CN107810618A - 受电装置中强制的大容量电容器放电 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于产生功率信号的方法、计算机程序产品和装置。在配电系统（例如PoE）中，包括至少一个与装置的负载（26）并联的电容器（例如大容量电容器）的装置（2）（例如PD）由电源（1）（例如PSE）供电。电源（1）布置成当装置（2）从电源（1）抽取至少最小电流（例如MPS）时向装置（2）供电。通过测量至少一个电容器上的电压，所述装置（2）确定是否（部分地）从至少一个电容器抽取电流。在这种情况下，所述装置（2）被控制来抽取电流，使得从电源（1）抽取至少最小电流，并且电源（1）保持向装置（2）供电。

Description

受电装置中强制的大容量电容器放电
技术领域
本发明涉及布置成可拆卸地耦合到配电系统中的电源的装置，并且涉及用于在这样的装置上实现的方法和计算机程序产品。
背景技术
以太网供电PoE是一种用于通常通过提供数据连接的同一以太网电缆向装置供电的技术。在最近的发展中，根据PoE标准（例如IEEE 802.3af/at标准），PoE被用于照明装置供电，其中每个照明装置是受电装置PD。这样的PD由供电设备PSE供电，允许照明系统的简单安装。理想的是，使配电系统有效，使得功率损失小。新的PoE标准（即IEEE 802.3bt标准）正在发展，并且提高的功率效率是这个新标准将解决的多个方面之一。
专利公开US2013/154603A1公开了使用基于电流传感的维持功率特征（MPS），使得受电装置（PD）能够引起供电设备（PSE）继续向PD提供功率。
发明内容
发明人已经认识到，在配电系统中，引起能量低效的重要方面是最小功耗要求，诸如要求在待机模式中提供保持活跃信号。例如，在PoE中，由PD创建MPS，使得PSE知道PD连接的端口应保持供电。如果，例如照明装置进入不提供光输出的待机模式，然而其应保持为可控的（例如当收到打开效果的命令时打开），那么产生保持活跃信号（例如MPS）就产生了功率损失。对于单个照明装置，这些损失可能看起来很小，然而在具有数千个照明装置的建筑中，这些损失会迅速积少成多。
当为了使电源保持向受电装置提供功率，装置需要从电源抽取的最小电流量被设置为非常低的值时，则这是有利的，因为功率损失降低。但是同时，在电源端的配电系统中可能无法检测到这个正被抽取的非常少量的电流。作为例子，为了防止PSE关闭PD所连接的端口，假设每300ms中的7ms周期需要PD来抽取10mA。可以将PD布置成使得每300ms产生10mA的7ms脉冲。当这个电流完全从作为电源的PSE抽取时，则PSE可以检测到这个功耗，并且只要这个10mA的7ms脉冲每300ms重复一次就会继续供电。典型地，PD包括存储功率的电容器，并且在产生MPS信号的特定条件下，从PD电容器而不是从PSE抽取电流。这里提供了两个非限制性的例子。为了避免疑问，这里提供的最小电流消耗要求只是这种要求的例子。
作为第一个例子，如果在PD中电容器对MPS发生电路的阻抗比PSE的电源电阻低，脉冲可以首先从电容器而不直接从PSE抽取。作为第二个例子，如果由PSE供应的功率中有（例如突然的）电压降(例如从54V到52V)，PD中的电容器上的电压将会高于由PSE提供的电压。则从电容器抽取脉冲，并且不从PSE抽取电流，直到电容器上的电压达到由PSE提供的较低电压（在本例中为52V）。因此，在这两个例子中，在配电系统的装置（例如PD）侧抽取的功率遵守电源（例如PSE）为保持提供功率所需的最小功耗，然而在配电系统的电源侧处测量的功耗可能不遵守最小功耗要求，因为装置消耗的功率至少部分地源于（例如在负载中、在诸如以太网接口的物理接口中的）装置中的一个或多个电容器。
在第一方面，要求保护一种用于在配电系统中的装置中产生功率信号的方法，所述装置包括至少一个与装置的负载并联的电容器，所述配电系统包括布置成当装置从电源抽取至少最小电流时向装置供电的电源；所述方法包括：当装置抽取电流时，测量至少一个电容器上的电压，基于测得的电压控制该装置来抽取电流，其中，只要测得的电压随时间降低，控制该装置来抽取第一电流，并且随后抽取等于或大于最小电流的第二电流。为了所有实用的目的，随时间降低的电压可以基于阈值来测量-当随时间的降低降到阈值之下，就认为电压不再随时间降低。
在抽取电流的同时，当所述至少一个电容器（例如大容量电容器）上的电压降低，这是至少部分地从电容器抽取电流的指示。作为结果，不（直接）从电源抽取电流。因此，在配电系统中的电源侧可能不会抽取电源为保持向装置供电所需的最小电流（例如为了保持电连接开通、为了阻止电气的或其他的断开、或为了保持电源向装置的功率分配）的要求。通过控制装置来抽取第一电流，装置中的电容器的阻抗低于电源的电阻的情况和/或装置中的电容器上的电压将高于电源提供的电压的情况能够被克服。当电容器的阻抗低于电源的电阻，随着电流被抽取，电容器上的电压将下降直到达到平衡。在该点，通过控制该装置抽取第二电流，电流被从电源抽取。从电源抽取的第二电流消耗应该至少和第一电流消耗一起满足电源为了保持向装置供电的最小电流要求。当第二电流遵守这样的最小电流消耗要求时，抽取满足这样的最小电流要求的电流。在实际实现中，抽取同一个电流作为第一电流并且然后继续作为第二电流。例如，产生MPS脉冲，而不是7ms脉冲，产生37ms的脉冲。在这个例子中，在第一个30ms（第一电流）后，达到了平衡，并且最后的7ms（第二电流）确保从PSE抽取充足的最小电流。在这个例子中，第一电流和第二电流是单一的电流消耗，诸如单一的脉冲。然后，第二电流消耗可以遵守MPS 的PoE标准中阐述的要求（例如，它有一个持续时间，在标准中被称为T_mps_pd）。可以做一个假设，第一电流消耗的一部分被从PSE抽取，因此在实施例中第二电流消耗小于PSE为了保持向PD供电所需的最小电流。
为了确定何时达到平衡（即何时所测得的电压不再随时间降低，或至少以小于预定速率降低），至少在抽取第一电流时，进行抽取电流时测量至少一个电容器上的电压。
在所述方法的一个实施例中，第一电流大于第二电流。这是有利的，因为它提高了达到平衡的速度。第一电流消耗可以例如实现平衡的达到，并且第二电流消耗满足要求，使得在配电系统中的电源侧最小电流消耗是可检测的。在另一个实施例中，第二电流大于第一电流。第一电流是会引起电容器电压缓慢下降的正常工作电流（例如2mA，由微控制器抽取或由于损失）。当测量到这个电压降时（即在这个例子中，电压测量不是在MPS脉冲期间发生，而是当正常工作电流被抽取时发生），PD可以使用更高的电流（例如50mA）自放电以去除过高的电容器电压，接着是MPS脉冲（例如10mA）。较高的电流可以被跳过（50mA），并且可以仅使用较长的MPS脉冲。
在所述方法的进一步的实施例中，电源布置成当在每第二时间段中的至少第一时间段期间抽取至少最小电流时向装置供电，并且其中第二电流等于或大于所述至少最小电流，并且抽取第二电流长达至少第一时间段。例如，所述第一电流是脉冲电流，并且第一电流的至少一个脉冲持续时间大于所述第一时间段。作为另一个例子，所述第一电流是脉冲电流，并且在第一电流的至少一个脉冲期间抽取的电流大于所述至少最小电流。
作为一个例子，如果电流消耗是脉冲电流，则在不再从电容器抽取电流之前可以获得几个脉冲。如果在配电系统的电源侧没有检测到一个或多个脉冲，电源可以决定例如断开装置。通过抽取一个或多个较大的脉冲作为第一电流以及抽取正常的脉冲作为第二电流，较大的脉冲实现以提高的速度达到平衡，并且正常的脉冲满足要求，使得在配电系统中电源侧最小电流消耗是可检测的。这样的较大的脉冲可以包括，例如，延长持续时间的脉冲或更大幅度的脉冲。当所述方法被应用于脉冲发生器，依靠脉冲发生器的构造，这些例子中的一个可以更简单的实现。
在所述方法的另一个实施例中，该方法进一步包括：测量由负载抽取的电流，其中，只有当所测得的电流低于预定的阈值时，执行控制所述装置抽取电流的步骤。这是有利的，因为当装置在运转以及负载正抽取充足的电流时，最小功率要求将被满足。在这种情况下，例如，不需要产生电流脉冲，并且不需要执行电容器上的电压测量。作为另一种选择，只有当负载处于待机模式时，执行控制所述装置抽取电流的步骤。假设在工作模式下对于电源抽取充足的电流以保持向装置供电，则不需要抽取额外的电流。
在各种实施例中，第一电流和/或第二电流通过以下方式中的任一种被抽取：控制负载以消耗功率、控制电阻部件以消耗功率、或控制功率存储以存储功率。作为一个例子，作为负载一部分的发光二极管LED可以被开启以产生期望的电流消耗，并提供所述装置保持被供电的指示。装置中（诸如PD的物理接口中）可以包括电阻器，（例如通过交换机）控制电阻器来抽取电流。PD的物理接口或者装置中的负载可以包括另一个可以存储功率的电容器。通过控制这个电容器，可以抽取第一电流和第二电流。存在为了在装置中产生功率信号抽取第一电流和第二电流的各种其他方式。
在一个特别有利的实施例中，所述方法被应用于PoE。所述装置是受电装置PD，并且所述电源是根据以太网供电PoE标准的供电设备PSE，并且PSE布置成当检测到维持功率特征MPS时向PD供电。在进一步的实施例中，所述PD中的至少一个电容器是大容量电容器，所述控制器布置成用于产生MPS，第一电流和第二电流一起包括单一的脉冲，并且第二电流包括MPS。这允许PD中的脉冲发生器产生MPS脉冲（例如每300ms产生10mA的7ms脉冲）并且当大容量电容器上的电压下降（指示电流是从大容量电容器抽取）时延长MPS脉冲的持续时间。例如，7ms的脉冲可以延长到37ms，其中在开始的30ms大容量电容器上的电压下降，并且然后当达到平衡时，最后的7ms确保PSE能够检测到MPS。因此，一旦知道将从MPS而不是大容量电容器抽取电流，则电流至少被抽取MPS标准中称为T_mps_pd的时间。
在即将到来的PoE的802.3bt标准中，区分了PSE的另外的“类型”。为了使PSE保持与PD的连接的开通，PD需要从PSE抽取的最小电流在几种类型的PSE中是不同的。在所述方法的一个实施例中，该方法还包括确定PD正从其接收功率的PSE的类型，并且基于所确定的PSE的类型控制所述装置来抽取电流。例如，对于1型或2型PSE，PD所抽取的脉冲可以是10mA，而对于3型或4型PSE，所抽取的脉冲对于5-8级PD是16mA，且对于1-4级PD是10mA。
在第二方面，要求保护一种用于在配电系统中的装置中产生功率信号的计算机程序产品，所述装置包括至少一个与装置的负载并联的电容器，所述配电系统包括布置成当装置从电源抽取至少最小电流时向装置供电的电源，所述计算机程序产品包括计算机程序代码，用于当在计算机装置上运行该计算机程序代码时执行所述方法。例如，这种计算机程序产品可以作为芯片（组）上的嵌入式软件来运行。因此，在第三方面，要求保护一种布置成根据以太网供电PoE标准集成在受电装置PD中的数字或模拟电路，所述数字或模拟电路被布置用于执行该方法。
在第四方面，要求保护一种用于从配电系统中的电源接收功率的装置，所述电源布置成当装置从电源抽取至少最小电流时向装置供电，所述装置包括：至少一个负载、至少一个与所述至少一个负载并联的电容器、布置成用于产生电流消耗的控制器、以及布置成当装置抽取电流时测量所述至少一个电容器上的电压的电压测量单元，其中所述控制器进一步布置成只要测得的电压随时间降低就控制所述装置来抽取第一电流，并且随后抽取等于或大于最小电流的第二电流。
在一个实施例中，所述装置是受电装置PD，并且所述电源是根据以太网供电PoE标准的供电设备PSE，其中PSE布置成当检测到维持功率特征MPS时向PD供电，所述至少一个电容器是大容量电容器，其中所述控制器布置成用于产生MPS，并且其中所述第二电流消耗遵守相关的PoE标准的MPS要求（例如在7ms期间抽取10mA）。与包括PD的这样的装置相比，该装置也可以包括要用于PD中的芯片（组）。
应当理解，所述（计算机实现的）方法、计算机程序产品以及所述装置具有相似和/或相同的优选实施例，具体地如从属权利要求中所限定。
应当理解，本发明的优选实施例也可以是从属权利要求与相应的独立权利要求的任意组合。
参考下文描述的实施例，本发明的这些和其它方面将变得清楚并被阐明。
附图说明
为了帮助理解本公开并示出可以如何实施实施例，通过实例的方式参考附图，其中：
图1示意性和示例性地示出了配电系统的实施例，
图2示意性和示例性地示出了用于照明应用的配电系统的实施例，
图3示意性和示例性地示出了用于照明应用的受电装置的实施例，
图4A和图4B示意性和示例性地示出了PSE和PD的简化的示意图，
图5示意性和示例性地示出了PD接口之后的电流的Spice仿真，
图6示意性和示例性地示出了PD处抽取的第一MPS电流和PSE处的可观察的电流的Spice仿真，
图7示意性和示例性地示出了PD处抽取的第二MPS电流和PSE处的可观察的电流的Spice仿真，
图8示意性和示例性地示出了显示PSE电压垂降效果的Spice仿真，以及
图9示意性和示例性地示出了应用本申请的教导的简化的示意图。
具体实施方式
根据以太网供电（PoE）电气和电子工程师协会（IEEE）的标准802.3af/at，供电设备（PSE）通过以太网电缆向受电装置（PD）供电。例如，PSE是交换机，并且PD是例如互联网协议（IP）相机、IP电话、无线接入点、照明设备、传感器、风扇等。根据该标准，PSE能够确定电缆是否断开、连接到非PoE装置、或者连接到兼容PoE的PD。这是（在空闲状态之后）分三个阶段完成的：检测阶段、分类阶段和2级事件分类（2-event classification）；在此之后，PD被供电（处于运行状态）。
在检测阶段，PSE检测PD是否连接。在检测阶段期间，兼容PoE的PD将使用电容（50nF - 120nF）和电阻（25kΩ；仅在检测阶段呈现）提供有效的检测特征。作为一个例子，PSE可以应用2.8V至10V范围内的两个电压，并且测量相应的电流以确定特征电阻的存在。其他方法也是允许的，诸如寻找电流来源。在分类阶段，PSE和PD被区分为符合IEEE802.3af功率水平（12.95W）的1型或符合IEEE 802.3at功率水平（25.5W）的2型。此外，802.3at标准提供了一种确定功率分类的不同方法。2型PSE可以选择通过执行2级事件分类（层1）或与PD进行通信（层2）来获取PD功率分类。同时，2型PD必须能够识别2型PSE并通过层1和层2进行通信。作为2级事件分类的一部分，PSE向PD提供15.5V至20.5V之间的固定电压。
在确定连接了PD（以及可选的功率分类）之后，PSE向PD供电直到PD不再使用功率。该标准规定，如果PD需要很少或不需要功率，诸如处于待机模式，则PD必须产生维持功率特征（MPS）。根据IEEE802.3at，MPS由两个分量组成，AC MPS分量和DC MPS分量。PSE应监视DCMPS分量、AC MPS分量或两者。当在功率接口处检测到等于或低于27kΩ的AC阻抗时，呈现ACMPS元件分量。如果PSE未检测到MPS，则PSE可能断开至PD的功率。这防止PSE向断开的端口供电，从而防止接触这种端口（或连接到该端口的电缆）的人员触电。作为另一个例子，这可以防止损坏连接到被施加功率的PSE的端口的非PoE装置。
目前正在讨论如何将PoE标准用于各种负载，如照明设备（传感器、开关、光源等）或娱乐设备，如有源音箱、互联网收音机、DVD播放器、机顶盒以及甚至电视机。未来的标准则需要支持更高的功率水平，诸如每个Cat5/6连接的高达60W或更高的水平。这样的讨论正在进行，不仅与PoE相关，而且涉及其他（类似的）标准，如EMerge Alliance占用空间标准或USB供电标准。与这种通过这样的配电系统供电的高功率装置的发展一起，还有一种发展，即通过这些系统供电的装置的数量增加了。因此需要发展具有提高的电力效率的配电系统。
IEEE 802.3af / at标准定义了功率和数据分配系统，允许通过双绞线以太网电缆分配功率和数据。根据该标准，电力用户（electrical consumer）可以连接到交换机，用于从交换机接收功率并用于交换数据，其中交换机包括若干端口，并且其中电力用户可以连接到每个端口。以太网是一种局域网（LAN）的计算机联网技术。以太网在1980年被商业化引入，并在1985年被IEEE标准化为IEEE 802.3。以太网在很大程度上取代了竞争的有线LAN技术。以太网标准包括与以太网一起使用的开放系统互连（OSI）物理层的若干个接线和信令变体。原来的10BASE5以太网使用同轴电缆作为共享媒介。随后，同轴电缆被双绞线和结合了集线器或交换机的光纤链路取代。 10BASE-T以太网标准仅为点对点链路设计，并且所有终端均内置于以太网装置中。高速连接使用初始自动协商来协商速度、半双工和全双工以及主/从。该自动协商是基于与10BASE-T装置使用的脉冲类似的脉冲来检测与另一装置的连接的存在。当自动协商完成时，装置只在没有数据发送时发送一个空闲字节，以保持衔接。
PoE是一个有效的标准，它允许PSE通过网络电力用户的标准以太网电缆连接为分离的网络电力用户（如路由器、交换机、打印机后台处理程序等）提供电能。图1示出了具有中央电源装置（例如PSE）1的基于PoE的照明系统的常见架构，所述中央电源装置1具有多个启用PoE的输出端口12。对于每个负载装置2，输出端口12中的一个通过Cat5/6电缆3与连接器线连接。在图1的实例中，负载装置2是包含光源26和PD控制器/驱动器20的PoE灯。其他负载装置也可以包括风扇、传感器或如显示器或开关面板的用户接口装置。电源装置1包括PSU控制器10，该PSU控制器10对每个单独的输出端口12控制所施加的电压，并对于由PD控制器20在每个负载装置中用信号通知的功率请求来监视过电流。
图2示意性和示例性地示出了用于照明应用的配电系统100的实施例，所述配电系统100包括用于向受电装置2、3和4供电的供电装置1。供电装置1包括若干个端口12，受电装置2、3和4经由以太网电缆13连接到所述若干个端口，所述以太网电缆13适于传送有来源的功率以及数据。供电装置1经由可以直接连接到电源插座（未在图中示出）的电连接15接收输入功率，并且可以经由另一个以太网电缆14从例如交换机的另一个装置（图中未示出）接收数据。电源单元11从所接收的功率中产生经由电力设备管理器18被供电到受电装置2、3和5的功率。数据可以由网络数据处理器19在经由电力设备管理器18被发送到相应的受电装置2、3或4之前处理。
这里，受电装置2、3和4包括照明设备2、开关元件3和存在传感器4。这些可以被适配为使得在开关元件3已经被人致动和/或存在传感器4已经检测到人的存在之后，开关元件3和/或存在传感器4经由交换机1向照明设备2发送调光命令。
在图3中示意性和示例性地更详细地示出了照明设备2。照明设备2包括电负载26，在该实施例中，电负载26是发光二极管（LED）。照明设备2包括电负载功率提供单元102，用于从来源于供电单元1的功率产生电负载功率并且用于向电负载8提供电负载功率。以太网电缆13连接到照明设备2的插座20。传送的功率与数据一起经由功率-数据路径250被提供给功率-数据分离器210。功率-数据分离器210分离由以太网电缆13传送的功率和数据。然后，分离的数据进一步经由数据路径255传送，并且分离的功率进一步经由功率路径251传送。功率-数据分离器210包括例如用于分离功率和数据信号的磁路（magnetic circuit）。
照明设备2还包括用于识别PoE系统中的照明设备2并且可选地用于与交换机1协商功率等级的受电装置控制器211。电负载功率提供单元102包括电负载驱动器212，用于从由电负载驱动器212经由受电装置控制器211接收的来源于供电装置1的功率产生电负载功率，以及用于向LED 26提供电负载功率（以及可选地包括电负载功率控制器213，用于确定电负载功率的功率水平，使得受电装置2从供电装置1抽取的输入电流在预定义的较高输入电流阈值之下被最大化，例如，对于功率等级4是由PoE标准802.3at所定义的0.6A，以及用于经由控制信号路径254向电负载驱动器212发送指示所确定的功率水平的功率控制信号）。电负载驱动器212适于根据从电负载功率控制器213接收的功率控制信号从有来源的功率产生电负载功率。电负载功率经由电负载功率路径253从电负载驱动器212提供到LED26。电负载驱动器212适于通过生成用于驱动LED 26的相应的电负载驱动电流来产生电负载功率。电负载功率提供单元102，尤其是电负载功率控制器213或者电负载驱动器212可以适用于对控制信号进行低通滤波。
在图4A和图4B中，示出了简化的PSE/PD示意图以突出显示滤波元件CBULK和电缆阻抗（电阻+电感值）。在图4A中，MPS信号发生器43位于（包括热插拔FET 41的）PD接口和PSE之间；并且在图4B中，MPS信号发生器46位于（包括热插拔FET 44的）PD接口和负载之间。这些示意图说明了潜在的问题，即由大容量电容器提供MPS时存在不期望的电流路径411、413。而在期望的电流路径410、412中，从PSE中抽取MPS。当MPS或者基于最小电流要求的另一电流至少部分地不从电源（例如PSE）抽取时，则当在配电系统的电源侧测量时，可能不满足最小电流要求。这样的要求被设置为允许例如PSE检测PD装置是否被从电缆上拔下。在这种情况下，PSE必须快速移除电压以避免PoE电压出现在开放式连接器上。换句话说，MPS是PD为确保其保持被供电所必须抽取的最小功率特征。
当连接到1型或2型PSE时，该MPS定义为10mA。这个电流被称为维持电流（IHold）。这个数字将会使下限功耗至少在50V x 10mA = 500mW。这个下限限制太高，无法实现低待机，因此该标准还有对该电流占空比的规定。规则是，IHold电流只能在每325ms周期中出现75ms。这将下限功耗降低到115mW。预计802.3bt修订将引入两种新的类型：3型和4型。这些类型将获得与1型和2型不同的MPS行为。3型和4型的PD需要在每300ms周期中显示7ms的MPS。电流量取决于最大的PD功率。如果功率低于或等于30W（4级功率），则维持电流的水平为10mA，与1型和2型规格相同。如果功率大于30W（5级及以上），则所需电流为16mA。
为了使PoE照明应用成功，期望待机功率保持尽可能低。因此，这些更新的最小功率使用要求是有利的，然而这样的低功耗脉冲可以不经意地从例如PD侧的大容量电容器CBULK抽取，并且于是对于在PSE侧的电流传感机构是不可见的。这将导致PSE从PD断开功率，这是非常不期望的。
可能由于不同的原因而导致由装置（例如PD）抽取的脉冲没有从电源（例如PSE）抽取的效果。作为第一个例子，从MPS发生电路的电气的观点来看，这种效应是由于PSE电压源和大容量电容器之间的阻抗差异引起的。如果大容量电容器的阻抗远低于PSE的源电阻，则大容量电容器将首先提供所有MPS电流，直到在PSE源与大容量电容器之间达到新的DC平衡。对于这些短脉冲，脉冲的大部分可以来源于电容器。这导致PSE未观察到MPS脉冲并可能断开PD。 LTspice仿真（见图5）显示，对于典型的220μF的PD大容量电容器，在PSE传感电阻处，MPS脉冲几乎不可见（即电流消耗51可忽略不计）。作为第二个例子，这种效应是由于PSE电压突然下降（电压垂降）造成的。PSE在功率接口处的允许电压范围为57V-50V。由于（其他端口的）负载的增加，通常PSE电压下降。如果PSE电压下降并且PSE连接到具有最小功耗的PD，则可能会有使输入整流器反向偏置的效果。此时，PD由储存在大容量电容器中的功率运转，直到电容器放电到PSE电压以下并且输入整流器再次开始导通。在这种情况下，PSE将不会观察到MPS并将断开PD。
在图6中提供了进一步的Spice仿真，其示出了在PD 61处抽取的MPS电流、在PSE62处可观察的电流以及在大容量电容器63上的电压。该仿真使用具有7ms开启时间的短MPS定时，这引起PSE波形失真和幅度减小。
在图7中提供了更进一步的Spice仿真，其示出了在PD 71处抽取的MPS电流、在PSE72处可观察的电流以及在大容量电容器73上的电压。该仿真使用具有75ms开启时间的长MPS定时。这里我们可以看到，PSE波形具有变形的边缘，但是确实达到了DC平衡。大容量电容器电压是PSE电流的反转镜像副本（inverted mirror copy）。
在图8中提供了Spice仿真，其示出了PSE电压垂降的效果。示出了PSE电压81，它从57V转换到50V并且回到57V。还示出了大容量电容器82上的电压。当抽取MPS时，该电压降与MPS电流持平。PD侧上的MPS电流示出为83并且PSE所观察的电流示出为84。在高PSE电压周期期间，脉冲被滤波并减小幅度，但是在电压下降到50V之后，这些脉冲完全消失，并且在大容量电容器充分放电之后才重新出现。
在图9中示出了用于从电源（例如，PSE）接收功率的装置（例如PD）。它包括（在整流器之后的）正轨（positive rail）91、负切换轨（negative switched rail）92、大容量电容器93、大容量电容器上的电压测量94、保持活跃信号（例如MPS）发生装置95、热插拔开关96（例如MOSFET）、输入整流器97（请注意，为了简单起见，仅绘制了导电二极管）、PoE以太网变压器98和负非切换轨道（negative unswitched rail）99。在该实例中，MPS发生阻抗95可以位于热插拔（96）FET之前99或之后92，并且当抽取MPS时不需要关闭热插拔。
PD负责满足PSE侧的MPS要求。可以使用PD电压的测量来确定是否从电缆侧（即电源侧，PSE侧）抽取MPS电流，而不是从配电系统的大容量电容器（即装置侧，PD侧）抽取MPS电流。在MPS脉冲期间，PD将测量大容量电容器的电压。只要这个电压在下降，并且尚未达到稳定值，PD应该继续抽取MPS电流。一旦电压达到稳定值，PD应继续该电流长达至少最小的所需时间（连接到3型或4型PSE时为7ms，当连接到1型或2型PSE时为75ms）。
可以建立一个内置此性能的并自动生成正确定时的MPS脉冲的PD接口芯片。可替换地，这可以内置到PD应用中（例如，处理MPS的微控制器），并具有A/D转换器来读取PD大容量电容器电压。也可以使用以大容量电容器电压作为输入的微分器。由于希望得到稳态条件，微分器上的零电压指示已经达到了DC平衡，并且抽取的电流来源于PSE。
在该文献中，呈现了一种方法、计算机程序产品和装置，其允许耗电装置（例如PD）检测其是从其自身的（大容量）电容器还是从电源（例如PSE）抽取电流。这允许该装置能够抽取正确的电量，使得最小的功耗在配电系统的电源侧是可检测的。这允许例如产生正确的MPS，使得PD避免被PSE断开。
通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的本发明时可以理解和实现所公开的实施例的其他变型。
在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。
单个单元或装置可以实现权利要求中记载的若干项目的功能。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的纯粹事实并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。
权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

Claims (15)

1.一种用于在配电系统中的装置（2）中产生功率信号的方法，所述装置（2）包括至少一个与装置（2）的负载（26）并联的电容器，所述配电系统包括电源（1），所述电源（1）布置成当所述装置（2）从电源（1）抽取至少最小电流时向装置（2）供电；所述方法包括：
-当所述装置抽取电流时，测量至少一个电容器上的电压，
-基于测得的电压控制所述装置（2）抽取电流，其中，只要测得的电压随时间降低，控制所述装置（2）抽取第一电流，并且随后抽取等于或大于最小电流的第二电流。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一电流大于所述第二电流。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中电源（1）布置成当在每第二时间段中的至少第一时间段期间抽取至少最小电流时向装置（2）供电，并且其中第二电流等于或大于所述至少最小电流，并且抽取第二电流长达至少第一时间段。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一电流是脉冲电流，并且第一电流的至少一个脉冲持续时间大于所述第一时间段。
5.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一电流是脉冲电流，并且在第一电流的至少一个脉冲期间抽取的电流大于所述至少最小电流。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述方法进一步包括：
测量由负载（26）抽取的电流，
其中，只有当所测得的电流低于预定的阈值时，执行控制所述装置（2）抽取电流的步骤。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中只有当负载（26）处于待机模式时，执行控制所述装置（2）抽取电流的步骤。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述第一电流和/或所述第二电流通过以下方式中的任一种被抽取：控制负载（26）以消耗功率、控制电阻部件以消耗功率、或控制功率存储以存储功率。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述装置（2）是受电装置PD，并且所述电源（1）是根据以太网供电PoE标准的供电设备PSE，其中PSE布置成当检测到维持功率特征MPS时向PD供电。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述至少一个电容器是PD的大容量电容器，其中所述控制器布置成用于产生MPS，其中所述第一电流和第二电流一起包括单个的脉冲，并且其中所述第二电流包括MPS。
11.根据权利要求9至10中任一项所述的方法，所述方法进一步包括：
确定PD正从其接收功率的PSE的类型，
其中进一步基于所确定的PSE的类型来控制所述装置抽取电流。
12.一种计算机程序产品，布置成用于在配电系统中的装置（2）中产生功率信号，所述装置（2）包括至少一个与装置（2）的负载（26）并联的电容器，所述配电系统包括布置成当装置（2）从电源抽取至少最小电流时向装置供电的电源（1），所述计算机程序产品包括计算机程序代码，用于当在计算机装置上运行该计算机程序代码时执行权利要求1至11中任一项所述的方法。
13.一种模拟或数字电路，用于根据以太网供电PoE标准被集成在受电装置PD中，所述电路布置用于执行权利要求1至11中任一项所述的方法。
14.一种装置（2），布置成用于从配电系统中的电源（1）接收功率，所述电源（1）布置成用于当装置（2）从电源（1）抽取至少最小电流时向装置（2）供电，所述装置（2）包括：
-至少一个负载（26），
-至少一个与所述至少一个负载（26）并联的电容器，
-布置成用于产生电流消耗的控制器，以及
-布置成当装置抽取电流时测量所述至少一个电容器上的电压的电压测量单元，
其中所述控制器进一步布置成只要测得的电压随时间降低，控制所述装置（2）抽取第一电流，并且随后抽取等于或大于最小电流的第二电流。
15.根据权利要求14所述的装置（2），其中所述装置（2）是受电装置PD，并且所述电源（1）是根据以太网供电PoE标准的供电设备PSE，其中PSE布置成当检测到维持功率特征MPS时向PD供电，其中所述至少一个电容器是大容量电容器，
其中所述控制器布置成用于产生MPS，其中所述第一电流和所述第二电流一起包括单一的脉冲，并且其中所述第二电流包括MPS。
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