CN112350832B - 供电系统及其受电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种供电系统及其受电装置。受电装置耦接第一供电端单元。受电装置包含受电端单元、第二供电端单元及电源控制开关单元。受电端单元耦接第一供电端单元，并根据来自第一供电端单元的供电电压信号而产生致能信号。电源控制开关单元分别耦接第一供电端单元、受电端单元及第二供电端单元，并根据致能信号导通第一供电端单元与第二供电端单元，致使第二供电端单元通过电源控制开关单元从第一供电端单元接收供电电压信号。

Description

供电系统及其受电装置
技术领域
本发明与供电系统有关，尤其是关于一种以太网络供电(Power over Ethernet,PoE)系统及其受电装置。
背景技术
由于以太网络供电(PoE/PoH)系统可通过双绞线(例如：5类双绞线，CAT-5cable)同时传送电力与数据信号，使得远端网络设备不需市电插座及电源转换器(PowerAdaptor)，故可提供比现行电力系统较低的维护费用而被广泛应用。
于传统的以太网络供电系统中，通过供电装置所输出具有高电压(例如48伏特)的供电电压信号进行准位变化，当受电装置接收到正确的准位变化时，两者即完成符合以太网络供电协定(PoE Protocol)规范的交握(Handshake)程序。此时，受电装置即会接收来自供电装置的供电电压信号，并将供电电压信号由高电压(例如48伏特)转换为低电压(例如5伏特)以供系统使用。
如图1所示，假设以太网络供电系统1包含单一个供电装置TX及多个串级的受电装置RX1～RX4，为了符合以太网络供电协定(PoE Protocol)的点对点沟通的规范，该些串级的受电装置RX1～RX3分别包含电压转换单元BST1～BST3及供电端单元PSE1～PSE3，才能分别与下一级的受电端单元PD2～PD4沟通并输出具有高电压的供电电压信号HV至下一级的受电端单元PD2～PD4。
然而，由于在每一级受电装置造成的功率转换耗损相当大，导致受电装置的串级数严重受限且下一级的供电端单元很可能由于前一级的高压变化而烧毁，亟待进一步加以改善。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种供电系统及其受电装置，以有效解决现有技术所遭遇到的上述问题。
根据本发明的一具体实施例为一种受电装置。于此实施例中，受电装置耦接第一供电端单元。受电装置包含受电端(Powered Device)单元、第二供电端单元及电源控制开关单元。受电端单元耦接第一供电端单元，并根据来自第一供电端单元的供电电压信号而产生致能信号。电源控制开关单元分别耦接第一供电端单元、受电端单元及第二供电端单元，并根据致能信号导通第一供电端单元与第二供电端单元，致使第二供电端单元通过电源控制开关单元从第一供电端单元接收供电电压信号。
于一实施例中，受电端单元通过以太网络供电(Power over Ethernet,PoE)通讯协定与该第一供电端单元进行供电沟通。
于一实施例中，电源控制开关单元包含继电器(Relay)以及功率金氧半场效晶体管(Power MOS)二者其中之一。
于一实施例中，在受电端单元与第一供电端单元完成交握(Handshake)程序后，受电端单元接收来自第一供电端单元的供电电压信号并产生致能信号。
根据本发明的另一具体实施例为一种供电系统。于此实施例中，供电系统包含供电装置及第一受电装置。供电装置提供一供电电压信号。第一受电装置耦接供电装置。第一受电装置包含第一受电端单元、第一供电端单元及第一电源控制开关单元。第一受电端单元耦接供电装置，并根据供电电压信号而产生第一致能信号。第一电源控制开关单元分别耦接供电装置、第一受电端单元及第一供电端单元，并根据第一致能信号导通供电装置与第一供电端单元，致使第一供电端单元通过第一电源控制开关单元从供电装置接收供电电压信号。
于一实施例中，第一受电端单元通过以太网络供电通讯协定与供电装置进行供电沟通。
于一实施例中，第一电源控制开关单元包含继电器及功率金氧半场效晶体管二者其中之一。
于一实施例中，在第一受电端单元与供电装置完成交握程序后，第一受电端单元接收来自供电装置的供电电压信号并产生第一致能信号至第一电源控制开关单元。
于一实施例中，供电系统还包含：第二受电装置，耦接第一受电装置，第二受电装置包含：第二受电端单元，耦接第一受电装置的第一供电端单元，第一供电端单元将其接收到的供电电压信号输出至第二受电端单元，第二受电端单元根据其接收到的供电电压信号产生第二致能信号；第二供电端单元；以及第二电源控制开关单元，分别耦接第一受电装置的第一供电端单元、第二受电端单元及第二供电端单元，并根据第二致能信号导通第一供电端单元与第二供电端单元，致使第二供电端单元通过第二电源控制开关单元从第一供电端单元接收供电电压信号，其中第二受电装置的第二受电端单元通过以太网络供电通讯协定与第一受电装置的第一供电端单元进行供电沟通。
于一实施例中，供电装置包含：电压转换单元，用以将参考电压信号转换为供电电压信号；以及第三供电端单元，分别耦接电压转换单元及第一受电装置，并在与第一受电端单元完成交握程序后将供电电压信号输出至第一受电装置。
相较于现有技术，本发明的供电系统及其受电装置具有下列优点及功效：
(1)直接采用供电装置所提供具有高电压的供电电压信号对多级受电装置进行供电，使得该多级受电装置均省去直流-直流升压单元的设置，不仅能简化电路架构，也可大幅降低该多级受电装置造成的功率转换耗损，由以增加该些受电装置的串级数。
(2)于该多级受电装置中，前一级受电装置均通过其供电端单元来与下一级受电装置的受电端单元进行标准的以太网络供电协定(PoE Protocol)沟通，故能符合以太网络供电(PoE)规范。
(3)于该多级受电装置中，前一级受电装置均通过其电源控制开关进行下一级供电端单元的高压供电控制，以有效避免下一级的供电端单元由于前一级的高压变化而烧毁。
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附附图得到进一步的了解。
附图说明
本发明所附附图说明如下：
图1为传统的以太网络供电系统的示意图。
图2为本发明的一较佳具体实施例中的以太网络供电系统的示意图。
主要元件符号说明：
1：以太网络供电系统
TX：供电装置
RX1～RX4：第一受电装置～第四受电装置
BST：电压转换单元
BST1～BST3：第一电压转换单元～第三电压转换单元
PSE：供电端单元
PSE1～PSE3：第一供电端单元～第三供电端单元
PD1～PD4：第一受电端单元～第四受电端单元
LV：参考电压信号
HV：供电电压信号
2：以太网络供电系统
L、L1～L3：网络线(缆线)
EN1～EN3：第一致能信号～第三致能信号
SW1～SW3：第一电源控制开关单元～第三电源控制开关单元
具体实施方式
根据本发明的一具体实施例为一种以太网络供电系统。请参照图2，图2为此实施例中的以太网络供电系统的示意图。
如图2所示，以太网络供电系统2包含供电装置TX、第一受电装置RX1、第二受电装置RX2及第三受电装置RX3。供电装置TX通过缆线L耦接第一受电装置RX1。具体来说，缆线L可以是第5类双绞线(CAT-5cable)或是其他任何能够支持以太网供电规范的信号传输线，一般俗称网络线，故在后面的描述中将以网络线来表示缆线。第一受电装置RX1通过网络线L1耦接第二受电装置RX2。第二受电装置RX2通过网络线L2耦接第三受电装置RX3。于实际应用中，网络线L及L1～L3用以同时传输电力及网络信号。
接下来，将针对供电装置TX进行详细说明。
供电装置TX用以通过网络线L提供供电电压信号HV至第一受电装置RX1。供电装置TX包含电压转换单元BST及供电端单元PSE。电压转换单元BST耦接供电端单元PSE。供电端单元PSE通过网络线L耦接第一受电装置RX1。电压转换单元BST用以接收参考电压信号LV，并将参考电压信号LV转换为供电电压信号HV后，通过供电端单元PSE输出供电电压信号HV。
于实际应用中，电压转换单元BST可以是直流-直流升压器(DC-DC Booster)，用以将低电压(例如5伏特)的参考电压信号LV转换为高电压(例如48伏特)的供电电压信号HV，但不以此为限。
接着，分别针对彼此串级的第一受电装置RX1、第二受电装置RX2以及第三受电装置RX3进行详细说明。
第一受电装置RX1包含第一受电端单元PD1、第一供电端单元PSE1及第一电源控制开关单元SW1。第一受电端单元PD1通过网络线L耦接供电装置TX的供电端单元PSE。第一电源控制开关单元SW1分别耦接供电装置TX的供电端单元PSE、第一受电端单元PD1及第一供电端单元PSE1。第一供电端单元PSE1耦接第二受电装置RX2。
需说明的是，第一受电端单元PD1可通过以太网络供电(PoE)通讯协定与供电装置TX的供电端单元PSE进行供电沟通，例如第一受电端单元PD1与供电装置TX的供电端单元PSE之间可进行符合以太网络供电(PoE)通讯协定规范的交握(Handshake)程序。
详细而言，在进行交握程序的过程中，供电装置TX的供电端单元PSE会通过网络线L发出侦测信号至第一受电装置RX1，用以侦测第一受电装置RX1的第一受电端单元PD1是否存在。若上述侦测结果为第一受电装置RX1的第一受电端单元PD1存在，亦即第一受电装置RX1的第一受电端单元PD1被验证成功，则接下来会对第一受电装置RX1的第一受电端单元PD1进行功率分级(Power Classification)程序，由以定义第一受电装置RX1的第一受电端单元PD1所需的功率等级为何(例如Class 0～Class 4，但不以此为限)。
当第一受电装置RX1的第一受电端单元PD1与供电装置TX的供电端单元PSE完成符合以太网络供电通讯协定规范的交握程序后，亦即第一受电装置RX1的第一受电端单元PD1已通过符合以太网络供电通讯协定规范的所有验证程序后，供电装置TX的供电端单元PSE才会开始通过网络线L输出供电电压信号HV至第一受电装置RX1的第一受电端单元PD1。当第一受电装置RX1的第一受电端单元PD1接收到供电电压信号HV时，第一受电端单元PD1会根据供电电压信号HV产生第一致能信号EN1，并输出第一致能信号EN1至第一电源控制开关单元SW1，但不以此为限。
当第一电源控制开关单元SW1接收到第一致能信号EN1时，第一电源控制开关单元SW1根据第一致能信号EN1导通供电装置TX的供电端单元PSE与第一供电端单元PSE1，致使第一供电端单元PSE1能够通过第一电源控制开关单元SW1接收来自供电装置TX的供电端单元PSE的供电电压信号HV，并将供电电压信号HV输出至第二受电装置RX2。于实际应用中，
第一电源控制开关单元SW1可包含继电器或功率金氧半场效晶体管，但不以此为限。
第二受电装置RX2包含第二受电端单元PD2、第二供电端单元PSE2及第二电源控制开关单元SW2。第二受电端单元PD2耦接第一受电装置RX1的第一供电端单元PSE1。第二电源控制开关单元SW2分别耦接第一受电装置RX1的第一供电端单元PSE1、第二受电端单元PD2及第二供电端单元PSE2。第二供电端单元PSE2耦接第三受电装置RX3。
于实际应用中，第二受电装置RX2的第二受电端单元PD2可通过以太网络供电通讯协定与第一受电装置RX1的第一供电端单元PSE1进行供电沟通，例如第二受电装置RX2的第二受电端单元PD2与第一受电装置RX1的第一供电端单元PSE1之间可进行符合以太网络供电通讯协定规范的交握程序。
当第二受电装置RX2的第二受电端单元PD2与第一受电装置RX1的第一供电端单元PSE1完成交握程序后，第一受电装置RX1的第一供电端单元PSE1才会开始输出供电电压信号HV至第二受电装置RX2的第二受电端单元PD2。当第二受电装置RX2的第二受电端单元PD2接收到来自第一受电装置RX1的第一供电端单元PSE1的供电电压信号HV时，第二受电装置RX2的第二受电端单元PD2会根据供电电压信号HV产生第二致能信号EN2至第二电源控制开关单元SW2。
第二电源控制开关单元SW2根据第二致能信号EN2导通第一受电装置RX1的第一供电端单元PSE1与第二供电端单元PSE2，致使第二供电端单元PSE2能够通过第二电源控制开关单元SW2接收来自第一受电装置RX1的第一供电端单元PSE1的供电电压信号HV，并将供电电压信号HV输出至第三受电装置RX3。
于实际应用中，第二电源控制开关单元SW2可包含继电器或功率金氧半场效晶体管，但不以此为限。
第三受电装置RX3包含第三受电端单元PD3、第三供电端单元PSE3及第三电源控制开关单元SW3。第三受电端单元PD3耦接第二受电装置RX2的第二供电端单元PSE2。第三电源控制开关单元SW3分别耦接第二受电装置RX2的第二供电端单元PSE2、第三受电端单元PD3及第三供电端单元PSE3。
于实际应用中，第三受电装置RX3的第三受电端单元PD3可通过以太网络供电通讯协定与第二受电装置RX2的第二供电端单元PSE2进行供电沟通，例如第三受电装置RX3的第三受电端单元PD3与第二受电装置RX2的第二供电端单元PSE2之间可进行符合以太网络供电通讯协定规范的交握程序。
当第三受电装置RX3的第三受电端单元PD3与第二受电装置RX2的第二供电端单元PSE2完成交握程序后，第二受电装置RX2的第二供电端单元PSE2才会开始输出供电电压信号HV至第三受电装置RX3的第三受电端单元PD3。
当第三受电装置RX3的第三受电端单元PD3接收到供电电压信号HV时，第三受电装置RX3的第三受电端单元PD3会根据供电电压信号HV产生第三致能信号EN3至第三电源控制开关单元SW3。
第三电源控制开关单元SW3根据第三致能信号EN3导通第二受电装置RX2的第二供电端单元PSE2与第三供电端单元PSE3，致使第三供电端单元PSE3能够通过第三电源控制开关单元SW3接收来自第二受电装置RX2的第二供电端单元PSE2的供电电压信号HV，并可输出供电电压信号HV。
于实际应用中，第三电源控制开关单元SW3可包含继电器或功率金氧半场效晶体管，但不以此为限。
需说明的是，由于本发明的每一级受电装置省去现有技术中的直流-直流升压单元的设置，大幅降低每一级受电装置造成的功率转换耗损，由于供电装置内的电压转换单元BST能够输出的功率有限，因此减少受电装置内的功率转换耗损能够使得受电装置的串级数目大幅增加。受电装置串级的数目并不以上述实施例的3个为限且均可参照上述实施例的说明，故于此不另行赘述。
根据本发明的另一具体实施例为一种受电装置。于此实施例中，受电装置应用于以太网络供电系统中。
若以图2中的第一受电装置RX1为例进行说明。如图2所示，第一受电装置RX1通过网络线L耦接供电装置TX的供电端单元PSE。第一受电装置RX1包含第一受电端单元PD1、第一供电端单元PSE1及第一电源控制开关单元SW1。第一受电端单元PD1耦接供电装置TX的供电端单元PSE，并根据来自供电装置TX的供电端单元PSE的供电电压信号HV产生第一致能信号EN1。第一电源控制开关单元SW1分别耦接供电装置TX的供电端单元PSE、第一受电端单元PD1及第一供电端单元PSE1，用以根据第一致能信号EN1导通供电装置TX的供电端单元PSE与第一供电端单元PSE1，致使第一供电端单元PSE1能够通过第一电源控制开关单元SW1从供电装置TX的供电端单元PSE接收供电电压信号HV。
需说明的是，第一受电装置RX1的第一受电端单元PD1可通过以太网络供电通讯协定与供电装置TX的供电端单元PSE进行供电沟通，例如符合以太网络供电通讯协定规范的交握(Handshake)程序。当第一受电装置RX1的第一受电端单元PD1与供电装置TX的供电端单元PSE完成上述交握程序后，供电装置TX的供电端单元PSE才会开始通过网络线L输出供电电压信号HV至第一受电装置RX1的第一受电端单元PD1。当第一受电装置RX1的第一受电端单元PD1接收到供电电压信号HV时，第一受电装置RX1的第一受电端单元PD1根据供电电压信号HV产生第一致能信号EN1。
于实际应用中，第一电源控制开关单元SW1可包含继电器或功率金氧半场效晶体管，但不以此为限。
若以图2中的第二受电装置RX2为例进行说明。如图2所示，第二受电装置RX2包含第二受电端单元PD2、第二供电端单元PSE2及第二电源控制开关单元SW2。第二受电端单元PD2耦接第一受电装置RX1的第一供电端单元PSE1。第二电源控制开关单元SW2分别耦接第一受电装置RX1的第一供电端单元PSE1、第二受电端单元PD2及第二供电端单元PSE2。第二供电端单元PSE2耦接第三受电装置RX3。
第二受电端单元PD2用以接收来自第一受电装置RX1的第一供电端单元PSE1的供电电压信号HV，并根据供电电压信号HV产生第二致能信号EN2至第二电源控制开关单元SW2。第二电源控制开关单元SW2根据第二致能信号EN2开启而让第一受电装置RX1的第一供电端单元PSE1与第二供电端单元PSE2彼此导通，致使第二供电端单元PSE2能够通过第二电源控制开关单元SW2接收来自第一受电装置RX1的第一供电端单元PSE1的供电电压信号HV，并将供电电压信号HV输出至第三受电装置RX3。于实际应用中，第二电源控制开关单元SW2可包含继电器或功率金氧半场效晶体管，但不以此为限。
至于图2中的第二受电装置RX2、第三受电装置RX3或其他受电装置均可依此类推，故于此不另行赘述。
相较于现有技术，本发明的供电系统及其受电装置具有下列优点及功效：
(1)直接采用供电装置所提供具有高电压的供电电压信号对多级受电装置进行供电，使得该多级受电装置均省去直流-直流升压单元的设置，不仅能简化电路架构，也可大幅降低该多级受电装置造成的功率转换耗损，由以增加该些受电装置的串级数。
(2)于该多级受电装置中，前一级受电装置均通过其供电端单元来与下一级受电装置的受电端单元进行标准的以太网络供电协定(PoE Protocol)沟通，故能符合以太网络供电(PoE)规范。
(3)于该多级受电装置中，前一级受电装置均通过其电源控制开关进行下一级供电端单元的高压供电控制，以有效避免下一级的供电端单元由于前一级的高压变化而烧毁。
通过以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所公开的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。

Claims (10)

1.一种受电装置，耦接一第一供电端单元，其特征在于，该受电装置包含：
一受电端单元，耦接该第一供电端单元，并根据来自该第一供电端单元的一供电电压信号而产生一致能信号；
一第二供电端单元；以及
一电源控制开关单元，分别耦接该第一供电端单元、该受电端单元及该第二供电端单元，并根据该致能信号导通该第一供电端单元与该第二供电端单元，致使该第二供电端单元通过该电源控制开关单元从该第一供电端单元接收该供电电压信号。
2.根据权利要求1所述的受电装置，其特征在于，该受电端单元通过以太网络供电通讯协定与该第一供电端单元进行供电沟通。
3.根据权利要求1所述的受电装置，其特征在于，该电源控制开关单元包含一继电器以及一功率金氧半场效晶体管二者其中之一。
4.根据权利要求1所述的受电装置，其特征在于，在该受电端单元与该第一供电端单元完成一交握程序后，该受电端单元接收来自该第一供电端单元的该供电电压信号并产生该致能信号。
5.一种供电系统，其特征在于，该供电系统包含：
一供电装置，提供一供电电压信号；以及
一第一受电装置，耦接该供电装置，该第一受电装置包含：
一第一受电端单元，耦接该供电装置，并根据该供电电压信号而产生一第一致能信号；
一第一供电端单元；以及
一第一电源控制开关单元，分别耦接该供电装置、该第一受电端单元及该第一供电端单元，并根据该第一致能信号导通该供电装置与该第一供电端单元，致使该第一供电端单元通过该第一电源控制开关单元从该供电装置接收该供电电压信号。
6.根据权利要求5所述的供电系统，其特征在于，该第一受电端单元通过以太网络供电通讯协定与该供电装置进行供电沟通。
7.根据权利要求5所述的供电系统，其特征在于，该第一电源控制开关单元包含一继电器以及一功率金氧半场效晶体管二者其中之一。
8.根据权利要求5所述的供电系统，其特征在于，在该第一受电端单元与该供电装置完成一交握程序后，该第一受电端单元接收来自该供电装置的该供电电压信号并产生该第一致能信号至该第一电源控制开关单元。
9.根据权利要求5所述的供电系统，其特征在于，该供电系统还包含：
一第二受电装置，耦接该第一受电装置，该第二受电装置包含：
一第二受电端单元，耦接该第一受电装置的该第一供电端单元，该第一供电端单元将其接收到的该供电电压信号输出至该第二受电端单元，该第二受电端单元根据其接收到的该供电电压信号产生一第二致能信号；
一第二供电端单元；以及
一第二电源控制开关单元，分别耦接该第一受电装置的该第一供电端单元、该第二受电端单元及该第二供电端单元，并根据该第二致能信号导通该第一供电端单元与该第二供电端单元，致使该第二供电端单元通过该第二电源控制开关单元从该第一供电端单元接收该供电电压信号，其中该第二受电装置的该第二受电端单元通过以太网络供电通讯协定与该第一受电装置的该第一供电端单元进行供电沟通。
10.根据权利要求5所述的供电系统，其特征在于，该供电装置包含：
一电压转换单元，用以将一参考电压信号转换为该供电电压信号；以及
一第三供电端单元，分别耦接该电压转换单元及该第一受电装置，并在与该第一受电端单元完成一交握程序后将该供电电压信号输出至该第一受电装置。
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