測，并且經(jīng)由所述第一組和所述第二組兩者向所述檢測到的ro供電。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一開關(guān)被關(guān)閉，從而使所述ro只經(jīng)由所述第一組來供電，并且在經(jīng)由所述第一組供電后，所述第一開關(guān)被打開，從而使所述ro經(jīng)由所述第一組和所述第二組兩者供電。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于將所述PSE電路耦合到所述第一組的第二開關(guān)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一開關(guān)被打開并且所述第二開關(guān)被關(guān)閉，從而使所述PSE只經(jīng)由所述第二組來檢測所述H)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一開關(guān)被打開，以及所述第二開關(guān)被關(guān)閉，從而使所述PSE只經(jīng)由所述第二組來向所述ro供電。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)都被打開，從而使所述PSE經(jīng)由所述第一組和所述第二組兩者來檢測所述H)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)都被打開，從而使所述PSE經(jīng)由所述第一組和所述第二組兩者來向所述ro供電。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)被控制，從而使所述PSE電路能夠執(zhí)行一系列的檢測操作，以便將與單個ro特征電路關(guān)聯(lián)的ro以及與一對ro特征電路關(guān)聯(lián)的ro區(qū)別開。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)被控制使得所述PSE電路執(zhí)行一系列的檢測操作，以便確定有效ro是否耦合到所述第一組和所述第二組兩者。
16.在具有電纜的以太網(wǎng)供電(PoE)系統(tǒng)內(nèi)，所述電纜具有第一和第二組雙絞線對，并且PSE電路經(jīng)由第一開關(guān)耦合到所述第二組且經(jīng)由第二開關(guān)耦合到所述第一組，控制所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)的方法包括以下步驟 打開所述第一開關(guān)和關(guān)閉所述第二開關(guān)，以執(zhí)行經(jīng)由所述第二組來檢測ro的第一檢測操作； 關(guān)閉所述第一開關(guān)和打開所述第二開關(guān)，以執(zhí)行經(jīng)由所述第一組來檢測所述ro的第二檢測操作； 打開所述第一開關(guān)和打開所述第二開關(guān)，以執(zhí)行經(jīng)由所述第一組和所述第二組兩者來檢測所述ro的第三檢測操作。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，如果所述ro的有效特征值在所述第一、第二和第三檢測操作中的每個操作期間被檢測到，所述ro被認為是連接到所述第一和第二組兩者并與單個特征電路關(guān)聯(lián)的有效ro。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，如果所述ro的有效特征值在所述第一和第二檢測操作中的每個操作期間被檢測到，并且所述有效特征值的一半在所述第三檢測操作期間被檢測到，所述ro被認為與一對特征電路相關(guān)聯(lián)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種以太網(wǎng)供電系統(tǒng)中的導體對切換和一種經(jīng)由電纜向受電設(shè)備(PD)供電的技術(shù)，所述電纜具有第一和第二組雙絞線對，諸如信號對和備用對，供電設(shè)備(PSE)電路經(jīng)由第一開關(guān)被耦合到所述第二組，例如所述備用對。開關(guān)控制電路關(guān)閉所述第一開關(guān)，使得所述PSE電路在只經(jīng)由所述第一組，例如所述信號對與所述PD連接時執(zhí)行規(guī)定操作，以及所述開關(guān)控制電路打開所述第一開關(guān)，以使所述PSE電路在經(jīng)由所述第一組和所述第二組與所述PD連接時執(zhí)行所述規(guī)定操作。
文檔編號H02J9/04GK103066683SQ20121041047
公開日2013年4月24日 申請日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者戴維·麥克萊恩·杜維利, 杰弗里·林恩·希斯 申請人:凌力爾特有限公司