CN111316533A - Dc受电设备的功率输送控制 - Google Patents
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Abstract
一种DC受电设备控制器(101),包括:DC功率单元(102),其被配置为经由有线功率线(105)电连接到外部DC功率源设备(104),控制单元(112),其与DC功率单元连接,并且被配置为从DC电压监控单元(108)接收指示DC功率的当前电压量的响应信号,并且在测量的标记事件时间超过预定标记事件持续时间阈值时从标记事件计时器单元(110)接收延长标记时间信号,并且在以下任一事件中实现将当前接收的DC功率输送到外部电负载单元(106):a)检测到当前响应信号指示当前接收的电压量落入操作电压区间,以及b)检测到已经接收到延长标记时间信号。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于DC受电设备的功率控制器,本文也称为DC受电设备控制器,涉及一种DC受电设备,涉及一种电气布置,以及涉及一种用于操作DC受电设备控制器的方法。
背景技术
WO 2017/001179描述了一种功率提供设备、功率接收设备以及从功率提供设备向多个功率接收设备提供功率的对应方法,这允许减少待机情况下消耗的功率,从而提供一种允许提供待机辅助低电压的配电系统,其允许提高效率操作。
发明内容
本发明的一个目的是改善向DC受电设备提供待机功率。
根据本发明的第一方面,提出了一种DC受电设备控制器。DC受电设备控制器包括:
- DC功率单元,被配置为电连接到外部DC功率源设备,以从其接收不同功率量的DC电功率;
- DC电压监控单元,被配置为监控接收的DC功率的当前接收的电压量,并输出指示当前接收的电压量落入多个预定非重叠电压区间中的相应一个的相应响应信号,该多个预定非重叠电压区间包括标记事件电压区间和操作电压区间,其中标记事件电压区间的电压量低于操作电压区间的电压量;
- 标记事件计时器单元,被配置为接收当前接收的响应信号,并且在检测到当前接收的响应信号指示当前接收的DC功率的电压量已经过渡到标记事件电压区间中时开始标记事件时间测量,并且在检测到自标记事件时间测量开始以来测量的标记事件时间超过预定标记事件持续时间阈值时提供延长标记时间信号;
- 控制单元,其与DC功率单元连接,并被配置为接收当前响应信号和延长标记时间信号,并被配置为在以下任一事件中实现将当前接收的DC功率输送到电负载单元:
a)检测到当前响应信号指示当前接收的电压量落入操作电压区间,以及
b)检测到已经接收到延长标记时间信号。
本发明基于如下认识,即DC功率源设备是已知的,其检测合适的DC受电设备是否经由有线功率线连接,以避免向不合适的DC受电设备输送功率或者向未连接的功率接口提供功率,这意味着触电的风险。
此外,在检测到经由有线功率线连接的合适的DC受电设备时,DC功率源被配置成执行分等级过程,其目的在于确定DC受电设备所需的功率量。这是由DC受电设备通过向DC功率设备提供比操作DC功率低的DC功率来实现的。只有当分等级过程完成时,DC功率源才被配置成提供操作功率以驱动光源的操作。
本发明第一方面的DC受电设备控制器被有利地配置成将合适的外部电负载单元的操作能力扩展到那些基于提供具有落入操作电压区间的电压量的DC功率的能力之外。DC受电设备控制器包括控制单元,该控制单元被配置成在两种情况下实现将当前接收的DC功率输送到外部电负载单元。
在第一种情况下,当当前接收的DC功率的电压量落入操作电压区间时,控制单元实现对当前接收的DC功率的输送。DC电压监控单元监控当前接收的电压量,并且当当前接收的电压落入预定操作电压区间时,DC电压监控单元输出指示其的响应信号。在第一种情况下,该响应信号也被称为操作响应信号。控制单元接收操作响应信号。其在控制单元处的接收触发当前接收的DC功率(在这种情况下是具有在操作电压区间内的电压量的DC功率)向外部电负载单元的输送。
然而,附加地,在第二种情况下,控制单元也实现DC功率向外部电负载单元的输送。为此,DC电压监控单元被附加地配置成提供指示当前接收的电压量落入标记事件电压区间的响应信号。在第二种情况下,响应信号也被称为标记事件响应信号。标记事件电压区间和操作电压区间是不重叠的,并且标记事件电压区间的电压量低于操作电压区间的电压量。
本发明认识到,与低于操作电压区间的电压量相关联的这种功率量通常在时间上非常有限,因为其被输送用于除了为操作提供功率之外的目的。本发明设想这种低功率仍然可以用于在合适的情况下驱动外部电负载单元的至少有限的操作。特别地,本发明认识到,鉴于使用不同电压量提供这种DC功率的外部DC功率源设备的特性,与较低电压量相关联的这种DC功率的可用阈值持续时间是实现将这种较低电压功率量用于驱动操作或有限操作的合适标准。满足可用阈值持续时间的合适情况在本文被称为延长标记事件。
因此,本发明的功率控制器包括标记事件计时器单元,其在检测到当前接收的响应信号指示当前接收的DC功率的电压量已经过渡到标记事件电压区间时进行标记事件时间测量,并且在检测到自标记事件时间测量开始以来测量的标记事件时间超过预定标记事件持续时间阈值时提供延长标记时间信号。
控制单元对延长标记时间信号的接收触发当前接收的DC功率的输送,在这种情况下,该DC功率具有到电负载单元的在标记事件电压区间内的电压量。
以这种方式,如果在某个时间跨度(标记事件持续时间阈值)内该较低功率量可用,则实现对具有低于操作电压的电压量的当前可用的DC功率量的输送。因此,本发明的功率控制器实现提供具有较低电压的DC功率,来用于在合适的情况下实现至少有限操作,这在此之前不能用于驱动电负载单元的操作。
在下文中,将呈现本发明第一方面的实施例。
在第一方面的DC受电设备控制器的优选实施例中,预定标记事件持续时间阈值总计至少400毫秒。该阈值形成了合适的限制,以区分能够实施延长标记事件的DC功率源设备和不能实现延长标记事件的DC功率源设备。在一个实施例中,标记事件持续时间阈值总计正好为400毫秒。
在一些实施例中,DC受电设备控制器被实施为独立模块,该独立模块具有用于与外部DC功率源设备进行功率接收和控制数据交换的接口,以及用于向外部电负载设备输送功率的接口。
在同时形成本发明的第二方面的其他实施例中,DC受电设备包括根据本发明的第一方面或其实施例之一的DC受电设备控制器,以及电负载单元。电负载单元被配置为在输送具有落入操作电压区间的电压量的DC功率时以第一操作模式操作,并且在输送具有落入标记事件电压区间的电压量的DC功率时以比第一操作模式需要更少DC功率的第二操作模式操作。
在第二方面的DC受电设备中,DC受电设备控制器的控制单元被配置为在检测到电流响应信号指示当前接收的电压量落入操作电压区间时启用第一操作模式,并且在检测到已经接收到延长标记时间信号时启用第二操作模式。
以下描述转向DC受电设备的实施例。
电负载单元适当地包括负载设备,用于在操作电压区间中的操作电压下,在第一操作模式下执行预定功能操作。负载单元例如是可控照明单元,其包括照明设备形式的负载设备,照明设备包括LED和LED驱动器。照明单元还包括用于控制照明设备操作的处理器和用于交换控制通信的控制收发器。在第二操作模式中,在具有标记事件电压区间中的电压的功率输送下,负载设备执行有限功能。在所提到的照明单元的示例中,这种新形式的功率输送可以用于在关闭LED驱动器和LED的同时,提供用于维持处理器和控制收发器的操作的功率。
在又一实施例中,电负载单元包括至少两个电负载设备,其可在第一操作模式或第二操作模式下操作。
一些有利的DC受电设备具有布置在DC功率单元和电负载单元之间的控制单元,并且控制单元包括:
- 可控热插拔开关,用于在闭合状态下启用或在断开状态下禁用当前接收的DC功率从DC功率单元到电负载单元的输送;
- 可控电流源单元,布置在DC功率单元和热插拔开关之间,并被配置为生成可控电流量的电流并将其提供给外部DC功率源设备;其中
- DC电压监控单元(108),被配置为输出以下响应信号:
标记事件响应信号,指示当前接收的电压落入标记事件电压区间,
等级事件响应信号,指示当前接收的电压落入等级事件电压区间,其中等级事件电压区间的电压量低于操作电压区间的电压量,但高于标记事件电压区间的电压量;和
- 控制单元被配置为,当可控热插拔开关处于断开状态时,
参考检测到的预定复位事件,对接收的等级事件响应信号的数量进行计数,并且响应于接收到相应的等级事件响应信号,控制由可控电流源单元生成的电流,以根据接收的等级事件响应信号和分配给DC受电设备的存储的设备类型标识符的瞬时计数,来呈现(assume)多个预定类电流量中的一个;和
响应于接收的标记事件响应信号,控制由可控电流源生成的电流量,以呈现预定标记事件电流量。
这些实施例特别有利于使用对当前接收的电压量的等级事件和标记事件响应信号来实现在外部DC功率源设备和DC受电设备之间的分等级过程。这种分等级过程例如从众所周知的以太网供电标准中已知。以太网供电具有“相互识别”的概念。这意味着DC功率源设备(PSE)可以查明连接的是哪种DC受电设备(PD),以及同样,DC受电设备可以查明其连接至的是哪种DC功率源设备。可以就PSE或PD的“类型”和PSE或PD的“等级”方面进行区分。类型是特定功能和通用规范的容器。这包括但不限于一定的功率范围能力。对于PSE来说,等级是PSE为PD保留的功率量。对于PD来说,等级是PD希望接收的功率量。PSE决定将使用什么等级;这可能等于或低于PD所请求的等级。如果在PSE和PD相连的系统中,两者都知道对方的类型和等级,则称建立了相互识别。
因此,DC受电设备优选地被配置成根据分配给它的存储的设备类型标识符,请求第一操作模式的给定量的DC功率,该给定量的功率取决于电负载单元的功率要求。DC受电设备通过以预定方式响应落入等级事件电压区间的当前接收的电压量,来将该要求通知给DC功率源,在此将其称为等级事件。两个连续的等级事件被落入标记事件电压区间的当前接收的电压量分开,这在此被称为标记事件。这两种情况都被DC电压监控单元检测,该单元输出指示当前接收的电压落入标记事件电压区间的标记事件响应信号,从而形成标记事件,并且输出指示当前接收的电压落入等级事件电压区间的等级事件响应信号,从而形成等级事件。等级事件电压区间的电压量低于操作电压区间的电压量,但高于标记事件电压区间的电压量。
控制单元被配置为基于由DC电压监控单元提供的响应信号,并参考检测到的预定复位事件,对接收的等级事件响应信号的数量进行计数,即,自最近检测到的预定事件以来的等级事件的数量。检测到的预定复位事件可以包括多个复位事件之一。复位事件可以包括检测到当前接收的电压量落入复位电压区间,或者检测到当前接收的电压量落入操作电压区间。这是为了确保控制单元不会无限期地计数,并且计数过程可以可控地复位。
优选地,控制单元还响应于接收到相应的等级事件响应信号,控制由可控电流源单元生成的电流,以根据接收的等级事件响应信号和分配给DC受电设备的存储的设备类型标识符的瞬时计数,来呈现多个预定等级电流量中的一个。因此,根据自最近的复位事件以来检测到的等级事件的增加的数量和指示功率需求的存储的设备类型标识符,控制单元被配置成驱动可控电流源以呈现预定等级电流量,并因此向合适的DC功率源设备提供与电负载单元的DC功率需求相关的信息。
控制单元优选地还在标记事件期间控制可控电流源。在这些情况下,可控电流源生成预定标记事件电流量。
该实施例的可控电流源适当地布置在DC功率单元和热插拔开关之间,该热插拔开关可由控制单元控制,来在闭合状态下启用或在断开状态下禁用当前接收的DC功率从DC功率单元到电负载单元的输送。
该实施例的控制单元仅在可控热插拔开关处于断开状态时(即当DC功率的输送被禁用时)才对等级事件的数量进行计数。标记事件电流量和预定等级电流量被适当地实施为分别落入预定标记事件电流区间和等级电流量区间。这些等级电流量区间是非重叠的。
因此,这些实施例有利地提供了在要求较少DC功率的第二操作模式和第一操作模式之间切换向电负载单元提供DC功率的能力。
DC受电设备的优选实施例被配置为遵循IEEE 802.3标准(以太网供电)。该标准提供了一种合适的协议,其用于在DC功率源设备和DC受电设备之间交换与功率需求相关的信息。这种协议的一个特别合适的修改包括在IEEE 802.3bt标准版本中,并且利用了延长标记时段。在该标准版本下,只要所连接的DC受电设备汲取被称为标记事件电流的预定电流量,就允许DC功率源设备在标记条件下(即,提供具有落入标记事件电压区间的DC电压量的DC功率)等待期限不定的时间量。允许在标记条件下的这种暂停是有益处的,包括允许DC功率源设备将DC受电设备保持在关闭模式(不在第一操作模式),但是准备好立即启动,因为标准固有的检测和分等级过程已经实现,并且不需要再次执行。
第二方面的DC受电设备优选地被配置为根据IEEE 802.3 bt标准操作,但是除此之外还使用延长标记时段来驱动根据第二操作模式操作的电负载,该第二操作模式通常涉及比第一操作模式所需的DC功率更少的DC功率。这些实施例通过利用允许符合802.3bt的DC功率源设备(PSE)执行的延长标记时段,来实现以太网供电系统中的DC受电设备(PD),例如能在非常低功率的待机机制下操作的LED照明器材。
优选地,电负载单元被配置为要求不大于且不小于预定标记事件电流量,来在第二操作模式下操作。这确保了DC功率设备保持在标记事件中,即,使用标记事件电压输送DC功率。优选地,预定标记事件电流量是电流值在0.25 mA和4 mA之间的标记事件电流区间。
存在实施从第二操作模式改变到第一操作模式的不同方式的若干实施例。在一个实施例中,电负载单元被配置为向外部DC功率源设备提供操作功率请求,来从电负载单元在第二操作模式下的操作改变为电负载单元在第一操作模式下的操作。这样,当在第二操作模式下操作时,DC受电设备向DC功率源设备指示其要求用于在第一操作模式下操作的特定的操作功率量,并从而触发操作模式的改变。
在这些实施例中的另一个中,电负载单元包括以太网收发器,该以太网收发器被配置为建立并保持与外部DC功率源设备的通信链路。电负载单元被配置为在第二操作模式下保持以太网收发器去激活,并且通过优选地不超过激活以太网收发器并建立与外部DC功率源设备的通信链路来向外部DC功率源设备指示操作功率请求。在可以被组合的替代变型中,内部生成的信号、或外部信号或外部用户输入可用于激活以太网收发器,以便与DC功率源设备建立通信链路。合适的DC功率源设备又被配置成将与以太网收发器的通信链路的建立解释为操作功率请求。作为响应,该合适的DC功率源停止提供具有落入标记事件电压区间的电压量的DC功率,并供应具有落入操作电压区间的电压量的DC功率。DC电压监控单元然后提供指示其的响应信号,该响应信号由控制单元接收,并且触发第一操作模式的DC功率的输送。
在DC受电设备的其他实施例中,电负载单元包括以太网收发器,该以太网收发器可在第二操作模式下操作,并且被配置为建立和维持与外部DC功率源设备的通信链路,并且根据链路层协议经由通信链路提供操作功率请求。链路层协议适当地是链路层发现协议(LLDP)。
在DC受电设备的又一实施例中,电负载单元包括负载控制单元,其被配置为通过从第二操作模式切换到操作功率请求模式来向外部DC功率源设备指示操作功率请求,在操作功率请求模式中,电负载单元被配置为(在第一变型中)要求输送大于预定标记事件电流量的电流,或者(在第二变型中)要求输送小于预定标记事件电流量的电流。这里,负载控制单元因此可以“有意地”驱动电负载单元汲取高于或低于预定标记事件电流量的电流量,以便触发操作模式的改变。
在所述及的第一变型的优选实施方式中,指示操作功率请求的汲取电流至少是标记事件电流量的25倍。在允许的标记事件电流量以标记事件电流量在0.25 mA和4 mA之间的标记事件电流区间的形式实施的实施例中,指示操作功率请求的汲取电流高于100 mA。合适的DC功率源设备被配置成将这种电流的汲取解释为操作功率请求。
在第二变型的实施方式中,DC受电设备被配置为通过汲取具有低于标记事件电流量的值的电流来指示操作功率请求。在这种变型中,标记事件电流量优选地是标记事件电流量在0.25 mA和4 mA之间的标记事件电流区间,指示操作功率请求的汲取电流优选地小于0.15 mA。合适的DC功率源设备被配置成将这种电流的汲取解释为操作功率请求。
如前面所指示的,本发明特别有利于在DC受电设备中使用,其中电单元负载包括照明单元,该照明单元被配置为当在第一操作模式下操作时发光。
根据本发明的第三方面,提供了一种电气布置。该电气布置包括被配置成提供不同功率量的DC电功率的DC功率源设备,以及经由有线功率源线连接到其的根据第二方面的至少一个DC受电设备。
第三方面的电气布置共享第二方面的DC受电设备的优点,并且可以使用根据第二方面的DC受电设备的实施例的任一实施例的一个或多个DC受电设备来实施。DC功率源设备优选地被配置为使用上述延长标记时段来操作,并且在特别优选的实施例中是符合802.3bt的DC功率源设备。
根据本发明的第四方面,提供了一种用于操作DC受电设备控制器的方法。该方法包括:
- 从外部DC功率源设备接收不同功率量的DC电功率;
- 监控接收的DC功率的电压量;
- 提供相应的响应信号,该响应信号指示当前接收的电压量落入多个预定非重叠电压区间中的相应一个,该多个预定非重叠电压区间包括标记事件电压区间和操作电压区间,其中标记事件电压区间的电压量低于操作电压区间的电压量;
- 在检测到当前接收的响应信号指示当前接收的DC功率的电压量已经过渡到标记事件电压区间时,开始标记事件时间测量;
- 在检测到自标记事件时间测量开始以来测量的标记事件时间超过预定标记事件持续时间阈值时,提供延长标记时间信号;和
- 在以下任一事件中,实现将当前接收的DC功率输送到外部电负载单元
a)检测到当前响应信号指示当前接收的电压量落入操作电压区间,以及
b)检测到已经接收到延长标记时间信号。
第四方面的方法共享第二方面的DC受电设备的优点,并且可以使用第二方面的DC受电设备的实施例的任一实施例的附加特征来实现。
第五方面由包括指令的计算机程序形成,所述指令被配置成使得第一方面或其实施例的任一实施例的DC受电设备控制器执行第四方面的方法的步骤。
第六方面由其上存储有第五方面的计算机程序的计算机可读介质形成。
因此,应当理解,权利要求1的DC受电设备控制器、权利要求3的DC受电设备、权利要求12的电气布置和权利要求13的用于控制DC受电设备的操作的方法、权利要求14的计算机程序和权利要求15的计算机可读介质具有相似和/或相同的优选实施例,特别是如从属权利要求中所定义的。
应当理解,本发明的优选实施例也可以是从属权利要求或以上实施例与相应独立权利要求的任意组合。
参考下文描述的实施例,本发明的这些和其他方面将变得显而易见并得到阐述。
附图说明
在以下附图中:
图1示出了电气布置的实施例的示意框图,该电气布置包括经由有线功率源线连接到DC受电设备的DC功率源设备,该DC受电设备包括DC受电设备控制器和电负载单元。
图2A示出了电压对时间的曲线图,将DC功率的电压量示出为时间的函数。
图2B示出了电流对时间的曲线图,示出了由DC受电设备汲取或由可控电流源单元316响应于当前接收的电压量并根据分配给DC受电的设备的存储的设备类型标识符生成的电流量IPD。
图2C示出了根据电压量VPSD的热插拔开关的状态。
图3示出了另一电气布置的示意框图。
图4示出了另一电气布置的示意框图。
图5示出了另一电气布置的示意框图。
图6示出了另一电气布置的示意框图。
图7示出了用于操作DC受电设备的方法的实施例的流程图。
具体实施方式
图1示出了电气布置150的实施例的示意框图,该电气布置150包括经由有线功率源线105连接的DC受电设备100和DC功率源设备104。DC受电设备包括DC受电设备控制器和与其电连接的电负载单元。DC功率源设备被配置为向DC受电设备100提供不同功率量的DC电功率。
将进一步参考图2A对DC受电设备100的功能进行描述,图2A示出了电压对时间的曲线图,该图将DC功率的电压量示出为时间的函数,其示例性地由DC功率源设备提供。
DC受电设备包括DC功率单元102,其经由有线功率源线105电连接到DC功率源设备104。如图2所示,DC受电设备还包括DC电压监控单元108,该DC电压监控单元108被配置为监控接收的DC功率的当前电压量VPSD,并输出指示当前接收的电压量落入多个预定非重叠电压区间中的相应一个的相应响应信号,该多个预定非重叠电压区间包括标记事件电压区间VM和操作电压区间VO。标记事件电压区间的电压量低于操作电压区间的电压量。
DC受电设备还包括标记事件计时器单元110,其被配置为接收当前接收的响应信号,并在检测到当前接收的响应信号指示当前接收的DC功率的电压量已经过渡到标记事件电压区间时开始标记事件时间测量。它还被配置成在检测到自标记事件时间测量开始以来测量的标记事件时间超过预定标记事件持续时间阈值Δtth时,提供延长标记时间信号。
这将参考图2A的示例性电压信号VPSD来详细解释。每当当前接收的电压量落入任一不重叠电压区间时,DC电压监控单元提供响应信号,在该特定示例中,不重叠电压区间是VM、VC和VO。因此,它提供指示当前接收的电压在时间t2、t4和t6落入标记事件电压区间的响应信号。标记事件计时器单元110在时间t2开始第一标记事件时间测量,第一标记事件时间测量在时间t3结束,在t3,当前接收的电压量离开标记事件电压区间VM并落入等级事件电压区间VC,这由DC电压监控单元通过提供指示其的响应信号来指示。t2和t3之间的时间跨度短于预定标记事件持续时间阈值Δtth,因此标记事件计时器单元不提供延长标记时间信号。标记事件计时器单元110在时间t4开始第二标记事件时间测量,第二标记事件时间测量在t5结束,同样地,在t5,当前接收的电压量离开标记事件电压区间VM。然后,它在时间t6开始第三标记事件时间测量。当前接收的电压量在长于预定标记事件持续时间阈值Δtth的时间跨度期间保持在标记事件电压区间内,因此标记事件计时器单元在t7提供延长标记时间信号。
DC受电设备100还包括控制单元112,该控制单元112与DC功率单元连接,并且被配置为接收来自DC电压监控单元108的当前响应信号和来自标记事件计时器单元110的延长标记时间信号。控制单元还被配置成在以下任一事件中实现将当前接收的DC功率输送到电负载单元106:
a)检测到当前响应信号指示当前接收的电压量落入操作电压区间VO,以及
b)检测到已经接收到延长标记时间信号。
在一些DC受电设备中,电负载单元被配置为在输送具有落入操作电压区间VO的电压量的DC功率时以第一操作模式操作,并且在输送具有落入标记事件电压区间VM的电压量的DC功率时以比第一操作模式要求更少DC功率的第二操作模式操作。在这些DC受电设备中,控制单元被配置为在检测到当前响应信号指示当前接收的电压VPSD量落入操作电压区间VO时启用第一操作模式,并且在检测到已经接收到延长标记时间信号时启用第二操作模式。
图3示出了包括连接到DC功率源设备304的DC受电设备300的电气布置的另一实施例的示意框图。对DC受电设备300的以下描述集中于区分DC受电设备300和参考图1描述的DC受电设备100的技术特征。DC受电设备100和300共享的特征通过使用相同的指代数字来指代,除了第一个数字,即DC受电设备100的“1”和DC受电设备300的“3”。DC受电设备300的控制单元313被布置在DC功率单元302和电负载单元306之间,并且包括可控热插拔开关314,用于在闭合状态下启用或在断开状态下禁用当前接收的DC功率从DC功率单元302到电负载单元306的输送。它还包括可控电流源单元316,该可控电流源单元316被布置在DC功率单元302和热插拔开关314之间,并且被配置为生成可控电流量的电流并将其提供给外部DC功率源设备304。
将进一步参考图2A、2B和2C进行以下描述,其中图2B示出了电流对时间的曲线图,该曲线图示出了由DC受电设备汲取或由可控电流源单元316响应于当前接收的电压量并且根据分配给DC受电的设备300的存储的设备类型标识符而生成的电流量IPD,并且图2C示出了根据图2A所示的接收的电压量VPSD的热插拔开关的状态。图2A-C中描绘的所有三个曲线图共享相同的时间轴。
在DC受电设备300中,DC电压监控单元308被配置为输出以下响应信号:
标记事件响应信号,指示当前接收的电压落入标记事件电压区间VM,
等级事件响应信号,指示当前接收的电压落入等级事件电压区间VC,其中等级事件电压区间的电压量低于操作电压区间的电压量,但高于标记事件电压区间的电压量。
此外,控制单元313被配置为,当可控热插拔开关处于断开状态时,参考检测到的预定复位事件,对接收的等级事件响应信号的数量进行计数。复位事件可以由落入预定复位电压区间的电压量触发,在一些示例性DC受电设备中,该预定复位电压区间是非重叠区间,其电压量低于标记事件电压区间的电压量。控制单元还被配置为响应于接收到相应的等级事件响应信号,控制由可控电流源生成的电流,以根据接收的等级事件响应信号和分配给DC受电设备的存储的设备类型标识符的瞬时计数,呈现多个预定等级电流量中的一个。它还被配置成响应于接收的标记事件响应信号来控制由可控电流源生成的电流量,以呈现预定标记事件电流量。
电流量(等级电流量和标记事件电流量)应被理解为落入预定电流量区间(即,相应的等级电流量区间和标记事件电流区间)的电流量。如图2B所示,等级电流量区间中的每一个等级电流量区间都是不重叠的。
因此,这些DC受电设备被有利地配置成向能够提供不同DC功率量的合适的DC功率源设备指示其功率需求。控制单元313被配置为根据接收的等级事件响应信号和存储的设备类型标识符的瞬时计数来控制由电流源单元生成的电流。当DC功率的电压量落入操作电压区间时,设备标识符指示DC功率设备用于其操作所需要的DC功率量。
这将关于被配置为根据以太网供电标准IEEE 802.3bt操作的示例性DC受电设备来进一步解释,但是其他通信标准也是适用的。示例性DC受电设备经由包括有线电源线的以太网通信链路连接到DC功率源设备(所谓的供电设备,PSE)。PSE被配置为根据PSE自身的能力提供一个或多个不同量的DC功率。实际提供的量还取决于DC功率设备的设备标识符。
DC功率源设备借助于等级事件电压脉冲来向DC受电设备通知功率量,控制单元313被配置为基于由DC电压监控单元提供的等级事件响应信号对该等级事件电压脉冲进行计数。等级电压脉冲是具有落入等级事件电压区间的电压量的电压脉冲。在给定的时间跨度期间,两个等级电压脉冲被落入标记事件电压区间的电压量VPSD分开。因此,在图2A所示的VPSD的情况下,存在三个等级电压脉冲,即t1和t2之间、t3和t4之间以及t5和t6之间。如图2B所示,DC受电设备300的控制单元313用将由可控电流源单元316生成的相应电流来响应这些脉冲中的每一个。电流根据接收的等级事件响应信号和分配给DC受电设备的存储的设备类型标识符的瞬时计数而呈现多个预定等级电流量中的一个。
在该特定示例中,等级事件电压脉冲的数量提供了关于PSE被配置为输送多少功率的DC受电设备信息。表1针对特定示例对此进行了总结。
等级事件电压脉冲数 | 可用DC功率量 |
1等级事件电压脉冲 | 上至15 W |
2等级事件电压脉冲 | 上至30 W |
3等级事件电压脉冲 | 上至30 W |
4等级事件电压脉冲 | 上至60 W |
5等级事件电压脉冲 | 上至90 W |
表1:PSE被配置为根据可用DC功率量而发送的等级事件脉冲数。
作为一示例,表2示出了电流量关于由DC功率源提供的等级事件电压脉冲数的非穷举概览,该等级事件电压脉冲数是由DC受电设备请求的DC功率量的函数。DC功率源设备被配置为提供上至90 W,并通过提供上至5等级事件电压脉冲来向DC受电设备指示此。
表2:DC功率源设备提供的电流量和等级事件电压脉冲(CEVP)数,其为DC受电设备请求的DC功率量的函数。
一般而言,DC功率源设备被配置为不产生更多等级事件脉冲,如果所请求的DC功率未使其必要的话。例如,能够提供上至90 W的DC功率源设备可以输出上至5等级事件电压脉冲。然而,如果连接了DC受电设备,该DC受电设备仅需要45 W来用于其第一操作模式,则DC功率源设备将在第三等级事件电压脉冲之后知道这一点,因为它已经检测到以下电流量作为对每个等级事件电压脉冲的响应:I4、I4、I0。DC功率源设备将提供第四等级事件电压脉冲,以指示实际上正在向DC受电设备提供45 W,DC受电设备将以电流量I0对其进行响应。DC功率源设备将不提供第五等级事件电压脉冲(如表2的对应列中的NA所指示)。
进而,DC受电设备通过生成相应的电流作为对每个计数的等级事件电压脉冲的响应来向DC受电设备通知其功率需求。在图2A、2B和2C所示的示例中,控制单元313控制电流的生成,该电流具有在第一和第二等级事件电压脉冲期间落入等级电流量区间I4并且在第三等级事件电压脉冲期间落入等级电流量区间I2的等级电流量。附加地,在电压量VPSD落入标记事件电压区间内的时间,控制单元313控制电流源单元生成落入预定标记事件电流区间IM的标记事件电流量。
当控制单元313检测到已经接收到延长标记时间信号时,它将处于断开状态(图2C中的“关”)的热插拔开关HS的状态切换到闭合状态(图2C中的“开”),来实现将当前接收的DC功率输送到电负载单元。在这种情况下,当前接收的DC功率具有落入标记事件电压范围的电压量,该电压量低于落入操作电压范围的电压量。有利的DC受电设备包括电负载单元,该电负载单元被配置为要求不大于且不小于预定标记事件电流量来在第二操作模式下操作。在第二操作模式下操作期间,这些DC受电设备将汲取落入标记事件电流量的电流量。PSE将不会感测到汲取电流的变化,并将继续提供具有落入标记事件电压区间的电压量的VPSD,该电压量将被DC受电的设备用于在第二操作模式中为电负载单元316供电。
一些DC受电设备包括相应的电负载单元,该电负载单元被配置为向外部DC功率源设备指示操作功率请求,来从电负载单元在第二操作模式下的操作改变为在第一操作模式下操作电负载单元。不同的电负载单元被配置成以不同的方式指示操作功率请求。
图4示出了包括经由有线功率线405连接的DC受电设备400和DC功率源设备404的电气布置450的框图。图4的描述将集中于DC受电设备400和分别参考图1和3描述的DC受电设备100和300之间的差异。由DC受电设备100、300和400共享的特征由仅在第一个数字中不同的指代数字来指代,第一个数字对于DC受电设备100而言是1,对于DC受电设备300而言是3,对于DC受电设备400而言是4。DC受电设备400包括电负载单元406,该电负载单元406包括以太网收发器418,该以太网收发器418被配置为建立和维护与外部DC功率源设备404的通信链路420。电负载单元406被配置为在第二操作模式下保持以太网收发器去激活,并通过激活以太网收发器并建立与外部DC功率源设备404的通信链路来向外部DC功率源设备指示操作功率请求。合适的DC功率源设备将以太网收发器的激活解释为从电负载单元在第二操作模式下的操作改变为在第一操作模式下操作电负载单元的操作功率请求。
其他DC受电设备包括以太网收发器,其可在第二操作模式下操作(即,当在第二操作模式下操作时提供给定功能),并且被配置为建立和维持与外部DC功率源设备的通信链路。这些以太网收发器可以被有利地配置成根据链路层协议经由通信链路提供操作功率请求。例如,以太网可以根据链路层发现协议(LLDP)传输数据帧,其被合适的DC功率源设备解释为操作功率请求。
图5示出了另一电气布置550的框图,该电气布置550包括经由有线功率线505连接到DC功率源设备504的DC受电设备500。图5的描述将集中于DC受电设备500和分别参考图1、3和4描述的DC受电设备100、300和400之间的差异。由DC受电设备100、300、400和500共享的特征由仅在第一个数字中不同的指代数字来指代,该第一个数字对于DC受电设备100而言是1,对于DC受电设备300而言是3,对于DC受电设备400而言是4,对于DC受电设备500而言是5。DC受电设备500包括电负载单元516,该电负载单元516包括负载控制单元522。负载控制单元522被有利地配置为通过从第二操作模式切换到操作功率请求模式来向外部DC功率源设备504指示操作功率请求,在操作功率请求模式中,电负载单元被配置为要求大于或小于预定标记事件电流量的电流量。
例如,电负载单元507包括两个负载设备524和526。在第二操作模式下的操作期间,控制单元513通过将热插拔开关切换到闭合状态,来实现DC功率从DC功率供应源到电负载单元的输送。DC功率输送的电压量落入标记事件电压区间。负载控制单元连接负载设备524,负载设备524然后以第二操作模式操作。负载设备524被配置成请求落入预定标记事件电流量的电流量。为了向DC功率源设备请求操作功率,负载控制对DC功率从负载设备524向负载设备526的输送进行切换。在一些DC受电设备中,负载设备526被配置为要求比预定标记事件电流量更多的电流。可替代地,在一些DC受电设备中,其他负载设备被配置为要求比预定标记事件电流量更少的电流。
这将参考图2A和2B进一步解释。控制单元513在t7接收到延长标记时间信号时将热插拔开关514切换到闭合状态,从而实现DC功率从外部DC功率源504向电负载单元507的输送。所提供的DC功率允许电负载单元的第二操作模式,在这种情况下,这对应于负载设备524给出的功能。负载控制单元将DC功率的输送传递到负载设备524,负载设备524被配置成汲取落入标记事件电流区间IM的电流量。为了向DC功率设备请求操作功率(这可能是由于外部信号(例如,用户激活开关、传感器提供触发信号等)),负载控制单元对向单元负载526的功率输送进行切换,在该特定示例中,该单元负载526被配置为请求比标记事件电流量少的电流量(即,落入不与标记事件电流区间IM重叠并且具有比标记事件电流区间IM的电流值低的电流值的功率请求电流区间的电流量)。根据图2B,在时间t8提供这样的操作功率请求。负载控制单元对向负载设备526的功率传递进行切换,这要求低于IM的电流量。适当配置的外部DC功率源设备504检测到由DC受电设备500汲取的瞬时电流量低于IM,并且被配置为将其解释为操作功率请求。
图6示出了包括DC功率源设备604和DC受电设备600的电气布置650的另一实施例的示意框图。由DC受电设备100和DC受电设备600共享的特征由仅在第一个数字中不同的指代数字来指代,该第一个数字对于DC受电设备100而言是1,对于DC受电设备600而言是6。DC受电设备600包括电负载单元609,其包括两个负载设备609.1和609.2。负载设备609.1是被配置为当在第一操作模式下操作时发光的照明单元。附加地,负载单元609包括第二负载设备609.2,其可在第二操作模式下操作,与照明单元609.1相比,要求更少的DC功率量来执行其操作。在被配置为根据以太网供电标准IEEE 802.3bt操作的电气布置的示例性情况下,DC功率源设备604被配置为执行检测阶段,以检测DC受电设备600是否经由有线功率线605连接,并且在检测到DC受电设备连接时,执行分等级阶段,其目标是交换关于DC功率源设备被配置为提供的DC功率和DC受电设备操作第一操作模式所需的DC功率的信息。在该分等级阶段结束时,根据IEE 802.3bt标准,DC功率源设备被配置为提供具有落入标记事件电压区间的电压量的DC功率。如果在比预定标记事件持续时间阈值更长的时间跨度期间提供该电压,则标记事件计时器单元610将提供延长标记时间信号,该信号将使控制单元615能够向负载设备609.2进行功率输送。
预定标记事件持续时间阈值优选地总计至少400毫秒。
负载设备609.2例如可以是被配置成控制从第二操作模式到第一操作模式的过渡的传感器。作为一示例,负载设备609.2可以是移动传感器(例如,红外传感器)。在检测到物体在其范围内的移动时,移动传感器被配置成提供操作功率请求,来从电负载单元在第二操作模式下的操作改变为在第一操作模式下操作电负载单元。DC功率源设备接收操作功率请求,并提供第一操作模式所需的和在分等级阶段确定的DC功率量。
图7示出了用于操作DC受电设备的方法700的实施例的流程图。方法700包括步骤702,其中从外部DC功率源设备接收不同功率量的DC电功率。该方法还包括步骤704,其中监控接收的DC功率的电压量。该方法还包括接收指示当前接收的电压量落入多个预定非重叠电压区间中的相应一个的相应响应信号的步骤。这些区间包括标记事件电压区间和操作电压区间,其中标记事件电压区间的电压量低于操作电压区间的电压量。该方法还包括步骤708,其中在检测到当前接收的响应信号指示当前接收的DC功率的电压量已经过渡到标记事件电压区间时,开始标记事件时间测量。该方法还包括步骤710,其中在检测到自标记事件时间测量开始以来测量的标记事件时间超过预定标记事件持续时间阈值时,提供延长标记时间信号。最后,该方法包括步骤712,其中在以下任一事件中,实现将当前接收的DC功率输送到电负载单元
a)检测到电流响应信号指示当前接收的电压量落入操作电压区间,以及
b)检测到已经接收到延长标记时间信号。
虽然本发明已经在附图和前面的描述中被详细图示和描述,但是这种图示和描述被认为是说明性的或示例性的,而不是限制性的;本发明不限于所公开的实施例。通过对附图、公开内容和所附权利要求的研究,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,不定冠词“一”(“a”和“an”)不排除多个。由词语“或”组合的元件并不排除一元件,而是阐明被组合的元件的每个组合都是可能的。
单个步骤或其他单元可以履行权利要求中记载的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中记载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DC受电设备(101)的功率控制器,以下称为DC受电设备控制器,包括:
DC功率单元(102),被配置为电连接到外部DC功率源设备(104),并从其接收不同功率量的DC电功率;
DC电压监控单元(108),被配置为监控所接收的DC功率(VPSD)的当前接收的电压量,并输出指示所述当前接收的电压量落入多个预定非重叠电压区间中的相应一个的相应响应信号,所述多个预定非重叠电压区间包括标记事件电压区间(VM)和操作电压区间(VO),其中所述标记事件电压区间的电压量低于所述操作电压区间的电压量;
标记事件计时器单元(110),被配置为接收当前接收的响应信号,并且在检测到所述当前接收的响应信号指示所述当前接收的DC功率的电压量已经过渡到所述标记事件电压区间中时开始标记事件时间测量,并且在检测到自所述标记事件时间测量开始以来测量的标记事件时间超过预定标记事件持续时间阈值(Δtth)时提供延长标记时间信号;
控制单元(112),与所述DC功率单元连接,并被配置为接收所述当前响应信号和所述延长标记时间信号,并被配置为在以下任一事件中实现将所述当前接收的DC功率输送到外部电负载单元(106):
a)检测到所述当前响应信号指示所述当前接收的电压量落入所述操作电压区间,以及
b)检测到已经接收到所述延长标记时间信号。
2.根据权利要求1所述的DC受电设备控制器,其中所述预定标记事件持续时间阈值总计至少400毫秒。
3.一种DC受电设备(100),包括:
根据权利要求1所述的DC受电设备控制器;和
电负载单元,被配置为在输送具有落入所述操作电压区间的电压量的DC功率时以第一操作模式操作,并且在输送具有落入所述标记事件电压区间的电压量的DC功率时以比所述第一操作模式要求更少DC功率的第二操作模式操作;其中
所述DC受电设备控制器的所述控制单元被配置为在检测到所述当前响应信号指示所述当前接收的电压量落入所述操作电压区间时启用所述第一操作模式,并且在检测到已经接收到所述延长标记时间信号时启用所述第二操作模式。
4.根据权利要求3所述的DC受电设备(300),其中,所述控制单元(313)被布置在所述DC功率单元(302)和所述电负载单元(306)之间,并且包括
可控热插拔开关(314),用于在闭合状态下启用或在断开状态下禁用将所述当前接收的DC功率从所述DC功率单元输送到所述电负载单元;
可控电流源单元(316),被布置在所述DC功率单元和所述热插拔开关之间,并被配置为生成可控电流量的电流并将其提供给所述外部DC功率源设备;其中
所述DC电压监控单元(308)被配置为输出以下响应信号:
标记事件响应信号,指示所述当前接收的电压落入所述标记事件电压区间,
等级事件响应信号,指示所述当前接收的电压落入等级事件电压区间(VC),其中所述等级事件电压区间的电压量低于所述操作电压区间的电压量,但高于所述标记事件电压区间的电压量;和
当所述可控热插拔开关处于断开状态时,所述控制单元被配置为
参考检测到的预定复位事件,对接收的等级事件响应信号的数量进行计数,并且响应于接收到相应的等级事件响应信号,控制由所述可控电流源单元生成的电流,以根据接收的等级事件响应信号和分配给所述DC受电设备的存储的设备类型标识符的瞬时计数,呈现多个预定等级电流量中的一个;和
响应于接收的标记事件响应信号,控制由所述可控电流源生成的电流量,以呈现预定标记事件电流量。
5.根据权利要求4所述的DC受电设备,其中所述电负载单元被配置为要求不大于且不小于所述预定标记事件电流量(IM),来在所述第二操作模式下操作。
6.根据权利要求5所述的DC受电设备,其中所述电负载单元被配置为向所述外部DC功率源设备指示操作功率请求,来从所述电负载单元在所述第二操作模式下的操作改变为在所述第一操作模式下操作所述电负载单元。
7.根据权利要求5所述的DC受电设备,其中所述电负载单元包括以太网收发器(418),所述以太网收发器(418)被配置为建立和维持与所述外部DC功率源设备的通信链路,并且其中所述电负载单元被配置为在所述第二操作模式下保持所述以太网收发器去激活,并且通过激活所述以太网收发器并建立与所述外部DC功率源设备的通信链路来向所述外部DC功率源设备指示所述操作功率请求。
8.根据权利要求5所述的DC受电设备,其中所述电负载单元包括以太网收发器,所述以太网收发器可在所述第二操作模式下操作,并且被配置为建立和维持与所述外部DC功率源设备的通信链路,并且根据链路层协议经由所述通信链路提供所述操作功率请求。
9.根据权利要求5所述的DC受电设备,其中所述电负载单元包括负载控制单元(522),所述负载控制单元被配置为通过从所述第二操作模式切换到操作功率请求模式来向所述外部DC功率源设备指示所述操作功率请求,在所述操作功率请求模式中,所述电负载单元被配置为要求大于或小于所述预定标记事件电流量的电流量。
10.根据权利要求3所述的DC受电设备(600),其中,所述电单元负载(609)包括照明单元(609.1),所述照明单元(609.1)被配置为当在所述第一操作模式下操作时发射光。
11.根据权利要求3所述的DC受电设备,其被配置为根据以太网供电标准IEEE 802.3bt进行操作。
12.一种电气布置(150),包括被配置成提供不同功率量的DC电功率的DC功率源设备(104),以及根据权利要求3所述的经由有线功率源线(105)连接至其的DC受电设备(100)。
13.一种用于操作DC受电设备控制器的方法,所述方法包括:
从外部DC功率源设备接收不同功率量的DC电功率(702);
监控所接收的DC功率的电压量(704);
提供相应的响应信号(706),所述相应的响应信号(706)指示所述当前接收的电压量落入多个预定非重叠电压区间中的相应一个,所述多个预定非重叠电压区间包括标记事件电压区间和操作电压区间,其中所述标记事件电压区间的电压量低于所述操作电压区间的电压量;
在检测到所述当前接收的响应信号指示所述当前接收的DC功率的所述电压量已经过渡到所述标记事件电压区间中时,开始标记事件时间测量(708);
在检测到自所述标记事件时间测量开始以来测量的标记事件时间超过预定标记事件持续时间阈值时,提供延长标记时间信号(710);和
在以下任一事件中,实现将所述当前接收的DC功率输送(712)到外部电负载单元
a)检测到所述当前响应信号指示所述当前接收的电压量落入所述操作电压区间,以及
b)检测到已经接收到所述延长标记时间信号。
14.一种计算机程序,包括被配置成使根据权利要求1所述的DC受电设备控制器执行根据权利要求13所述的方法的步骤的指令。
15.一种计算机可读介质,其上存储有根据权利要求14所述的计算机程序。
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