CN106787619B - 配置为低占空比操作的以太网供电的用电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用电设备。在某些实施例中，该用电设备包括用电设备电路，该用电设备电路可以包括保持电力签名(MPS)电路，该MPS电路配置为将感测电流与基准电流相比较。在第一模式中，当感测电流小于基准电流时，MPS电路可以配置为自动地产生MPS信号。

Description

配置为低占空比操作的以太网供电的用电设备
技术领域
本公开一般涉及以太网供电的用电设备(PD)，并且更具体地涉及配置为低占空比操作的PD。
背景技术
以太网供电(POE)的用电设备(PD)从电源装置(PSE)设备通过以太网缆线接收电力和数据。电气和电子工程师协会(IEEE)定义了定义有线以太网的物理层和数据链路层的介质访问控制的标准的集合。POE标准作为IEEE 802.3标准内的子章节而定义。IEEE802.3af标准定义了POE标准，其中PSE设备提供每根缆线大约15.4瓦的最大的连续功率。IEEE 802.3at标准制定PSE可以提供接近25.5瓦的最大连续功率输出。
在操作中，依据IEEE 802.3af/at，PSE设备可以检测保持电力签名(MPS)，来确定PD是否连接和继续要求电力。对于用来检测MPS的PSE设备，PD可以周期性地汲取接近10mA的电力。如果PSE设备在一段时间没有检测至少10mA的电流，PSE可以断开到PD的电力。
发明内容
在某些实施例中，用电设备包括用电设备电路。用电设备电路可以包括保持电力签名(MPS)电路，配置为将感测电流与基准电流比较，并且在第一模式中当感测电流小于基准电流时自动地产生MPS信号。
在其他实施例中，一种方法可以包括确定到直流(DC)转换器的直流的功耗状态。该方法可以进一步包括，当功耗状态对应于高功耗时，停止保持电力签名(MPS)信号的产生。进一步，该方法可以包括，当功耗状态对应于低功耗时，响应于MPS电路的配置状态，选择性地提供MPS信号到电力供应节点。
在又一些实施例中，用电设备可以包括用电设备电路和旁路晶体管。用电设备电路可以包括低功耗检测器电路，其配置为将感测电流与阈值电流比较，并且当电流小于阈值时来检测低功耗。用电设备电路也可以包括保持电力签名(MPS)控制电路，其耦合到低功耗检测器，并且被配置为响应于检测低功耗，选择性地产生MPS信号。旁路晶体管可以配置为，当用电设备处于高功耗模式时，分流该低功耗检测器电路。
附图说明
图1为根据本公开的某些实施例的以太网供电(POE)系统的部分框图和部分电路图，其包括配置为低占空比操作的用电设备(PD)。
图2为根据本公开的某些实施例的配置为低占空比操作的PD设备的框图。
图3为根据本公开的某些实施例的配置为低占空比操作的PD设备的部分电路的示图。
图4为根据本公开的某些实施例的配置为高功率操作的图3的PD设备的部分电路的示图。
图5A为根据本公开的某些实施例的PD设备的部分电路的示图，其包括为了配置保持电力签名信号的产生而耦合到配置节点的配置电路。
图5B为根据本公开的某些实施例的图5A的部分电路的示图，其包括配置为自动产生保持电力签名信号的配置节点。
图5C为根据本公开的某些实施例的图5A的部分电路的示图，其包括配置为选择性地产生保持电力签名信号的配置节点。
图5D为根据本公开的某些实施例的图5A的部分电路的示图，其配置为选择性地产生保持电力签名信号。
图6是根据本公开的某些实施例的产生保持电力签名信号的方法的流程图。
图7是根据本公开的某些实施例的产生保持电力签名信号的方法的流程图。
在以下讨论中，在不同附图中相同的附图标记被重复使用以指代相同或类似的元件。
具体实施方式
以低占空比模式操作的应用可以有动态改变的功耗。在高功耗期间，需要非常低的附加串联阻抗来保持高效率。相反，在低功耗期间，可以使用足够高的阻抗感测电阻来检测是否需要MPS脉冲产生。
在符合IEEE 802.3af/at POE标准的POE系统中，PSE设备可以检测维持电源签名(MPS)来确定PD是否继续要求电力。MPS信号可以包括至少一些毫安的电流，诸如10mA。为了符合上面定义的POE标准，PD产生MPS信号周期性地提供至少10mA的返回电流，如果MPS信号一段时间没有出现，PSE可以切断到该PD的电力。
下面描述了PD的实施例，在低占空比模式或低功耗模式中，可以自动地提供MPS信号(第一模式中)或响应于来自主处理器或其他控制设备的控制信号选择性地提供MPS信号(第二模式中)。在高功耗操作期间，非常低的阻抗可以用于保持高效率。在地功率操作期间，足够高的串联电流感测电阻可以用于检测MP信号产生是否应该被产生。在低占空比模式中，应用可以继续操作，并且可以导致动态地改变功耗。
下面描述的电路和方法的实施例可以包括外部旁路晶体管，当PD以高功率模式操作，该外部旁路晶体管可以被激活来分流内部热插拔开关的相对高的阻抗感测电路。在低功率模式中，该外部旁路晶体管可以关闭，来让内部热插拔开关电路，通过使用相对高的阻抗感测电路(例如，相对大的感测电阻)，来测量电流消耗。PD电路可以在高功率模式中提供高效率操作，而在低占空比或低功率模式中允许对于MPS信号产生的低电流检测。下面描述关于图1的POE系统的实施例，该系统可以包括配置为，当处于低占空比或低功率模式时，选择性地产生MPS信号的PD。
图1为与本公开的某些实施例相关的以太网供电(POE)系统100的部分框图和部分电路图，其包括配置为低占空比操作的用电设备(PD)104。POE系统100可以包括电源装置(PSE)设备102，该PSE设备可以通过双绞线(以太网)布线106耦合到PD设备104。PSE设备102可以包括PSE控制电路108，该PSE控制电路108可以耦合到第一节点110和第二节点112之间。第一节点110可以耦合到变压器对114的第一变压器的中心抽头，并且第二节点112可以耦合到变压器对114的第二变压器的中心抽头。变压器对114可以将电力注射到双绞线布线106的选择的线上。
PSE控制电路108可以耦合到电源(未示出)和到其他电路来提供功能的PSE设备102。进一步，PSE控制电路108可以包括电力控制电路166，该电力控制电路配置为选择性地将电力递送到节点110和112。PSE控制电路108可以包括PD检测电路170，根据IEEE POE标准，该PD检测电路配置为执行POE用电设备(PD)检测操作，与电力控制电路166联合，来将PD检测信号施加到双绞线布线106。PSE控制电路108也可以包括感测电路168，该感测电路配置为响应于PD检测信号，检测PD检测签名。PSE控制电路108可以进一步包括PD分类电路172，该PD分类电路172配置为配合电力控制电路166来想双绞线布线106提供PD分类信号，并且基于由感测电路168检测的PD分类签名，来确定PD设备104的电力分类。电力控制电路166可以根据从PD分类签名确定的电力分类给PD 104供应电力。PD检测签名和PD分类签名(并且和电力要求相关)以IEEE POE标准定义。
PSE控制电路108可以进一步包括MPS检测电路174。MPS检测电路174可以配置为监测节点110和112，来在PD 104的低功耗期间检测MPS信号。如果MPS信号在时间段内没有被检测到，PSE控制电路108可以关闭到PD 104的电力。
PD 104可以包括接口(诸如RJ-45连接器116)，该接口可以配置为耦合到双绞线布线106，并且该双绞线布线可以耦合到变压器电路118。变压器电路118可以从双绞线布线提供数据到数据处理电路120。进一步，变压器电路118的中心抽头可以耦合到PD电路122的中心抽头节点(CT1和CT2)。PD电路可以包括高压供应输入节点(SP1和SP2)，其可以耦合到RJ-45连接器116的极性不敏感的备用线对。进一步，PD电路122可以耦合于PD电路122的正电压供应节点124(VPOS)和负电压供应节点126(VNEG)。PD 104可以包括在正电压供应节点124和负电压供应节点126之间耦合的电容128。PD 104也可以包括在正电压供应节点124和节点132之间耦合的电容130，节点132可以耦合到节点162。节点162可以耦合到PD电路122的热插拔输出节点(HSO)、源电压节点(VSS)和控制节点(nSleep)。PD 104可以进一步包括耦合在PD 102的节点124和输入节点(RDET)之间的检测电阻131(其可以为外部精密检测电阻)。
PD 104可以包括耦合在正电压供应节点124和反馈节点138之间的电阻136，并且可以包括耦合在反馈节点138和负电压供应输出节点142之间的电阻140。正电压供应节点124和负电压供应输出节点142可以联合来提供输出电压(V输出)，该输出电压可以给相关电路提供电力。输出电容144可以耦合在正电压供应节点124和负电压供应输出节点142之间。PD 104可以进一步包括耦合在开关晶体管输出(SWO)148和负电压供应输出节点142之间的电感146。进一步，PD 104可以包括耦合在节点152和热插拔输出(SWO)节点148之间的电容150。节点152可以耦合到电压供应节点(VDD)。PD 104也可以包括二极管154，其包括耦合到节点148的阳极和耦合到正电压供应节点124的阴极。
在某些实施例中，PD 104可以包括耦合到误差放大器输出节点(EROUT)和节点158之间的电容156。PD 104可以包括耦合在节点158和节点162之间的电阻160，节点162可以耦合到源电压节点(VSS)。PD 104也可以包括耦合在节点158和162之间的电容164。进一步，PD104可以包括旁路晶体管133，该旁路晶体管包括第一节点132、第二节点126和耦合到外部热插拔开关节点(Exthsw)的控制节点。
在某些实施例中，PD电路122可以配置为，当PD电路122处于低占空比或低功率模式时或当数据处理电路120处于低占空比或低功率模式时，选择性地提供至少10mA的MPS信号到双绞线布线106。在某些实施例中，PD电路122可以汲取至少10mA的电流，其可以提供可以被PSE 102检测的MPS信号。在某些实施例中，PD电路104可以汲取额外的电流，并且可以提供回复信号，该回复信号可以检测为MPS信号。
在某些实施例中，在高功率模式中，PD电路122可以施加第一信号到旁路晶体管133的控制节点，来选择性地将节点132通过晶体管133耦合到节点126。在低功率模式中，PD电路122可以施加第二信号到旁路晶体管133的控制节点，来选择性地将节点126耦合到节点132。在低功率模式中，PD电路122可以检测功耗水平，并且可以选择性地产生用于通信到PSE设备102的MPS信号，以便PSE设备102不关闭到PD 104的电力。
图2为根据本公开的某些实施例的配置为低占空比操作的PD设备200的框图。PD设备200可以包括PD电路122。PD电路122可以包括整流、保护和功率损失电路202，该电路可以通过中心抽头节点(CT1和CT2)耦合到图1中的变压器电路118的中心抽头，并且可以通过高压供应输入节点(SP1和SP2)耦合到RJ-45连接器。整流、保护和功率损失电路202也可以耦合在正电压供应节点124(VPOS)和负电压供应节点126(VNEG)(图1)之间。
PD电路122可以进一步包括检测和分类电路204，其耦合到电阻检测输入节点(RDET)和分类输入节点(RCL)。检测和分类电路204可以，通过提供可以被PSE设备102检测到的PD检测签名，响应于PD检测信号，来确定用电设备的出现。检测和分类电路204也可以，通过提供可以被PSE设备102检测到的恰当的PD分类签名，响应于PD分类信号，来确定PD104的电力要求。
PD电路122可以包括控制和偏置电路208，其耦合到检测和分类电路204和耦合到DC—DC转换器210。热插拔控制和公共偏置电路208可以包括保持电力签名(MPS)218，其可以耦合到控制节点(nSleep)和到外部热插拔开关节点(Exthsw)。进一步，控制和偏置电路210可以耦合到热插拔开关和电流限制电路206。在某些实施例中，MPS控制器218可以配置为，通过经由外部热插拔开关输出(Exthsw)控制热插拔开关和电流限制电路206，控制和选择性地限制到输出的电流。进一步，MPS控制器218可以在启动过程期间，提供到nSleep节点的模式信号，该模式信号可以控制MPS是否由MPS控制器控制电流源232自动地产生，该电流源232耦合在正电压供应节点124和负电压供应节点126之间，也可以提供返回电流路径到双绞线布线106和PSE设备102(图1中)。
DC—DC转换器210可以耦合到误差放大器输出节点(EROUT)和到反馈节点(FB)。DC—DC转换器210也可以耦合到开关场效应晶体管(FET)212，其可以耦合到电压供应节点(VSS)和到开关输出节点(SWO)。DC—DC转换器210可以包括高/低功率检测器220，其可以配置为监测DC—DC转换器210的功率输出，并且提供指示到MPS控制器218的电力水平的信号。
在某些实施例中，PD 200可以进一步包括外部旁路晶体管133，其包括通过热插拔开关输出节点(HSO)207耦合到热插拔开关和电流限制电路206的源极(source)，通过负电压供应节点126(VNEG)耦合到整流、保护和功率损失电路202的漏极(drain)，和通过外部热插拔开关输出(Exthsw)耦合到控制和偏置电路208的栅极(gate)。
在某些实施例中，PD电路122也可以包括低电流检测器电路226，其可以配置为检测在低功耗模式中的电流，并且，当在负电压供应节点(VNEG)126处的电流低于阈值电流水平(诸如低于10mA)时，提供到MPS控制器218的检测信号。低电流检测器电路226可以包括或被耦合到晶体管216，其包括耦合到负电压供应节点(VNEG)126的源极、栅极和通过感测电阻217耦合到热插拔输出节点207的漏极。
在低功率模式中，MPS控制器218可以接收指示来自高/低功率检测器220的低功率信号，并且可以响应于信号停用晶体管133。低电流检测器226或MPS控制器218可以控制晶体管216来是来自热插拔输出节点(HSO)207的电流流过电阻器217，其可以产生可以与基准电压比较的电压来确定是否应该产生MPS信号。
在某些实施例中，在高功耗模式中，MPS控制器218可以提供控制信号到旁路晶体管133的栅极，来将热插拔输出节点(HSO)耦合到负电压供应节点(VNEG)，减少穿过MPS电路216的感测电阻的功耗。在低功率或低占空比模式中，MPS控制器218可以将旁路晶体管133停用来允许MPS电路216测量流过的电流。进一步，在某些实施例中，MPS控制器218可以选择性地控制电流源232来提供MPS信号到负电压供应节点(VNEG)126。在某些实施例中，诸如主处理器的外部设备可以产生MPS信号。
在某些实施例中，图2的PD设备200可以为图1的PD设备104的示例性应用。进一步，在某些实施例中，图2中的PD电路的MPS控制器218和MPS电路216可以以不同方式来应用。在某些实施例中，如下面关于图3所讨论的，MPS电路216可以同时包括MPS控制器218和低电流检测电路。
图3为根据本公开的某些实施例的配置为低占空比操作的PD设备302的部分电路300的示图。电路300可以用在图1和2的PD电路122内部。电路300可以包括输出电容144，其耦合在正(高)电压供应节点(VPOS)和负(低)电压供应节点(VSS)142之间。在某些实施例中，低电压供应节点(VSS)可以为正电位，但低于正电压供应节点(VPOS)124的电位。PD设备302也可以包括旁路晶体管133，其包括耦合到热插拔输出节点(HSO)132的源极，耦合到外部热插拔开关节点(Exthsw)314的栅极，和耦合到负(返回)电力供应节点(VNEG)126的漏极。
PD设备302可以包括耦合在正电压供应节点(VPOS)124和负(返回)电力供应节点(VNEG)126之间的电流源306。进一步，PD设备302可以包括DC—DC转换器346，其耦合到正电压供应节点(VPOS)124和到低电压供应节点(VSS)142。PD设备302也可以包括MPS控制逻辑344，其包括耦合到DC—DC转换器346的输入，选择性地接收辅助供应模式信号的输入，和耦合到MPS(低功率)配置节点(NSLEEP)345的输入。进一步，MPS控制逻辑344可以包括耦合到电流源306的输出和耦合到低功耗检测电路341的比较器340的输出的输入。
PD电路302可以包括晶体管318，其包括耦合到负(返回)电力供应节点(VNEG)126的源极，耦合到控制和偏置电路208的栅极，和通过电阻324耦合到热插拔输出节点132的漏极。PD电路302可以进一步包括晶体管328，其包括耦合到负(返回)电力供应节点126的源极，耦合到控制和偏置电路208的栅极，和耦合到节点334的漏极。PD电路302可以进一步包括放大器326，其包括耦合到节点334的第一输入，耦合到电阻324和热插拔输出节点132的第二输入，和耦合到节点336的输出。PD电路302可以进一步包括晶体管335，其包括耦合到节点334的源极，耦合到节点336的栅极，和耦合到节点338的漏极，节点338耦合到比较器340的第一输入。比较器340可以包括第二输入342来接收基准电流(I基准)和耦合到MPS控制逻辑电路344的输出。
在某些实施例中，电阻332的电阻值可以有电阻(R)，电阻324的电阻值可以选择为与电阻(R)成比例，例如R/N，其中N为整数，形成1到N的比例，其中N可以被选择来在放大器326的第一输入出给低水平电流提供期望的敏感度。在具体示例中，电阻332可以大于电阻324。在某些实施例中，电阻324和晶体管318可以为电阻网络的一部分，该电阻网络包括N个电阻和N个可以被选择性地激活来产生期望电阻的晶体管。
在某些实施例中，当旁路晶体管133被关闭，控制和偏置电路208可以激活晶体管328和318。在这种情况下，电路可以从正电压供应节点(VPOS)124流(一般地如虚线348所指示)经DC—DC转换器346，并且到达负(低)供应电压节点(VSS)142。电流可以流到热插拔输出节点132，跨过电阻324并且穿过晶体管318到达负供应电压节点(VNEG)126。流经电阻324的电流可以在热插拔输出点(HSO)132产生电压。放大器326可以在热插拔输出节点(HSO)132处接收电压，并且可以在节点334处接收电压，在节点334处接收电压可以与流经电阻332的感测电流(I感测)相关。在节点336处的放大器326的输出控制流经晶体管335的电流，允许感测电流(I感测)流经电阻332。比较器340可以将在节点338处的感测电流(I感测)与在输入342处的基准电流(I基准)进行比较。比较器340的输出可以提供到MPS控制逻辑344。
当比较器340的输出指示感测电流(I感测)小于基准电流(I基准)，MPS控制逻辑344可以产生控制信号来控制电流源306，其可以导致电流源306产生诸如10mA的电流脉冲的MPS信号。当比较器340的输出指示I感测电流大于基准电流(I基准)，MPS控制逻辑344可以停止MPS信号。
在某些实施例中，MPS控制逻辑344可以有多个不同的操作模式，其可以在启动期间，在操作期间，或它们的任意结合，基于在节点345处的信号控制。在某些实施例中，启动时节点345耦合到地或到逻辑地电压，MPS控制逻辑344可以配置为，当感测电流(I感测)降到低于基准电流(I基准)，自动地产生MPS信号。在某些实施例中，启动时节点345处于逻辑高水平，耦合到节点VSS 142的主控制器或处理器可以，诸如通过选择性地汲取10mA的电流脉冲，控制MPS信号的产生。在某些实施例中，主控制器或处理器可以发出跨越隔离屏障的控制信号，例如使用发送穿越电容的高频信号或提供控制信号到光隔离器电路来将控制信号通信到MPS控制逻辑电路344。在此模式中，如果在节点345处的电压降到低于阈值水平，MPS控制逻辑电路344可以，通过到电流源306的自动地控制信号，假定MPS信号产生的控制，来产生MPS信号，直到在节点345处的电压抬升到高于阈值。
在某些实施例中，在内部热插拔开关晶体线矩阵(matrix)中，晶体管318可以作为电流感测晶体管而操作。使用包括电阻324和332，并且包括晶体管318、328和335的闭环电路检测电路，可产生可以与DC—DC转换器346的电流消耗成比例的感测电流(I感测)。电流比较器340检测DC—DC转换器346的功耗是否低于MPS产生极限(基准电流，I基准)。MPS控制逻辑电路344可以激活或停用外部旁路晶体管133，并且可以基于实际操作产生用于内部MPS电流产生器(电流源306)的控制脉冲。在某些实施例中，DC—DC转换器346可以将功耗数据通信到可以选择性地激活旁路晶体管133的MPS控制逻辑电路344。在某些实施例中，MPS控制逻辑电路344可以配置为，当功耗数据指示低功率或低占空比模式时，确定感测电流(I感测)并且选择性地控制电流源306来提供MPS信号。
在某些实施例中，如果DC—DC转换器346报告高功耗，输出节点(Exthsw)314可以由逻辑高功率水平。在高功率模式中，MPS控制逻辑344可以停止MPS信号产生。当外部热插拔输出节点(Exthsw)314处于逻辑低功率水平，MPS控制逻辑电路344可以选择性地控制电流源306来提供MPS信号。
在某些实施例中，如果DC—DC转换器346报告低功耗到MPS控制逻辑电路，并且如果配置节点345在启动期间耦合到低电力供应节点142，MPS控制逻辑电路344可以控制电流源306，基于感测电流与基准电流的比较，来自动地产生MPS信号。如果在配置节点345处的电压在启动期间处于逻辑高水平，MPS控制逻辑电路344可以允许主处理器506来控制MPS信号产生。在某些实施例中，主处理器506可以跨越隔离屏障(诸如电容或光隔离器电路)与MPS控制逻辑电路344通信。如果配置节点345被拉到逻辑低水平，MPS控制逻辑电路344可以自动地产生MPS脉冲来控制MPS信号的产生，直到在配置节点345处的电压回到逻辑高水平。在配置节点345在启动期间处于逻辑高水平的模式中，比较器340、放大器326和低功耗检测器电路341的其他电路组件可以被忽略或被MPS控制逻辑电路344停用。在实施例中，如果辅助供应模式信号被MPS控制逻辑344接收，MPS控制逻辑电路344和低功耗检测器电路341中的至少一个可以被停用。
在某些实施例中，用电设备104可以包括PD电路，诸如图1和2的PD电路122，或图3——5D的PD电路302。PD电路可以包括MPS电路(诸如低功耗检测器341)，其可以配置为将感测电流(I感测)与基准电流(I基准)比较，并且在第一模式中，当感测电流小于基准电流时，自动地产生MPS信号。在某些实施例中，电力设备可以包括旁路晶体管133，其包括耦合到MPS电路(通过外部热插拔开关节点314)的栅极，耦合到热插拔开关输出(HSO)节点132的漏极，和耦合到供应节点126的源极。在高功率模式中，MPS电路可以激活旁路晶体管133来分流MPS电路的电流检测电路(电流感测检测器电路337)。在低功率模式中，MPS电路可以停用旁路晶体管133，诸如电流从热插拔开关输出(HSO)节点132流经电流检测电路(电路感测检测器电路337)。
在某些实施例中，PD 104可以包括DC—DC转换器346，其配置为提供信号到指示功率模式的MPS电路(诸如MPS控制逻辑电路344)。MPS控制逻辑电路344可以基于该信号确定高功率模式和低功率模式中的一个。
在某些实施例中，PD电路122可以包括耦合到MPS电路的配置节点345。在某些实施例中，在启动期间当配置节点345耦合到地(或到相对低的电压，诸如逻辑低信号)(即，第一模式)，MPS控制逻辑线路344可以配置为，响应于比较，自动地产生MPS信号。在某些实施例中，当配置节点345在启动期间处于非接地的电压水平(即，第二模式)，MPS控制逻辑电路344可以配置为选择性地产生MPS信号。在某些实施例中，如果在启动期间电压水平处于逻辑高电压水平，MPS控制逻辑电路344可以配置为以第二模式操作。在某些实施例中，当在配置节点345处的电压高于阈值电压时，MPS控制逻辑电路344可以配置为，响应于来自主处理器(诸如图5A中的主处理器506)的控制信号，产生MPS信号，并且当在配置节点345处的电压降到低于阈值电压水平时，可以配置为自动地产生MPS信号，直到电压抬升到高于阈值电压水平。
在又一些实施例中，PD可以包括PD电路，诸如在图1和2中的PD电路122，或图3和4中的PD电路302。PD电路302可以包括低功耗检测器电路337，其配置为将感测电流(I感测)与阈值电流(基准电流，I基准)比较，并且当感测电流小于阈值电流(基准电流)时来检测低功耗。PD电路302也可以进一步包括MPS控制逻辑电路344，其耦合到低功耗检测器341，并且被配置为响应于检测低功耗，选择性地产生MPS信号。PD设备可以进一步包括旁路晶体管133，其配置为当用电设备104处于高功耗模式时，分流低功耗检测器电路341。
在某些实施例中，低功耗检测器电路341可以包括电流感测电路337，其耦合在热插拔开关输出节点132和电力供应节点126之间。电路感测电流337可以配置为，响应于诸如来自控制和偏置电路208到晶体管328和318的栅极的信号的控制信号，产生感测电流(I感测)。
在某些实施例中，旁路晶体管133可以包括耦合到热插拔开关输出节点132的第一节点，耦合到MPS控制电路344的控制节点，和耦合到电力供应节点126的第二节点。旁路晶体管133可以配置为在高功耗模式中分流电流感测电路337。
在某些实施例中，PD电路122或302可以包括耦合到MPS控制电路344的配置节点345。MPS控制电路344可以配置为在启动期间确定在配置节点345处的电压，来确定MPS操作模式。在某些实施例中，启动期间在配置节点345处的电压处于逻辑低水平时，MPS控制电路344可以配置为自动地产生MPS信号。否则，MPS控制电路344可以配置为，当在配置节点345处的电压高于阈值电压时，响应于来自主处理器(诸如图5A中的主处理器506)的控制信号，产生MPS信号。当在配置节点345处的电压降到低于阈值电压时，MPS控制电路344可以自动地产生MPS信号，直到电压抬升到高于阈值电压。其他实施例也是可能的。
图4为根据本公开的某些实施例的配置为高功率操作的图3的PD设备302的部分电路的示图400。在该示出的示例中，MPS控制逻辑344可以控制旁路晶体管133绕开与电流感测检测器337相关的电阻324。通过激活旁路晶体管133，电流流过路径(一般在402处指示)，其流经DC—DC转换器346，通过节点142，并且通过晶体管133到达负(返回)电力供应节点126。通过绕过MPS电流感测检测器337，整个功耗被降低，因为电流流过旁路晶体管133到返回路径，避免了在检测电阻324中的功率耗散，相对于通过旁路晶体管133的阻抗检测电阻324可以呈现大的电阻。
在某些实施例中，PD电路122或302可以包括第一模式，其中MPS控制逻辑电路344可以配置为，当感测电流小于基准电流时，自动地产生MPS信号。在某些实施例中，PD电路122或302可以配置为在第二模式中选择性地提供MPS信号。在第二模式中，MPS控制逻辑电路344可以允许主控制器或主处理器控制MPS信号的产生。在某些实施例中，当操作期间配置节点345处的电压降到低于阈值电压水平时，MPS控制逻辑电路344可以恢复MPS信号的自动产生，至少直到在配置节点345处的电压抬升到高于阈值。
图5A为根据本公开的某些实施例的PD设备302的部分电路500的示图，其包括为了配置保持电力签名信号的产生而耦合到配置节点345的配置电路502。节点124和节点142可以耦合到电容144和到诸如变压器的隔离屏障503。隔离屏障电路503可以耦合到负载电路504，该负载电路504可以包括主处理器506。在某些实施例中，在PD设备302的负载电路504和电路500之间的负载电路504(或耦合电路(例如，隔离屏障电路))可以包括光隔离器电路508，和不破坏由隔离屏障电路503提供的隔离的其他电路，来提供反馈和其他功能。
在某些实施例中，配置电路502可以控制与MPS信号产生相关的电路500的操作模式。在某些实施例中，配置电路502可以配置在启动时MPS信号产生，例如，基于通过配置节点345的信号呈现的电压水平(例如，逻辑高或逻辑低)。在某些实施例中，如果在操作期间配置电路502可以选择性地改变模式。在某些实施例中，如果DC—DC转换器346报告低功耗到MPS控制逻辑电路，并且如果节点345在启动期间耦合到低电力供应节点142，MPS控制逻辑电路344可以配置为，基于感测电流(I感测)与基准电流(I基准)的比较，自动地产生MPS信号。
图5B为根据本公开的某些实施例的图5A电路302的部分520示图，其配置为自动产生保持电力签名信号。在示出的示例中，配置电路522配置为在启动期间将节点345耦合到诸如接地或逻辑低供应电压的低供应节点524。在具体示例中，当配置电路522在启动期间将配置节点345耦合到低供应电压或接地时，MPS控制逻辑电路344可以配置为，当DC—DC转换器346指示地功耗和当感测电流(I感测)降到低于阈值基准电流(I基准)时，自动地产生MPS信号。在某些实施例中，MPS控制逻辑电路344可以自动地并且总是产生MPS信号。
图5C为根据本公开的某些实施例的图5A电路302的部分540示图，其配置为选择性产生保持电力签名信号。在示出的示例中，配置电路542可以配置为，通过晶体管544，选择性地将配置节点345耦合到低供应电压(VSS)或到其他电压。在某些实施例中个，晶体管544可以为双极结型晶体管(BJT)。
在某些实施例中，如果在配置节点345处的电压在启动时处于逻辑高水平，主处理器506可以控制MPS信号产生，例如，通过使用诸如光发射电路546的光隔离器，该光发射电路546配置为响应于来自主处理器的控制信号，朝晶体管544发光545。发射的光545可以导致晶体管544选择性地传到电流，该电流可以被MPS控制逻辑电路344检测到，引起MPS控制逻辑电路344响应于控制信号选择性地产生MPS信号。如果配置节点345被拉到逻辑低水平，MPS控制逻辑电路344可以自动地产生MPS脉冲来产生MPS信号，直到在配置节点345处的电压回到逻辑高水平。在节点345在启动时处于逻辑高水平的模式中，比较器340、放大器326和低功耗检测器电路的其他电路组件可以被MPS控制逻辑电路344忽略。
图5D为根据本公开的某些实施例的图5A电路302的部分560示图，其配置为选择性产生保持电力签名信号。在示出的示例中，配置电路563可以包括晶体管544，其可以有耦合到配置节点345的第一节点，耦合到低电压供应(诸如接地)的第二节点，和通过电容564或其他隔离电路耦合到主处理器506的控制节点。其他实施例也是可能的。
图6是根据本公开的某些实施例的产生MPS信号的方法600的流程图。方法600可以包括在602处启动时确定节点的状态。在某些实施例中，确定状态可以包括启动例程期间确定在节点处的电压。在某些实施例中，确定状态可以包括检查在配置节点处的电压或检查在可编程寄存器中的设置。在604处，如果启动时没有绑定到低电压供应，方法600可以包括在608处配置MPS电路来以第二模式操作。在某些实施例中，第二模式可以包括，当在节点处的电压高于阈值时，选择性地允许主处理器来控制MPS信号产生。主处理器可以，通过发送光学的或高频控制信号穿过隔离屏障到PD电路，控制MPS信号产生。在第二模式中，当在节点处的电压降到低于阈值时，MPS控制逻辑电路344可以通过MPS电路自动地产生MPS信号，直到电压抬升到高于阈值。在示例中，当在配置节点345处的电压降到低于阈值电压水平时，MPS控制逻辑电路344可以恢复控制MPS信号产生。方法600可以包括在610处基于节点nSleep处的电压产生MPS信号。在第二模式中，当感测电流低于基准电流时，PD可以允许主处理器控制MPS信号产生。在第二模式中，如果节点处电压降到低于阈值电压水平时，PD的MPS控制逻辑电路344可以恢复MPS信号产生的控制，自动地产生MPS信号，直到电压抬升高于阈值电压水平，在这点上MPS控制逻辑电路344可以将控制递送到主处理器来恢复MPS信号产生的控制。
回到604处，如果启动期间节点绑定到低电压供应(VSS)，方法600继续到606，并且MPS电路可以配置为以第一模式操作。在某些实施例中，当MPS检测器电路检测DC—DC转换器的低功耗或负载电路的低占空比操作时，第一模式可以包括自动MPS信号产生。
在612处，方法600可以包括接收来自DC—DC转换器的信号。信号可以包括DC—DC转换器的功耗的指示。在614处，如果信号指示高功耗，方法600可以包括在616处停止保持电力签名产生。在某些实施例中，如果DC—DC转换器以相对高水平消耗功率，PD的电流消耗可以为足够高以至于PSE设备将要关闭到设备的电力。在某些实施例中，MPS控制逻辑电路344可以停用MPS信号产生，减少整个功耗。然后，方法600可以返回612来接收来自DC—DC转换器的另一个信号。
回到614处，如果信号没有知识高功耗，方法600可以包括在618处基于第一模式选择性地控制MPS信号的产生。在第一模式中，当DC—DC转换器信号指示低功耗和当来自PD的感测电流小于基准电流时，PD可以自动地产生MPS信号。然后，方法600可以返回612来接收来自DC—DC转换器的另一个信号。其他操作模式也是可能的。
图7是根据本公开的某些实施例的产生MPS信号的方法700的流程图。在702处，在启动期间或在配置操作期间，方法700可以包括确定MPS电路的操作模式。在704处，如果模式不为自动，方法700可以包括在708处响应于来自主处理器的控制信号，配置MPS电路来产生MPS信号。在某些实施例中，主处理器可以从PD电路和从MPS电路电隔离(诸如通过变压器)，并且可以使用光隔离器电路控制信号，该光隔离器电路可以配置为朝晶体管的基极(base)发生光来产生控制信号，跨越隔离屏障或通过发送高频信号经过电容。然后，方法700可以在724处确定节点是否处于逻辑低水平。如果不是，方法700可以包括在726处停止产生MPS信号。否则，在724处如果节点处于逻辑高水平，方法700可以包括在728处自动地产生MPS信号。
回到704处，如果操作模式为“自动”，方法700可以包括在706处响应于检测低于基准电流的感测电流的低功耗检测器，配置MPS电路来自动地产生MPS信号。在某些实施例中，如果低功耗检测器检测到“低”感测电流，MPS电路可以自动地产生MPS信号。在某些实施例中，MPS电路可以控制电流源来产生MPS信号。
在710处，方法700可以包括接收来自DC—DC转换器的功耗信号。该功耗信号可以包括电压水平、数字字符，或其他DC—DC转换器的功耗水平的指示。在712处，如果DC—DC转换器提供指示“高功耗”的功耗信号，方法700可以包括在714处关闭或停止MPS电路。然后，方法700可以返回710处来接收另一个功耗信号。
返回712处，如果DC—DC转换器提供指示“低功耗”的低功耗信号，方法700可以在718处自动地产生MPS信号。如果在720处，接收到来自DC—DC转换器的指示“高功耗”的功耗信号，方法700可以包括在722处停止产生MPS信号。然后，方法700可以返回710处来接收另一个功耗信号。否则，在720处，功耗信号没有指示接收到高功耗信号，方法700可以返回718处来自动地产生MPS信号。
在上面描述的与图1——7相关的与系统、方法和电路的结合中，用电设备可以包括MPS产生电路，其可以以选择的操作模式操作。进一步，用电设备可以包括在旁路晶体管上的低电阻(r-ON)，其配置为当PD处于高功率模式时，选择性地分流耦合到MPS产生电路的内部热插拔开关。当PD处于低功率模式时，旁路晶体管可以关闭来允许内部热插拔晶体管将感测电阻耦合到放大器，来检测通过相对高阻抗的电流功耗。因此，用电设备的实施例能够确定在低功率模式中是否产生MPS信号，同时在高功率模式中保持低功耗和高效率。
虽然已参考优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将认识到，可在形式和细节上作出改变而不脱离本发明的范围。

Claims (8)

1.一种用电设备，包括：
用电设备电路，耦合到以太网供电的网络，所述用电设备电路包括：
配置节点；
低功耗检测器电路，所述低功耗检测器电路耦合到所述配置节点并配置为将所述配置节点处的感测电流与阈值电流比较并且当所述电流小于所述阈值时来检测低功耗；
保持电力签名控制电路，所述保持电力签名控制电路耦合到所述低功耗检测器电路，并且配置为响应于检测所述低功耗选择性地产生保持电力签名，在第一模式中，所述保持电力签名控制电路被配置为当所述感测电流小于所述阈值电流时自动产生保持电力签名信号，在第二模式中，当所述配置节点在启动期间处于逻辑高电压水平时，所述保持电力签名控制电路被配置为选择性地产生所述保持电力签名信号，在所述第二模式中，所述保持电力签名控制电路被配置为：
当在所述配置节点处的电压高于阈值电压水平时，响应于来自主处理器的控制信号，产生所述保持电力签名信号；并且
当所述电压降到低于所述阈值电压水平时，自动地产生所述保持电力签名信号，并且直到所述电压抬升高于所述阈值电压水平；以及
旁路晶体管，所述旁路晶体管被配置为当所述用电设备处于高功耗模式时分流所述低功耗检测器电路。
2.如权利要求1所述的用电设备，其特征在于，所述旁路晶体管包括耦合到所述保持电力签名控制电路的栅极、耦合到热插拔开关输出节点的漏极和耦合到供应节点的源极；并且
其中：
在高功率模式中，所述保持电力签名控制电路激活所述旁路晶体管来分流所述保持电力签名控制电路的电流检测电路；和
在低功率模式中，所述保持电力签名控制电路停用所述旁路晶体管，使得从所述热插拔开关输出节点流出的电流通过电流检测电路。
3.如权利要求2所述的用电设备，其特征在于，进一步包括：
DC到DC转换器，所述DC到DC转换器配置为提供到所述保持电力签名控制电路的信号；并且
其中，所述保持电力签名控制电路，基于所述信号，确定所述高功率模式和所述低功率模式之一。
4.如权利要求1所述的用电设备，其特征在于，在所述第一模式中，所述配置节点在启动期间耦合到第一电力供应节点。
5.一种用于产生保持电力签名信号的方法，包括：
确定DC到DC转换器的功耗状态；
当所述功耗状态对应于高功耗时，通过激活旁路晶体管来分流保持电力签名控制电路的电流检测电路从而停止保持电力签名信号的产生；并且
当所述功耗状态对应于低功耗时，响应于保持电力签名控制电路的配置状态，选择性地提供所述保持电力签名信号到电力供应节点，选择性地提供所述保持电力签名信号包括：
当在配置节点处的信号高于阈值时，响应于来自主处理器的控制信号，产生所述保持电力签名信号；
当所述信号降到低于所述阈值时，自动地产生所述保持电力签名信号；以及
继续自动地产生所述保持电力签名信号，直到所述信号抬升高于所述阈值；
其中，在确定所述功耗状态前，所述方法进一步包括，在启动期间，基于在所述保持电力签名控制电路的配置节点处的信号，确定所述保持电力签名控制电路的所述配置状态；以及
当启动期间在所述配置节点处的信号对应于逻辑高电压时，配置所述保持电力签名控制电路来选择性地产生所述保持电力签名信号。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步包括，当启动期间在所述配置节点处的信号对应于逻辑低电压时，配置所述保持电力签名控制电路来自动地产生所述保持电力签名信号。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，确定所述DC到DC转换器的状态包括，在所述保持电力签名控制电路处，接收来自所述DC到DC转换器的功耗信号。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步包括，响应于接收辅助电力供应信号，停止保持电力签名信号的产生。
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