本發(fā)明涉及電力分配系統(tǒng)，包括用于提供電力的電力提供設(shè)備以及要由電力提供設(shè)備供電的諸如照明器之類的受電設(shè)備。本發(fā)明還涉及電力提供設(shè)備、受電設(shè)備、以及用于在電力分配系統(tǒng)內(nèi)分配電力的電力分配方法和計算機(jī)程序產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

根據(jù)以太網(wǎng)供電（PoE）電氣電子工程師協(xié)會（IEEE）標(biāo)準(zhǔn)802.3af/at，通過電源儀器（PSE）經(jīng)由以太網(wǎng)線纜為受電設(shè)備（PD）供電。PSE例如是開關(guān)，并且PD例如是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）相機(jī)、IP電話、無線接入點、照明器、傳感器、風(fēng)扇等。依照標(biāo)準(zhǔn)，PSE能夠確定線纜是斷開連接、連接到非PoE設(shè)備，還是連接到PoE兼容PD。這是在三個階段（其在空閑狀態(tài)之后）中完成的：檢測階段、分類階段、以及雙事件（2-event）分類；在此之后，為PD供電（在操作狀態(tài)中）。

在檢測階段中，PSE檢測PD是否連接。在檢測階段期間，PoE兼容PD將使用電容器（50nF - 120nF）和電阻器（25kΩ；僅在檢測階段期間存在）提供有效的檢測簽名。作為示例，PSE可以應(yīng)用2.8V到10V范圍中的兩個電壓并且測量對應(yīng)的電流以確定簽名電阻器的存在。還允許其它方法，諸如源電流。在分類階段期間，PSE和PD被區(qū)分為遵從IEEE 802.3af電力水平（12.95W）的類型1或者遵從IEEE 802.3at電力水平（25.5W）的類型2。附加地，802.3at標(biāo)準(zhǔn)提供確定電力分類的不同方法。類型2 PSE具有以下選項：通過執(zhí)行雙事件分類（層1）或通過與PD通信（層2）來獲取PD電力分類。同時，類型2 PD必須能夠標(biāo)識類型2 PSE并且通過層1和2通信。作為雙事件分類的部分，PSE向PD提供15.5V與20.5V之間的固定電壓。

在確定PD被連接（以及可選的電力分類）之后，PSE為PD供電直到PD不再使用電力。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：如果PD要求很少的電力甚至不需要電力（諸如在待機(jī)模式中），則PD必須生成維持電力簽名（MPS）。根據(jù)IEEE802.3at，MPS包括兩個分量，AC MPS分量和DC MPS分量。PSE應(yīng)當(dāng)監(jiān)控DC MPS分量、AC MPS分量或二者。當(dāng)在電力接口處檢測到等于或小于27kΩ的AC阻抗時，AC MPS分量存在。DC MPS要求PD汲取至少10mA，持續(xù)60ms的最小時段。最小脫落（drop out）時段是300ms（可能不脫落）并且最大脫落時段是400ms（必須脫落）。

如果PSE沒有檢測到MPS，則PSE可以斷開到PD的電力。這防止PSE向已經(jīng)斷開的端口提供電力，其可以繼而防止觸摸這樣的端口（或連接到該端口的線纜）的人被電擊中。作為另一示例，這可以防止對連接到電力被供應(yīng)至其的PSE的端口的非PoE設(shè)備的損壞。

當(dāng)前的討論正提出針對所有類型的負(fù)載而使用PoE標(biāo)準(zhǔn)，比如照明儀器（傳感器、開關(guān)、光源等）或者娛樂器具，比如有源揚(yáng)聲器、互聯(lián)網(wǎng)廣播、DVD播放器、機(jī)頂盒以及甚至TV機(jī)。然后需要支持較高電力水平（諸如每Cat5/6連接高達(dá)60W或更多的水平）的將來的標(biāo)準(zhǔn)。這樣的討論不僅與PoE有關(guān)地進(jìn)行，而且還涉及其它（類似）標(biāo)準(zhǔn)，諸如出現(xiàn)聯(lián)盟占據(jù)空間標(biāo)準(zhǔn)（Emerge Alliance Occupied Space Standard）或USB電力遞送標(biāo)準(zhǔn)。連同通過這樣的電力分配系統(tǒng)供電的較高的電力設(shè)備的這種發(fā)展一起，還存在通過這些系統(tǒng)供電的設(shè)備數(shù)目增加的發(fā)展。因此，存在開發(fā)具有增加的電效率的電力分配系統(tǒng)的需要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的是提供一種具有增加的電效率的電力分配系統(tǒng)。尤其是在待機(jī)模式中，能量在許多電力分配系統(tǒng)中“被浪費(fèi)”以便創(chuàng)建保活型信號。對于PoE，當(dāng)PD在其中原本（幾乎）不消耗電能量的模式（例如待機(jī)模式）中操作時，IEEE802.3af/at標(biāo)準(zhǔn)例如要求PD對電能量的消耗以創(chuàng)建MPS。盡管僅需要周期性地生成MPS，但是其引起大概最小100mW的電力消耗。在本發(fā)明的第一方面中，提供一種電力分配系統(tǒng)，該電力分配系統(tǒng)包括：電力提供設(shè)備、受電設(shè)備和電氣導(dǎo)體。電力提供設(shè)備布置用于提供電力。受電設(shè)備布置用于可分離地電氣耦合到電力提供設(shè)備。其包括負(fù)載，諸如照明設(shè)備，并且還布置用于由電力提供設(shè)備供電。電氣導(dǎo)體布置用于將電力提供設(shè)備可分離地電氣耦合到受電設(shè)備。其還布置用于將電力從電力提供設(shè)備傳遞到受電設(shè)備。

在電力分配系統(tǒng)中，電力提供設(shè)備還布置用于感測從電力提供設(shè)備到受電設(shè)備的電流，并且用于在至少周期性地感測到等于或大于最小電流的電流時提供電力。從電力提供設(shè)備流向受電設(shè)備的這種電流可以是例如MPS或者另一類型的脈沖或?；钚盘枴?/p>

在電力分配系統(tǒng)中，受電設(shè)備還布置用于在其中負(fù)載至少在部分時間汲取比最小電流小的電流的待機(jī)模式和其中負(fù)載至少在部分時間汲取等于或大于最小電流的電流的操作模式中操作。當(dāng)處于待機(jī)模式中時，受電設(shè)備不汲取用于使電力提供設(shè)備維持為受電設(shè)備供電的充足電力。

在電力分配系統(tǒng)中，受電設(shè)備還包括可控開關(guān)和脈沖發(fā)生器電路。可控開關(guān)布置用于從電力提供設(shè)備電氣解耦受電設(shè)備的至少部分。脈沖發(fā)生器電路布置用于當(dāng)受電設(shè)備操作于待機(jī)模式中時，通過至少控制可控開關(guān)，在預(yù)確定的時間段內(nèi)并且以預(yù)確定的頻率從電力提供設(shè)備汲取與最小電流相等或者比最小電流大的脈沖電流。當(dāng)受電設(shè)備通過脈沖發(fā)生器電路周期性地汲取比最小電流大或與最小電流相等的電流時，電力提供設(shè)備將保持提供電力。然而，當(dāng)汲取少量電力時，作為被供電的部分的電氣組件可能濾掉脈沖、改變其形狀等，由此防止電力提供設(shè)備感測到電流并且由此防止電力提供設(shè)備保持向受電設(shè)備提供電力。通過控制可控開關(guān)，可以以允許受電設(shè)備更為能量高效地操作的方式生成脈沖。作為第一示例，在PoE兼容PD中，當(dāng)生成脈沖時，可控開關(guān)可以解耦大容量電容器，從而防止該組件濾掉脈沖。這允許例如縮短脈沖。作為另一示例，通過經(jīng)由可控開關(guān)從電力提供設(shè)備解耦負(fù)載，更有效地使用在生成脈沖時所消耗的能量（例如，沒有能量存儲在負(fù)載中的有源組件中，其中在待機(jī)模式中這“被浪費(fèi)”）。

在根據(jù)本發(fā)明的電力分配系統(tǒng)的實施例中，受電設(shè)備的脈沖發(fā)生器電路包括：電阻器、脈沖發(fā)生器開關(guān)和控制器。電阻器布置用于消耗脈沖電流。脈沖發(fā)生器開關(guān)放置成與電阻器串聯(lián)?？刂破鞑贾糜糜诳刂泼}沖發(fā)生器開關(guān)和可控開關(guān)，并且還布置用于在其中脈沖發(fā)生器開關(guān)接通且可控開關(guān)關(guān)斷以用于消耗脈沖電流的脈沖生成模式與其中脈沖發(fā)生器開關(guān)關(guān)斷且可控開關(guān)接通的非脈沖生成模式之間循環(huán)。在該實施例中，脈沖電流(諸如MPS)被電阻器消耗，并且可控開關(guān)解耦受電設(shè)備的至少部分，諸如大容量電容器。

在根據(jù)本發(fā)明的電力分配系統(tǒng)的另一實施例中，受電設(shè)備的脈沖發(fā)生器電路包括：緩沖電容器和控制器。緩沖電容器布置用于存儲在可控開關(guān)接通時從電力提供設(shè)備接收的電能量?？刂破鞑贾糜糜诳刂瓶煽亻_關(guān)，并且還布置用于在其中可控開關(guān)接通且緩沖電容器充電的脈沖生成模式與其中可控開關(guān)關(guān)斷且存儲在緩沖電容器中的電能量被消耗的非脈沖生成模式之間循環(huán)。

在根據(jù)本發(fā)明的電力分配系統(tǒng)的又一實施例中，受電設(shè)備包括電力轉(zhuǎn)換器并且受電設(shè)備的脈沖發(fā)生器電路包括控制器。控制器布置用于控制電力轉(zhuǎn)換器和可控開關(guān)，并且控制器還布置用于在其中可控開關(guān)接通且電力轉(zhuǎn)換器的存儲組件充電的非脈沖生成模式與其中可控開關(guān)關(guān)斷且存儲在電力轉(zhuǎn)換器的存儲組件中的電能量被消耗的脈沖生成模式之間循環(huán)?？蛇x地，電力轉(zhuǎn)換器可以被控制在受控輸入電流模式中。

在根據(jù)本發(fā)明的電力分配系統(tǒng)的另外實施例中，受電設(shè)備包括脈沖變壓器并且受電設(shè)備的脈沖發(fā)生器電路包括控制器?？刂破鞑贾糜糜诳刂泼}沖變壓器和可控開關(guān)，并且控制器還布置用于在其中脈沖變壓器的初級繞組中生成初級電流的脈沖生成模式與非脈沖生成模式之間循環(huán)。在該實施例中，在脈沖生成模式中在脈沖變壓器的初級繞組中生成的初級電流被變換成脈沖變壓器的次級繞組中的次級電流，次級電流等于或大于最小電流；并且脈沖變壓器的次級繞組電氣耦合到具有電力提供設(shè)備的閉合電流回路，其中可控開關(guān)布置用于使脈沖變壓器的初級繞組在非脈沖生成模式中短路?？蛇x地，受電設(shè)備還包括布置用于感測從電力提供設(shè)備到受電設(shè)備的電流的電流傳感器，并且控制器還布置用于基于所感測的電流來調(diào)節(jié)脈沖變壓器的注射電流的幅度。

在根據(jù)本發(fā)明的電力分配系統(tǒng)的特別有利的實施例中，預(yù)確定的時間段等于或小于5ms，并且預(yù)確定的頻率為每400ms至少一個脈沖，并且其中最小電流為20mA或更小，優(yōu)選地10mA。應(yīng)用于PoE電力分配系統(tǒng)的該實施例允許減少作為MPS的部分被消耗的電能量。

在根據(jù)本發(fā)明的電力分配系統(tǒng)的各種實施例中，電力提供設(shè)備是如在以太網(wǎng)供電標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的電源儀器，和/或電氣導(dǎo)體是以太網(wǎng)線纜和/或受電設(shè)備是如在以太網(wǎng)供電標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的受電設(shè)備，可選地其中脈沖發(fā)生器電路是包括在受電設(shè)備中的物理接口芯片或芯片組的部分。

在根據(jù)本發(fā)明的電力分配系統(tǒng)的實施例中，如在以太網(wǎng)供電標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的受電設(shè)備包括隔離開關(guān)，其中可控開關(guān)是隔離開關(guān)。因為根據(jù)PoE標(biāo)準(zhǔn)的PD要求存在隔離開關(guān)，所以該開關(guān)可以用作可控開關(guān)，由此節(jié)省對于附加組件的需要。

在本發(fā)明的第二方面中，提供了一種電力提供設(shè)備，該電力提供設(shè)備布置成使用在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中。

在本發(fā)明的第三方面中，提供一種受電設(shè)備，該受電設(shè)備布置成使用在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中。

在本發(fā)明的第四方面中，提供了用于生成電氣耦合到電力提供設(shè)備的受電設(shè)備中的電流脈沖的方法。在根據(jù)本發(fā)明的第一方法中，方法包括以下步驟：從電力提供設(shè)備電氣解耦受電設(shè)備的至少部分；以及消耗從電力提供設(shè)備接收的電能量。在根據(jù)本發(fā)明的第二方法中，方法包括以下步驟：將從電力提供設(shè)備接收的電能量存儲在存儲組件，從電力提供設(shè)備電氣解耦受電設(shè)備的至少部分；以及消耗存儲在存儲組件中的電能量。

在本發(fā)明的第五方面中，提供一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，該計算機(jī)程序產(chǎn)品布置用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的任何方法的步驟。

應(yīng)當(dāng)理解到，權(quán)利要求1的電力分配系統(tǒng)、權(quán)利要求14的電力提供設(shè)備、權(quán)利要求15的受電設(shè)備、以及權(quán)利要求16和17的方法具有相同和/或相似的優(yōu)選實施例，特別地如在從屬權(quán)利要求中所定義的。

應(yīng)當(dāng)理解到，本發(fā)明的優(yōu)選實施例也可以是從屬權(quán)利要求與相應(yīng)的獨(dú)立權(quán)利要求的任何組合。

本發(fā)明的這些和其它方面將從以下描述的實施例顯而易見并且將參照以下描述的實施例進(jìn)行闡述。

附圖說明

在這些圖中：

圖1示意性且示例性示出電力分配系統(tǒng)的實施例，

圖2示意性且示例性示出用于照明應(yīng)用的電力分配系統(tǒng)的實施例，

圖3示意性且示例性示出用于照明應(yīng)用的受電設(shè)備的實施例，

圖4示意性且示例性示出具有濾波元件（C_BULK, C_PD, C_PSE）和線纜阻抗（電阻和電感值）的簡化PSE/PD示意圖，

圖5示意性且示例性示出LT-spice仿真，其示出具有在PD接口之后生成的10mA的75ms脈沖和2ms脈沖的通過RSENSE的電流，

圖6示意性且示例性示出根據(jù)本發(fā)明的包括電阻器和開關(guān)的受電設(shè)備的實施例，

圖7示意性且示例性示出根據(jù)本發(fā)明的包括磁場存儲組件的受電設(shè)備的實施例，

圖8示意性且示例性示出根據(jù)本發(fā)明的包括電阻器/電容器串聯(lián)的受電設(shè)備的實施例，

圖9A和9B各自示意性且示例性示出根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例，

圖10示意性且示例性示出根據(jù)IEEE 802.3af/at的從PSE側(cè)的MPS時序的概覽，

圖11示意性且示例性示出根據(jù)IEEE 802.3af/at的從PD側(cè)的MPS時序的概覽，

圖12示意性且示例性示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的從PSE側(cè)的MPS時序的概覽；以及

圖13示意性且示例性示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的從PD側(cè)的MPS時序的概覽。

具體實施方式

IEEE 802.3af/at標(biāo)準(zhǔn)定義了允許經(jīng)由雙絞線以太網(wǎng)線纜分配電力和數(shù)據(jù)的電力和數(shù)據(jù)分配系統(tǒng)。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，電氣消費(fèi)品可以連接到開關(guān)以用于從開關(guān)接收電力并且用于交換數(shù)據(jù)，其中開關(guān)包括若干端口，并且其中每一個端口可以連接到單個電氣消費(fèi)品。以太網(wǎng)是用于局域網(wǎng)（LAN）的計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的家族。以太網(wǎng)在1980年商業(yè)上引入并且在1985年由IEEE標(biāo)準(zhǔn)化為IEEE 802.3。以太網(wǎng)已經(jīng)極大地替換競爭性的有線LAN技術(shù)。以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)包括供以太網(wǎng)使用的開放系統(tǒng)互連（OSI）物理層的若干布線和信令變體。原始的10BASE5以太網(wǎng)使用同軸線纜作為共享介質(zhì)。隨后，同軸線纜被雙絞線和光纖鏈路與集線器或開關(guān)的集合而替換。

10BASE-T以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)僅設(shè)計用于點對點鏈路，并且所有終端構(gòu)建到以太網(wǎng)設(shè)備中。更高速度的連接使用初始的自動協(xié)商以就速度、半雙工和全雙工以及主/從進(jìn)行協(xié)商。這種自動協(xié)商是基于與10BASE-T設(shè)備所使用的用以檢測到另一設(shè)備的連接的存在的那些脈沖類似的脈沖。當(dāng)自動協(xié)商已經(jīng)完成時，設(shè)備在沒有數(shù)據(jù)發(fā)送時僅發(fā)送空閑字節(jié)，以保持鏈路繼續(xù)。

PoE是現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)（IEEE 802.3.af和IEEE 802.3.at），其允許PoE供給通過其標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)線纜連接向已分離的網(wǎng)絡(luò)化電氣消費(fèi)品（比如路由器、開關(guān)、打印機(jī)排存器，等）提供電能量。此處，實際的標(biāo)準(zhǔn)化將支持每Cat5連接甚至在50W以上的電力水平。當(dāng)前，討論正提出針對所有類型的低電力消費(fèi)品而使用相同標(biāo)準(zhǔn)，比如照明儀器（傳感器、開關(guān)、光源）或者娛樂器具，比如有源揚(yáng)聲器、互聯(lián)網(wǎng)廣播、數(shù)字通用盤（DVD）播放器、機(jī)頂盒以及甚至電視（TV）機(jī)。PoE電話和PoE供電控制設(shè)備變得在辦公室中已經(jīng)常見。

圖1示出基于PoE的照明系統(tǒng)的常規(guī)架構(gòu)，其具有帶多個PoE啟用輸出端口12的中央電力供應(yīng)設(shè)備（例如，電源儀器（PSE））1。對于每一個負(fù)載設(shè)備2，輸出端口12之一通過Cat5/6線纜3而與連接器獲得連接。在圖1的示例中，負(fù)載設(shè)備2是并入光源26和PD控制器/驅(qū)動器20的PoE燈。其它負(fù)載設(shè)備還可以包括風(fēng)扇、傳感器或用戶接口設(shè)備，比如顯示器或開關(guān)面板。供應(yīng)設(shè)備1包括PSU控制器10，其針對每一個單獨(dú)的輸出端口12控制所供應(yīng)的電壓并且監(jiān)控相對于每一個負(fù)載設(shè)備中的PD控制器20所信令的電力請求的過流。

圖2示意性且示例性示出用于照明應(yīng)用的電力分配系統(tǒng)100的實施例，包括用于向受電設(shè)備2,3和4源送電力的電源設(shè)備1。電源設(shè)備1包括受電設(shè)備2,3和4經(jīng)由以太網(wǎng)線纜13連接至其的若干端口12，以太網(wǎng)線纜適配成連同數(shù)據(jù)一起傳達(dá)所源送的電力。電源設(shè)備1經(jīng)由可以直接連接到市電出口（在圖中未示出）的電氣連接15接收輸入電力，并且數(shù)據(jù)可以經(jīng)由另一以太網(wǎng)線纜14而從另一設(shè)備（在圖中未示出）接收，例如開關(guān)。電力供應(yīng)單元11所接收的電力生成要經(jīng)由電力設(shè)備管理器18源送到受電設(shè)備2,3和5的電力。在經(jīng)由電力設(shè)備管理器18發(fā)送給相應(yīng)的受電設(shè)備2,3或4之前，數(shù)據(jù)可以由網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理器19處理。

此處，受電設(shè)備2,3和4包括照明器2、切換元件3和存在傳感器4。這些可以適配成使得在切換元件3已經(jīng)由人致動和/或已經(jīng)由存在傳感器4檢測到人的存在之后，切換元件3和/或存在傳感器4經(jīng)由開關(guān)1向照明器2發(fā)送調(diào)光命令。

在圖3中示意性且示例性地詳細(xì)示出了照明器2。照明器2包括電氣負(fù)載26，在該實施例中為發(fā)光二極管（LED）。照明器2包括電氣負(fù)載電力提供單元102，其用于從電源單元1所源送的電力生成電氣負(fù)載電力并且用于將電氣負(fù)載電力提供給電氣負(fù)載8。以太網(wǎng)線纜13連接到照明器2的插孔20。連同數(shù)據(jù)一起傳達(dá)的電力經(jīng)由電力-數(shù)據(jù)路徑250而提供給電力-數(shù)據(jù)分離器210。電力-數(shù)據(jù)分離器210分離由以太網(wǎng)線纜13傳達(dá)的電力和數(shù)據(jù)。所分離的數(shù)據(jù)然后進(jìn)一步經(jīng)由數(shù)據(jù)路徑255傳達(dá)，并且所分離的電力進(jìn)一步經(jīng)由電力路徑251傳達(dá)。電力-數(shù)據(jù)分離器210包括例如用于分離電力和數(shù)據(jù)信號的磁性電路。

照明器2還包括用于標(biāo)識PoE系統(tǒng)中的照明器2（并且可選地用于與開關(guān)1協(xié)商電力等級）的受電設(shè)備控制器211。電氣負(fù)載電力提供單元102包括電氣負(fù)載驅(qū)動器212，其用于從電源設(shè)備1所源送的電力（其由電氣負(fù)載驅(qū)動器212經(jīng)由受電設(shè)備控制器211接收）生成電氣負(fù)載電力并且用于將電氣負(fù)載電力提供給LED 26（以及可選地電氣負(fù)載電力控制器213，其用于確定電氣負(fù)載電力的電力水平使得由受電設(shè)備2從電源設(shè)備1所汲取的輸入電流在預(yù)定義的上限輸入電流閾值（例如，由PoE標(biāo)準(zhǔn)802.3at針對電力等級4定義的0.6A）以下最大化，并且用于經(jīng)由控制信號路徑254將指示所確定的電力水平的電力控制信號發(fā)送給電氣負(fù)載驅(qū)動器212）。電氣負(fù)載驅(qū)動器212適配成依照從電氣負(fù)載電力控制器213所接收的電力控制信號從所源送的電力生成電氣負(fù)載電力。經(jīng)由電氣負(fù)載電力路徑253將電氣負(fù)載電力從電氣負(fù)載驅(qū)動器212提供給LED 26。電氣負(fù)載驅(qū)動器212適配成通過生成用于驅(qū)動LED 26的對應(yīng)電氣負(fù)載驅(qū)動電流來生成電氣負(fù)載電力。電氣負(fù)載電力提供單元102，特別地電氣負(fù)載電力控制器213或電氣負(fù)載驅(qū)動器212，可以適配成對控制信號進(jìn)行低通濾波處理。

PoE標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.3at是具有大量安全規(guī)定的非常保守的標(biāo)準(zhǔn)。其被設(shè)計成以CAT3（種類3）、CAT5（種類5）和CAT6（種類6）線纜和以太網(wǎng)正在被全球地使用的大約每個可設(shè)想到的方式進(jìn)行工作。這向標(biāo)準(zhǔn)中承載了大量歷史和后向兼容性并且還允許支持非?！吧願W的”使用情景。這些包括例如與CAT3線纜的兼容性（其實際上至少10年不再使用）、與基于AC的舊的斷開檢測方案的后向兼容、以及與交叉線纜的兼容性（其實際上至少5年在端節(jié)點連接中無關(guān)緊要）。

在引入用于照明設(shè)備的PoE的情況下，其在計算方面比大多數(shù)其它PD（諸如接入點和指向-傾斜-縮放（point-tilt-zoom）相機(jī)）簡單得多。照明設(shè)備還具有大時段的“關(guān)斷”時間，其中所要求的電力非常低。設(shè)備必須僅能夠維持以太網(wǎng)鏈路并且可能地為低電力傳感器供電。隨著IEEE 802.3az和現(xiàn)代物理接口（例如集成到單個微控制器中）的最新引入，針對少于100mW而維持以太網(wǎng)鏈路成為可能。通過將MPS脈沖的寬度減少至例如每355ms中的5ms，可以增加能量效率。然而，當(dāng)從PD側(cè)的電容器汲取這樣的短脈沖時，它們對于PSE側(cè)的電流感測機(jī)構(gòu)是不可見的。該問題存在于在線纜（以及一些其它組件）的阻抗與PD接口（參見圖1）組合之后定位的較大C_BULK電容器中。

在圖4中，示出具有濾波元件（C_BULK, C_PD, C_PSE）和線纜阻抗（電阻和電感值）的簡化PSE/PD示意圖。PSE通過感測電阻器（R_SENSE）感測從PSE（經(jīng)由PSE的端口之一）流到PD的電流。PSE具有電容器（C_PSE）。PSE具有控制PD所連接到的端口的開關(guān)（Q_PSE）。PD通過包括兩個雙絞線的以太網(wǎng)線纜連接到PSE。在PD側(cè)上，存在兩個二極管橋以確保將正確極性提供給負(fù)載（例如，照明器）。PD包括電容器（C_PD）和大容量電容器（C_BULK）?？煽亻_關(guān)（Q_PD），諸如隔離開關(guān)，可以從PSE解耦負(fù)載（和C_BULK）。

仿真確認(rèn)（參見圖5）利用典型的PD大容量電容器，諸如220μF的電容器，MPS脈沖幾乎在PSE感測電阻器處不可見。在本發(fā)明的一個實施例中，這通過在脈沖MPS操作期間禁用大容量電容器的效果而克服?？梢酝ㄟ^在PD接口之前汲取MPS脈沖電流并且通過在MPS電流被汲取的短間隔期間關(guān)斷PD內(nèi)部開關(guān)QPD來實現(xiàn)這一點。這將導(dǎo)致通過R_SENSE的正確的電流波形而同時對PD設(shè)備具有最小效果。具有PD開關(guān)和MPS電流電阻器的聯(lián)合控制的控制器是該解決方案的第一實施例的部分。作為示例，功能性可以集成到PD接口芯片中，但是其也可以在芯片外部實現(xiàn)。

圖6示出根據(jù)本發(fā)明的包括電阻器和開關(guān)的PD的實施例。V+/V-是電氣耦合到以太網(wǎng)線纜接口的輸入（例如，經(jīng)由提供正確極性的二極管全橋）。脈沖發(fā)生器電路包括：控制塊（CONTROL）、開關(guān)和電阻器（R_MPS）。控制塊被布置用于控制被放置成通過V+/V-輸入與電阻器串聯(lián)的開關(guān)。通過打開開關(guān)，電流流過R_MPS以創(chuàng)建MPS?？刂茐K還布置成控制Q_PD。通過在汲取MPS電流時同時關(guān)斷Q_PD，從脈沖發(fā)生器電路和PSE電氣解耦C_BULK。

通過在PD接口之前汲取MPS脈沖電流，而同時關(guān)斷PD開關(guān)以禁用典型地位于PD接口之后的大容量電容器的濾波效果。這防止MPS被C_BULK濾掉而引起MPS沒有被PSE檢測到并且PSE關(guān)斷到PD所連接至的端口的電力。

可控開關(guān)（Q_PD）可以是PoE兼容PD中的隔離開關(guān)或者單獨(dú)的開關(guān)，例如僅斷開一個或多個電容器（例如大容量電容器）的開關(guān)。隔離開關(guān)是所有PoE兼容PD的部分并且在檢測和分類階段期間或者在電力損失期間從物理接口斷開PD的返回側(cè)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，還要求PD在42V或更高的PI電壓水平處接通隔離開關(guān)，并且在30V或更低的物理接口電壓水平處關(guān)斷隔離開關(guān)。在PD電路輸出連接到180μF或更大的大容量電容器的情況下，PD必須在啟動期間主動地將電流限制到350mA或更少。

在圖7中示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括磁場存儲組件的PD。在該示例中，與主電流回路串聯(lián)的脈沖變壓器用于注射具有期望的MPS脈沖波形的額外電流。此處，隔離開關(guān)在生成MPS時是導(dǎo)通的。脈沖發(fā)生器生成脈沖變壓器的初級繞組中的初級電流。這被變換成作為（至少）最小電流的次級電流，從而允許在PSE側(cè)看到從PSE到PD的電流。為了將電流脈沖傳導(dǎo)到PSE，脈沖變壓器在次級繞組上連接到至PSE的閉合電流回路。來自V-的電流通過C_BULK（當(dāng)Q_PD打開時）流過隔離開關(guān)并且朝向V+；次級繞組串聯(lián)地放置在該回路中的任何地方。

因為脈沖變壓器將MPS電流回路與脈沖發(fā)生器隔離，所以其可以實現(xiàn)在各種不同電路中。作為示例，可以使用電容器，其向變壓器的初級繞組放電。在該實施例中，控制塊可以控制可控開關(guān)，當(dāng)變壓器的初級繞組中沒有生成MPS時該可控開關(guān)使初級繞組短路以便保持變壓器的次級繞組之上的壓降，因為這將減小PD處的電壓。

圖8示出使用PD電阻器/電容器串聯(lián)的實施例。為了生成脈沖，簡單電阻器可以用于汲取期望的電流，但是還有V+與V-之間的電阻器/電容器串聯(lián)連接。

在本發(fā)明的任何實施例中，對MPS的特性做出的改變可以限于MPS的持續(xù)時間（以及可選地周期）。作為示例，電力提供設(shè)備（例如PSE）將保持提供電力而沒有感測到從電力提供設(shè)備到受電設(shè)備的電流（例如MPS）的最大時間與當(dāng)前IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)（參見表格1）中的相同。從安全角度來看，這可以是有益的。

表1 當(dāng)前PoE標(biāo)準(zhǔn)與根據(jù)本發(fā)明的實施例的比較。

在表1中，在當(dāng)前IEEE 802.3af/at標(biāo)準(zhǔn)的MPS時序和電流值與根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中可以使用的MPS值之間做出比較。I_HOLD(max)是PSE側(cè)的MPS的最大電流，而I_{PORT_MPS}是由PD生成的電流；T_MPS是MPS的持續(xù)時間；T_MPDO(min)是MPS脈沖之間的最小時間，并且T_MPDO(max)是MPS脈沖之間所允許的最大時間。所有這些值僅僅用于說明性目的。

可能的是，確保實現(xiàn)本發(fā)明的PSE和PD與不實現(xiàn)本發(fā)明的PSE和PD之間的后向兼容性，如在表2中所示。

表2 支持根據(jù)IEEE 82.3af/at的MPS或者根據(jù)本發(fā)明的實施例的較短MPS的PD與PSE之間的兼容性。

圖9A和9B各自示意性且示例性示出根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例。圖9A示出用于生成電氣耦合到電力提供設(shè)備的受電設(shè)備中的電流脈沖的方法，方法包括從電力提供設(shè)備電氣解耦受電設(shè)備的至少部分的第一步驟（900）；以及消耗從電力提供設(shè)備所接收的電能量的第二步驟（902）。

圖9B示出了用于生成電氣耦合到電力提供設(shè)備的受電設(shè)備中的電流脈沖的方法，方法包括將從電力提供設(shè)備所接收的電能量存儲在存儲組件中的第一步驟（910）；從電力提供設(shè)備電氣解耦受電設(shè)備的至少部分的第二步驟（912）；以及消耗存儲在存儲組件中的電能量的第三步驟（914）。

圖10、圖11、圖12和圖13各自示出分別從根據(jù)IEEE 802.3af/at標(biāo)準(zhǔn)的PSE和PD的角度以及從如可以實現(xiàn)在依照本發(fā)明的實施例的系統(tǒng)中的PSE和PD的角度的MPS時序的示例。在PSE側(cè)，必須感測到的為了維持端口上的電力的最小電流I_HOLD(min)是5mA并且最大I_HOLD(max)是10mA。該MPS必須在60ms內(nèi)感測并且每個脈沖之間不能多于300ms到400ms。在PD側(cè)，例如通過持續(xù)75ms的10mA脈沖生成MPS，并且接著是其中不使用電流（或電流少于10mA）的250ms的時段。在PoE系統(tǒng)中提供典型電壓的情況下，該MPS可能要求131mW的電能量。

當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用于PSE時，PSE可以更改成在檢測到5ms長的脈沖時維持端口上的電力。MPS的最小電流可以設(shè)置成5mA到10mA并且最大值設(shè)置成10mA到20mA。在每個MPS之后，在355ms到400ms內(nèi)不需要任何電流。在PD側(cè)，通過在7ms內(nèi)消耗10到20mA，接著是其中（實際上）不消耗能量的318ms的時段而生成MPS。

與MPS時序、最大和最小電流等相關(guān)地提供的示例僅僅用于說明目的并且絕不限制本發(fā)明的范圍。

盡管在以上描述的實施例中照明器所包括的電氣負(fù)載是發(fā)光二極管（LED），但是在另一實施例中，電氣負(fù)載可以是有機(jī)發(fā)光二極管（OLED、激光器、鹵素?zé)舻取?/p>

通過研究附圖、公開內(nèi)容和隨附權(quán)利要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實踐要求保護(hù)的發(fā)明時，可以理解和實現(xiàn)對所公開的實施例的其它變型。

在權(quán)利要求中，詞語“包括”不排除其它元件或步驟，并且不定冠詞“一”或“一個”不排除多個。

單個的單元或設(shè)備可以履行在權(quán)利要求中記載的若干項的功能。在相互不同的從屬權(quán)利要求中記載某些措施的僅有事實不指示這些措施的組合不能用于獲利。

由一個或若干單元或設(shè)備執(zhí)行的確定（比如電氣負(fù)載電力的電力水平的確定）、協(xié)商進(jìn)程等可以由任何其它數(shù)目的單元或設(shè)備來執(zhí)行。依照用于向電力分配系統(tǒng)內(nèi)的受電設(shè)備的電氣負(fù)載提供電氣負(fù)載電力的方法的進(jìn)程和/或受電設(shè)備的控制可以實現(xiàn)為計算機(jī)程序的程序代碼構(gòu)件和/或?qū)Ｓ糜布?/p>

計算機(jī)程序可以存儲/分布在適當(dāng)介質(zhì)上，諸如光學(xué)存儲介質(zhì)或與其它硬件一起供應(yīng)或者作為其它硬件的部分的固態(tài)介質(zhì)，但是也可以以其它形式分布，諸如經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)或其它有線或無線電信系統(tǒng)。

權(quán)利要求中的任何參考標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)解釋為限制范圍。