CN107800540B - 供电装置、检测电路与其供电方法 - Google Patents

供电装置、检测电路与其供电方法 Download PDF

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Abstract

本公开提供一种供电装置、检测电路与其供电方法。供电装置包含供电电路、检测电路以及控制电路。供电电路输出供电电压。检测电路根据多个切换信号按序提供第一预定阻值与第二预定阻值，以协同电子装置与供电电压按序产生第一检测电压以及第二检测电压。控制电路产生多个切换信号，并根据第一检测电压与第二检测电压决定电子装置的负载阻值。控制电路确认负载阻值是否符合预定阻值范围，且该供电电路还在负载阻值符合预定阻值范围时驱动电子装置。本公开提供的供电装置可利用提供不同预定阻值检测外部网络设备是否合格，并同时提供短路保护与开路检测的操作。

Description

供电装置、检测电路与其供电方法
技术领域
本公开涉及一种供电技术领域，具体而言，涉及一种应用于网络供电的供电装置、检测电路与其供电方法。
背景技术
以太网络供电(power over Ethernet)技术可使用网络线缆同时传输数据与网络设备所需的电源。于一些技术中，供电装置提供多个不同的预定电压，以确认受电装置是否为合格的网络设备。于这些技术下，需特别注意系统补偿问题，以避免发生震荡。此外，于此技术中，还需要提供额外的短路保护，以避免内部电路损坏。
发明内容
于一些实施例中，供电装置包含供电电路、检测电路以及控制电路。供电电路输出供电电压。检测电路根据多个切换信号按序提供第一预定阻值与第二预定阻值，以协同电子装置与供电电压按序产生第一检测电压以及第二检测电压。控制电路产生多个切换信号，并根据第一检测电压与第二检测电压决定电子装置的负载阻值，其中控制电路确认负载阻值是否符合预定阻值范围，且供电电路还在负载阻值符合预定阻值范围时驱动电子装置。
于一些实施例中，检测电路包含输出端、第一电阻、第一路径以及第二路径。输出端耦接至电子装置，并产生检测电压。第一电阻耦接至输出端。第一路径响应于第一切换信号与多个修整信号产生第一修整阻值，以协同第一电阻提供第一预定阻值至输出端。第二路径响应于第二切换信号与多个修整信号产生第二修整阻值，以协同第一电阻提供第二预定阻值至输出端。
于一些实施例中，供电方法包含下列多个操作。根据多个切换信号按序提供第一预定阻值与第二预定阻值，以协同电子装置与一供电电压按序产生第一检测电压以及第二检测电压；根据第一检测电压与第二检测电压计算电子装置的一负载阻值；以及当负载阻值符合预定阻值范围时，驱动电子装置。
综上所述，本公开所提供的供电装置与供电方法可利用提供不同预定阻值检测外部网络设备是否合格，并同时提供短路保护与开路检测的操作。
附图说明
本公开说明书附图的说明如下：
图1为根据一些实施例所示出的一种供电装置的示意图；
图2A为根据一些实施例所示出的图1中的检测电路的电路示意图；
图2B为根据一些实施例所示出的图2A中的修整电路的电路示意图；
图2C为根据一些实施例所示出的图1中的检测电路的电路示意图；
图3为根据一些实施例所示出的的一种供电方法的流程图；以及
图4为根据一些实施例所示出的的图1中的供电装置与电子装置的部分等效电路的示意图。
附图标记说明：
100：供电装置 120：供电电路
140：检测电路 160：控制电路
100A：电子装置 Vpower：供电电压
Ssel1～Ssel4：切换信号 Str0～Str2：修整信号
Vport1～Vport4：检测电压 P1～P4：路径
TR1～TR4：修整电路 SW1～SW4：开关
R1～R4：电阻 Rtr0～Rtr2：修整电阻
St0～St2：修整开关 201：使能电路
300：方法 S310～S390：操作
400：等效电路 Rpd：负载阻值
Cpd：负载容值 401：电源
Vd：跨压 D1～D2：二极管
Rpn：预定阻值 Vportn：检测电压
Rcable：线路阻值
具体实施方式
图1为一种供电装置100的示意图。于一些实施例中，供电装置100与外部电子装置100A通过网络线缆相互连接。于一些实施例中，网络线缆包含以太(Ethernet)网络线。于一些实施例中，电子装置100A包含各种网络应用设备，例如包含摄影机、集线器、电脑等等。于一些实施例中，电子装置100A被称为受电装置(powered device)。
于一些实施例中，供电装置100包含供电电路120、检测电路140以及控制电路160。于一些实施例中，检测电路140以及控制电路160可实现于以太网络供电技术中的供电设备(Power Source Equipment,PSE)。
于一些实施例中，供电电路120提供供电电压Vpower。于各种实施例中，供电电路120可由各种类型的电源转换器实现。于一些实施例中，供电电压Vpower约为48伏特。上述数值仅为示例，各种数值的供电电压Vpower皆为本公开所涵盖的范围。
如图1所示，检测电路140耦接至电子装置100A。于一些实施例中，检测电路140根据多个切换信号Ssel1～Ssel4按序提供多个预定阻值，以协同电子装置100A按序产生多个检测电压Vport1～Vport4。于一些实施例中，电子装置100A具有负载阻值Rpd(未示出)，供电电压Vpower可被多个预定阻值与负载阻值Rpd分压，以按序产生检测电压Vport1～Vport4。关于此处内容将于后述段落说明。
于一些实施例中，检测电路140根据多个修整信号Str0～Str2产生多个预定阻值。例如，检测电路140可采用修整(trimming)电路，以根据多个修整信号Str0～Str2调整预定阻值。
继续参照图1，控制电路160耦接至检测电路140，以接收多个检测电压Vport1～Vport4。于一些实施例中，控制电路160由一或多个数字电路实现。于一些实施例中，控制电路160由数字信号处理器实现。于一些实施例中，控制电路160由PSE内的控制器实现。上述关于控制电路160的实现方式仅为示例，且本公开并不以此为限。
于一些实施例中，控制电路160产生多个切换信号Ssel1～Ssel4，并根据多个检测电压Vport1～Vport4中至少两者来决定电子装置100A的负载阻值Rpd(未示出)。于一些实施例中，控制电路160还在负载阻值Rpd符合一预定阻值范围时，控制供电电路120驱动电子装置100A。
例如，于一些实施例中，为符合一预定工业标准(例如包含IEEE 802.3A或其后更新版本)，预定阻值范围设置为约19～26.5K欧姆。当负载阻值Rpd符合此预定阻值范围时，控制电路160判定电子装置100A为合格的网络装置。据此，控制电路160可使供电电路120驱动电子装置100A，以实现网络供电。反之，当负载阻值Rpd不符合此预定阻值范围时，控制电路160判定电子装置100A为不合格的网络装置。此时，控制电路160禁止供电电路120驱动电子装置100A，以避免造成内部电路损坏。
于另一些实施例中，当检测电路140按序提供多个预定阻值时，控制电路160记录关联于多个检测电压Vport1～Vport4之一者的暂态时间，以根据此暂态时间决定电子装置100A的负载容值Cpd。
例如，当检测电路140提供第一预定阻值(如为后述的阻值Rp1)时，检测电压Vport1被产生。当检测电路140提供第二预定阻值(如为后述的阻值Rp2)时，检测电压Vport2被产生。如此一来，控制电路160可记录检测电压Vport1被切换至检测电压Vport2的暂态时间。据此，控制电路160可根据此暂态时间、检测电压Vport1、检测电压Vport2以及负载阻值Rpd来计算负载容值Cpd。于一些实施例中，计算负载容值Cpd的方式可由电容充放电的基本原理实现，故不再赘述。上述关于测量与计算负载容值Cpd的操作仅为示例，且本公开并不以此为限。
图2A为图1中的检测电路140的电路示意图。相关于图1，为易于理解，图2A中的类似元件将被指定为相同标号。
如图2A所示，检测电路140分为4条路径P1～P4。为简化说明，下述电路设置方式仅以前2条路径P1～P2为例说明，其余路径P3～P4可依此类推，故不再赘述。
于一些实施例中，路径P1具有预定阻值Rp1。于一些实施例中，路径P1对应至电阻R1、修整电路TR1以及开关SW1。电阻R1具有阻值Rr1，且电阻R1的第一端连接电子装置100A，以按序产生多个检测电压Vport1～Vport4。修整电路TR1的第一端耦接至电阻R1的第二端，并根据多个修整信号Str0～Str2提供修整阻值Rtr1。
于一些实施例中，阻值Rr1与修整阻值Rtr1的总和设置为预定阻值Rp1。一般而言，阻值Rr1设置已约相同于预定阻值Rp1。于实际应用中，阻值Rr1因制程飘移等因素而有偏差时，可通过修整阻值Rtr1进一步修正偏差，以提供较准确的预定阻值Rp1。换句话说，通过设置修整电路TR1，可使检测电路140所提供的预定阻值更精准，进而提高检测的准确度。
开关SW1耦接于修整电路TR1的第二端与地之间。开关SW1根据切换信号Ssel1导通，以使路径P1协同电子装置100A产生检测电压Vport1。
继续参照图2A，路径P2具有预定阻值Rp2。路径P2对应至多个电阻R1、R2、修整电路TR2以及开关SW2。电阻R2具有阻值Rr2，且电阻R2的第一端耦接至电阻R1的第二端。修整电路TR2的第一端耦接至电阻R2的第二端，并根据多个修整信号Str0～Str2提供修整阻值Rtr2。于一些实施例中，阻值Rr1、阻值Rr2与修整阻值Rtr2的总和设置为预定阻值Rp2。阻值Rr2以及修整阻值Rtr2的设置方式类似于路径P1，故于此不再重复赘述。
开关SW2耦接于修整电路TR2的第二端与地之间。开关SW2根据切换信号Ssel2导通，以使路径P2协同电子装置100A产生检测电压Vport2。
路径P3对应于多个电阻R1～R3、修整电路TR3以及开关SW3。路径P4对应于多个电阻R1～R4、修整电路TR4以及开关SW4。路径P3～P4的设置方式类似于前述路径P1～P2的设置方式，故于此不再重复赘述。通过上述的设置方式，多个路径P1～P4的多个预定阻值Rp1～Rp4彼此不同。如此一来，控制电路160可经由多个切换信号Ssel1～Ssel4按序导通多个路径P1～P4，以通过多个预定阻值Rp1～Rp4产生不同的检测电压Vport1～Vport4。
于一些实施例中，为符合预定工业标准，预定阻值Rp1～Rp4中的至少两者的设置使得用来决定负载阻值Rpd的多个检测电压Vport1～Vport4中至少两者之间具有一预定电压差。例如，当控制电路160设置以根据检测电压Vport1与检测电压Vport3来决定负载阻值Rpd时，预定阻值Rp1与预定阻值Rp3的设置使得检测电压Vport1与检测电压Vport3之间具有一预定电压差。于一些实施例中，预定电压差设置为约1伏特。上述数值仅为示例，可满足工业标准的预定电压差的各种数值皆为本公开所涵盖的范围。
图2B为图2A中的修整电路TR1的电路示意图。相关于图2A，为易于理解，图2B中的类似元件将被指定为相同标号。
修整电路TR1包含多个修整电阻Rtr0～Rtr2与多个修整开关St0～St2。多个修整电阻Rtr0～Rtr2耦接于图2A的电阻R1的第二端与多个修整开关St0～St2之间。多个修整开关St0～St2耦接于多个修整电阻Rtr0～Rtr2与图2A的开关SW1的第一端之间。
于一些实施例中，多个修整开关St0～St2每一者根据多个修整信号Str0～Str2中一对应者导通。当多个修整开关St0～St2被导通时，其对应的修整电阻Rtr0～Rtr2会互相并联，以产生不同的修整阻值。例如，当所有的修整开关St0～St2导通时，所有的修整电阻Rtr0～Rtr2彼此并联，以提供最小的修整阻值。反之，当仅有修整开关St0导通时，修整电路TR1可提供最大的修整阻值。
图2C为图1中的检测电路140的电路示意图。相关于图2A，为易于理解，图2C中的类似元件将被指定为相同标号。
于另一些实施例中，相较于图2A，图2C的检测电路140还包含了多个使能电路201。多个使能电路201对应于多个路径P1～P4设置。以路径P1而言，使能电路201根据切换信号Ssel1而在开关SW1导通时输出多个修整信号Str0～Str2至修整电路TR1。例如，于一些实施例中，开关SW1在切换信号Ssel1为高电平时导通。使能电路201可对切换信号Ssel1与多个修整信号Str0～Str2做逻辑”AND”的运算，以在切换信号Ssel1为高电平时输出对应的修整信号Str0～Str2。
上述仅以路径P1对应的使能电路201为例说明，路径P2～P4对应的使能电路201的操作可依此类推，故不再赘述。
图3为一种供电方法300的流程图。为一并说明供电装置100的操作，请一并参照图1、图2A与图3。
于操作S310，控制电路160输出切换信号Ssel1以导通开关SW1，并输出多个切换信号Ssel2～Ssel4以关断多个开关SW2～SW4。
于操作S320，检测电路140提供预定阻值Rp1以协同电子装置100A与供电电压Vpower产生检测电压Vport1。
于操作S330，控制电路160记录检测电压Vport1。
于操作S340，控制电路160输出切换信号Ssel3以导通开关SW3，并输出多个切换信号Ssel1～Ssel2与Ssel4以关断多个开关SW1～SW2与SW4。
于操作S350，检测电路140提供预定阻值Rp3以协同电子装置100A与供电电压Vpower产生检测电压Vport3。
于操作S360，控制电路160记录检测电压Vport3，并根据检测电压Vport1与检测电压Vport3计算电子装置100A的负载阻值Rpd。
于操作S370，控制电路160确认负载阻值是否符合一预定阻值范围。若是，则执行操作S380。反之，执行操作S390。
于操作S380，控制电路160控制供电电路120驱动电子装置100A。于操作S390，控制电路160禁止供电电路120驱动电子装置100A。
上述供电方法300的多个步骤仅为示例，并非限于上述示例的顺序执行。在不违背本公开内容的各实施例的操作方式与范围下，在供电方法300下的各种操作当可适当地增加、替换、省略或以不同顺序执行。
图4为图1中的供电装置100与电子装置100A的部分等效电路400的示意图。
一并参照图1、图3与图4，以说明图3中的操作S360。如图4所示，Rcable为网络线缆的线路阻值、Rpd为电子装置100A的负载电阻，Cpd为电子装置100A的负载电容，且D1～D2为电子装置100A的内部二极管。电源401表示为图1中的供电电压Vpower，且Rpn表示图2A中的检测电路140提供的预定阻值，如先前所述，其可被控制电路160按序切换。
于操作S320中，检测电路140提供预定阻值Rp1，以协同电子装置100A与供电电压Vpower产生检测电压Vport1。于此条件下，可由等效电路400推得下列式(1)：
Figure BDA0001102102880000071
其中，Vd为两个内部二极管D1～D2的跨压。
同理，于操作S350中，检测电路140提供预定阻值Rp3，以协同电子装置100A与供电电压Vpower产生检测电压Vport3。于此条件下，可由等效电路400推得下列式(2)：
Figure BDA0001102102880000081
控制电路160可对上述式(1)与式(2)进行运算，以计算负载阻值Rpd。例如，若线路阻值Rcable远小于其他阻值，经由上式(1)与式(2)可推得下列式(3)：
Figure BDA0001102102880000082
其中，预定阻值Rp1、Rp3的数值已为已知数。于一些实施例中，多个预定阻值Rp1～Rp4可储存于或输入至控制电路160，以进行上述式(3)的运算来决定负载阻值Rpd。上述关于负载阻值Rpd的计算方式仅为示例，本公开并不以此为限。
上述各实施例中关于路径P1～P4或修整电阻Rtr0～Rtr2的数量仅为示例。两个以上的路径以及两个以上的修整电阻皆为本公开所涵盖的范围。于一些实施例中，由于检测电路140通过不同预定阻值来检测负载阻值Rpd，此预定阻值对供电装置100提供限流的作用。等效而言，检测电路140可设置以对供电装置100提供短路保护。
于一些实施例中，检测电路140亦可用于供电装置100的开路检测。例如，若电子装置100A未连接至供电装置100(相当于开路)时，检测电压Vport1～Vportn在预定阻值Rp1～Rp4切换时会逐渐变动而无法固定在一固定值。因此，当控制电路160检测到上述现象时，即可判定出现开路。
虽然本公开已以实施方式公开如上，然其并非限定本公开，任何本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围内，当可作各种变动与润饰，因此本公开的保护范围当以权利要求为准。

Claims (10)

1.一种供电装置，其特征在于，包含：
一供电电路，用以输出一供电电压；
一检测电路，用以根据多个切换信号按序提供一第一预定阻值与一第二预定阻值，以协同一电子装置与该供电电压按序产生一第一检测电压以及一第二检测电压；以及
一控制电路，用以产生所述切换信号，并根据该第一检测电压与该第二检测电压决定该电子装置的一负载阻值，
其中该控制电路还用以确认该负载阻值是否符合一预定阻值范围，且该供电电路还用以在该负载阻值符合该预定阻值范围时驱动该电子装置。
2.如权利要求1所述的供电装置，其中该检测电路包含：
一第一电阻，具有一第一阻值，并用以连接该电子装置；
一第一修整电路，耦接至该第一电阻，并用以根据多个修整信号产生一第一修整阻值，其中该第一阻值与该第一修整阻值的总和为该第一预定阻值；以及
一第一开关，耦接于该第一修整电路与地之间，并用以根据所述切换信号的一第一切换信号导通，以产生该第一检测电压。
3.如权利要求2所述的供电装置，其中该检测电路还包含：
一第二电阻，具有一第二阻值，并耦接至该第一电阻；
一第二修整电路，耦接至该第二电阻，并用以根据所述修整信号产生一第二修整阻值，其中该第一阻值、该第二阻值与该第二修整阻值的总和为该第二预定阻值；以及
一第二开关，耦接于该第二修整电路与地之间，并用以根据所述切换信号的一第二切换信号导通，以产生该第二检测电压。
4.如权利要求2所述的供电装置，其中该第一修整电路包含：
多个修整电阻，耦接该第一电阻；以及
多个修整开关，耦接于所述修整电阻与该第一开关之间，其中所述修整开关用以根据所述修整信号导通。
5.如权利要求1所述的供电装置，其中该第一预定阻值与该第二预定阻值设置以使该第一检测电压与该第二检测电压之间至少具有一预定电压差。
6.如权利要求1所述的供电装置，其中，该控制电路还用以记录关联于该第二检测电压的一暂态时间，以根据该暂态时间计算该电子装置的一负载容值，
其中该控制电路还用以确认该负载容值是否符合一预定容值范围，且该供电电路还用以在该负载容值符合该预定容值范围时驱动该电子装置。
7.一种检测电路，其特征在于，包含：
一输出端，耦接至一电子装置，并用以产生一检测电压；
一第一电阻，耦接至该输出端；
一第一路径，用以响应于一第一切换信号与多个修整信号产生一第一修整阻值，以协同该第一电阻提供一第一预定阻值至该输出端；以及
一第二路径，用以响应于一第二切换信号与所述修整信号产生一第二修整阻值，以协同该第一电阻提供一第二预定阻值至该输出端。
8.如权利要求7所述的检测电路，其中该第一路径包含：
一第一修整电路，耦接至该第一电阻，并用以根据所述修整信号产生该第一修整阻值，其中该第一电阻的阻值与该第一修整阻值的总和为该第一预定阻值；以及
一第一开关，耦接于该第一修整电路与地之间，并用以根据该第一切换信号导通。
9.一种供电方法，其特征在于，包含：
根据多个切换信号按序提供一第一预定阻值与一第二预定阻值，以协同一电子装置与一供电电压按序产生一第一检测电压以及一第二检测电压；
根据该第一检测电压与该第二检测电压计算该电子装置的一负载阻值；以及
当该负载阻值符合一预定阻值范围时，驱动该电子装置。
10.如权利要求9所述的供电方法，其中产生该第一检测电压与该第二检测电压包含：
根据多个修整信号产生一第一修整阻值，以协同一第一电阻提供该第一预定阻值，其中该第一修整阻值与该第一电阻的阻值的总和为该第一预定阻值；以及
根据所述切换信号中的一第一切换信号协同该电子装置与该供电电压产生该第一检测电压。
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