CN112714002A - 受电控制装置、受电端设备和以太网供电系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种受电控制装置及其控制方法、受电端设备以及以太网供电系统。以太网受电控制装置包括：第一电源端，经以太网线缆获得第一供电电压；接地端，提供参考地电位；电源控制模块，用于在以太网线缆供电的情况下将第一供电电压转化为负载所需的电源电压；受电接口模块，用于控制第一电源端向电源控制模块的供电输入端提供的供电电流，其中，受电接口模块和电源控制模块的接地节点均与接地端相连接。本申请提供的以太网受电控制装置、受电端设备、以太网供电系统以及以太网受电控制装置的控制方法可以实现共地设计，而不需要设置多个相互隔离的参考地电位，且可以基于常规低成本的工艺实现。

Description

受电控制装置、受电端设备和以太网供电系统

技术领域

本发明涉及电子技术领域，更具体地，涉及一种受电控制装置、受电端设备和以太网供电系统，还涉及相应的受电控制装置的控制方法和以太网供电系统的控制方法。

背景技术

以太网供电(Power over Ethernet，简称PoE)也称PoE供电，是一种可以在以太网中通过双绞线来传输电力与数据到设备上的技术。该技术兼容现有的以太网布线基础架构，并允许设备通过其网络端口供电，因此省去了供电线缆，节约了布线和硬件成本。以太网供电技术目前已经被广泛应用于视频电话、安防、IoT设备等领域。

以太网供电系统一般包括供电端设备(Power Sourcing Equipment，可简称为PSE)、受电端设备(Power Device，可简称为PD)以及在二者之间传输电力和数据的以太网线缆。受电端设备通常包括与以太网线缆连接的受电接口模块、用于接收以太网线缆传输的电能并实现电压转换的电源控制模块以及接收电源控制模块提供的供电电流的受电装置。

为了防止供电电流过大，受电端设备通常还在受电接口模块的电源地与电源控制模块的电源地之间连接限流开关，从而可以通过控制限流开关的导通程度限制供电电流。

然而，由于限流开关的存在，受电接口模块的电源地与电源控制模块的电源地之间将存在电位差，即受电接口模块无法与电源控制模块实现共地设计，使得受电接口模块与电源控制模块无法采用常规低成本的工艺集成于同一衬底上，需要制作为分立的两个芯片，使得流片成本与封装成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种受电控制装置、受电端设备、以太网供电系统、受电控制装置的控制方法和以太网供电系统的控制方法，可以实现用于控制供电电流的受电接口模块与用于电压转换的电源控制模块的共地设计，最终实现受电控制装置片上全集成化。

根据本公开的一方面，提供一种受电控制装置，包括：第一电源端，经以太网线缆获得第一供电电压；接地端，提供参考地电位；电源控制模块，用于在所述以太网线缆供电的情况下将所述第一供电电压转化为负载所需的电源电压；受电接口模块，用于与供电端设备交互，控制所述第一电源端向所述电源控制模块的供电输入端提供的供电电流，其中，所述受电接口模块和所述电源控制模块的接地节点均与所述接地端相连接。

在一些可选的实施例中，受电控制装置还包括限流元件，用于在控制信号的作用下控制所述供电电流，所述控制信号由所述受电接口模块提供。

在一些可选的实施例中，所述限流元件的输入通路端与所述第一电源端连接，所述限流元件的输出通路端在所述限流元件导通的情况下向所述电源控制模块的供电输入端提供所述第一供电电压，所述限流元件的控制端接收所述控制信号。

在一些可选的实施例中，所述限流元件为P型晶体管或N型晶体管。

在一些可选的实施例中，所述受电接口模块包括：电流调节单元，用于根据由所述第一电源端流入至所述限流元件的供电电流与限流阈值之间的差异调节所述控制信号以相应的控制所述供电电流。

在一些可选的实施例中，所述电流调节单元为运算放大器。

在一些可选的实施例中，所述限流元件为N型晶体管，所述受电接口模块还包括：电荷泵，连接在所述限流元件的输出通路端与所述电流调节单元的电源端之间，用于获得电平高于所述限流元件的输出通路端的电压的工作电压，在需要所述限流元件导通的情况下，所述电流调节单元基于所述工作电压提供高于所述限流元件的输出通路端的电压的所述控制信号，以驱动所述限流元件导通。

在一些可选的实施例中，所述受电接口模块还包括：使能单元，用于向所述电源控制模块提供使能信号；接口单元，分别与所述第一电源端和所述使能单元连接，用于在以太网供电阶段之前的检测阶段基于所述第一供电电压向所述第一电源端反馈特征阻抗信息，以及，在所述以太网供电阶段，控制所述使能单元以使所述使能信号开启所述电源控制模块，所述第一供电电压在所述检测阶段提供的电压值低于其在所述以太网供电阶段提供的电压值。

在一些可选的实施例中，所受电接口模块和所述电源控制模块集成在同一芯片内。

在一些可选的实施例中，所述受电接口模块和所述电源控制模块是基于BCD工艺形成于同一衬底上。

在一些可选的实施例中，受电控制装置还包括：第二电源端，经单向导通路径接收辅助电源提供的第二供电电压，并与所述电源控制模块的供电输入端电连接，所述电源控制模块基于所述第二电源端提供的所述第二供电电压或所述第一电源端提供的所述第一供电电压生成所述电源电压。

在一些可选的实施例中，所述受电接口模块还包括：辅助供电检测单元，与所述第二电源端连接以检测所述第二供电电压的电压值，并在所述第二供电电压的电压值大于/等于期望的额定电压的情况下控制所述电源控制模块开启，并采用所述第二电源端对所述电源控制模块供电。

根据本公开的第二方面，提供了一种受电端设备，包括：如本公开任一实施例所述的受电控制装置；连接器，连接于所述以太网线缆与所述第一电源端之间；以及接地外壳和/或接地线，提供所述参考地电位至所述受电控制装置的接地端。

在一些可选的实施例中，受电端设备还包括：电容，连接在所述受电控制装置的接地端与所述电源控制模块的供电输入端之间。

在一些可选的实施例中，受电端设备还包括：二极管，具有接收第二供电电压的阳极以及与所述受电控制装置的第二电源端电连接的阴极，用于提供所述第二供电电压至所述第二电源端的单向导通路径，所述第二电源端与所述电源控制模块的供电输入端电连接，以便于所述电源控制模块基于所述第二电源端提供的所述第二供电电压或所述第一电源端提供的所述第一供电电压生成所述电源电压。

根据本公开的第三方面，提供了一种以太网供电系统，包括：如本公开任一实施例所述的受电控制装置；供电端设备，用于提供所述第一供电电压；以及以太网线缆，用于将所述第一供电电压提供至所述受电控制装置的第一电源端，其中，所述供电端设备的接地节点与所述受电控制装置的接地端电连接。

在一些可选的实施例中，以太网供电系统还包括：辅助电源，用于提供第二供电电压，且所述辅助电源的接地端与所述受电控制装置的接地端电连接以获得所述参考地电位；以及二极管，具有接收所述第二供电电压的阳极以及与所述受电控制装置的第二电源端电连接的阴极，用于提供所述辅助电源至所述第二电源端的单向导通路径，所述第二电源端与所述电源控制模块的供电输入端电连接，以便于所述电源控制模块基于所述第二电源端提供的所述第二供电电压或所述限流元件提供的所述第一供电电压生成所述电源电压。

根据本公开的第四方面，还提供了一种受电控制装置的控制方法，包括：在以太网供电阶段，将经由以太网供电路径获得的所述第一供电电压转化为负载所需的电源电压；以及提供控制信号控制所述以太网供电路径的供电电流，其中，所述第一供电电压、所述电源电压以及所述控制信号所基于的参考地电位一致。

在一些可选的实施例中，所述受电控制装置包括串联在所述以太网供电路径上的限流元件，控制所述以太网供电路径的供电电流的步骤包括：对所述供电电流进行采样以获得电流检测电压；根据所述电流检测电压与基准电压之间的差异获得所述控制信号，所述控制信号用于控制所述限流元件的导通程度，以便于所述限流元件在所述控制信号的作用下控制所述供电电流，所述电流检测电压和所述控制信号所基于的参考地电位与所述电源电压一致。

在一些可选的实施例中，所述以太网供电控制装置还包括电源控制模块，在以太网供电阶段，将经由以太网供电路径获得的所述第一供电电压转化为负载所需的电源电压的步骤包括：在所述以太网供电阶段，开启所述电源控制模块，所述电源控制模块将所述第一供电电压转化为所述电源电压。

在一些可选的实施例中，控制方法还包括：在所述以太网供电阶段之前的检测阶段，关闭所述电源控制模块，并基于所述第一供电电压向所述以太网供电路径反馈特征阻抗信息，所述第一供电电压在所述检测阶段电压值低于其在所述以太网供电阶段电压值。

在一些可选的实施例中，控制方法还包括：经单向导通路径接收第二供电电压；检测所述第二供电电压的电压值，并在所述第二供电电压的电压值大于/等于期望的额定电压的情况下开启所述电源控制模块，所述电源控制模块将所述第二供电电压转化为所述电源电压，所述第二供电电压与所述第一供电电压所基于的参考地电位一致。

在一些可选的实施例中，所述电源控制模块的供电输入端与所述以太网供电路径和所述单向导通路径电连接，以便于分别接收所述第一供电电压和所述第二供电电压，所述控制方法还包括：基于所述参考地电位，对所述供电输入端的电压进行滤波。

根据本公开的第五方面，提供了一种以太网供电系统的控制方法，包括：经由以太网供电路径提供第一供电电压；将所述第一供电电压转化为负载所需的电源电压；以及提供控制信号控制所述以太网供电路径的供电电流，其中，所述第一供电电压、所述电源电压以及所述控制信号所基于的参考地电位一致。

本申请的受电控制装置、受电端设备、以太网供电系统、受电控制装置的控制方法以及以太网供电系统的控制方法可以实现共地设计，而不需要设置两个相互隔离的参考地电位。相比于传统方案，本申请的受电控制装置能够在限制供电电流的前提下，将受电接口模块与电源控制模块的接地电位设置为相同的电位，从而受电接口模块可以与电源控制模块集成在相同芯片上，而无需针对受电控制装置的多个地电位设计复杂的外围电路，降低了封装和流片成本，可以采用常规、低成本的BCD工艺实现。

在一些可选用辅助电源供电的以太网供电系统中，基于本公开实施例不仅能够实现受电控制装置内的共地设计、受电端设备内的共地设计、以太网供电系统内的共地设计以及受电控制装置的片上集成化，辅助电源提供的辅助供电电压也不会受限于以太网供电装置在特征阻抗检测阶段提供的电压，可以被灵活地设置，相比于传统方案降低了设计难度和实施难度，提高了适配度，能够适用于更多样的受电端设备和各种应用场景。同时，利用受电控制装置中的限流元件，以太网供电路径与辅助电源供电路径可以通过单一的二极管被隔离，而无需在受电控制装置的外围电路中引入用于限流、隔离的多个二极管，简化了受电端的电路复杂度，降低了硬件成本。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出一种以太网供电系统的示意性框图；

图2示出一种传统限流方案的拓扑结构示意图；

图3a和3b分别为根据本发明实施例的受电控制装置的结构示意图；

图4示出本公开实施例的以太网供电系统的结构示意图；

图5a示出本公开实施例的受电控制装置的一种结构示意图；

图5b示出本公开实施例的受电控制装置的一种结构示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

本发明可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。

以下是一些术语解释。

特征阻抗：又称特性阻抗，在以太网供电系统中，供电端设备向以太网线缆提供电压信号，并检测以太网线缆上的电流信号，通过计算该电压信号的电压变化量△V与该电流信号的电流变化量△I之间的比值可以获得供电端设备的后级电路的等效电阻，该等效电阻通常被称为特征阻抗Z＝△V/△I。

图1示出一种以太网供电系统的示意性框图。

以太网供电系统1000例如遵守电气电子工程师协会(IEEE)批准的以太网供电PoE标准——IEEE 802.3af，并可以基于已有的以太网布线基础架构实现，因此可以基于以太网线缆L1实现数据传输和电力供应，从而保证以太网线缆L1在为受电端设备(例如为IP电话机、无线局域网接入点AP、安全网络摄像机以及其它一些基于IP的终端)传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电。

如图1所示，以太网供电系统1000包括设置在供电端的供电端设备1100、设置在受电端的受电装置1200、设置在供电端与受电端之间的以太网线缆L1以及设置在以太网线缆L1与受电装置1200之间的受电控制装置1300。其中，受电装置1200作为受电控制装置1300的用电负载，受电控制装置1300与其外围部件例如作为受电端设备(用于向受电装置供电)。

作为可选的示例，以太网线缆L1可选用由五类线(Category 5 cable，简称CAT.5，通常可基于双绞线实现)或六类线(Category 6cable，简称CAT.6，通常可基于双绞线实现)等标准线缆实现的两根差分发送线、两根差分接收线、两根差分高电平电源线和两根差分低电平电源线，也可选用仅包括两根差分发送线和两根差分接收线的简化以太网线缆。以太网线缆L1例如可以采用RJ45型连接器连接到受电端设备。作为可选的实施例，基于以太网线缆L1实现的数据传输例如遵循TCP/IP协议，以实现基于IP地址的可靠通信，受电端设备经由以太网线缆L1与外部设备(例如为供电端设备1100)交换数据信息的过程例如包括：基于TCP/IP协议将待发送信息打包或解析成符合TCP/IP协议的数据，再经由一系列物理层模块将该数据经由以太网线缆L1发送至相应的外部设备。

供电端设备1100经由以太网线缆L1与受电控制装置1300相连接，从而可以经由以太网线缆L1和受电控制装置1300向供电端的受电装置1200提供所需的电能。

在受电端设备中，受电控制装置1300主要包括两个模块：受电接口模块(PowerDevice Interface，可简称为PDI)以及电源控制模块。电源控制模块用于将受电控制装置获得的供电电压转换为受电装置1200所需的电源电压Vs，例如包括开关电源的主电路和控制器。

受电接口模块PDI负责经由以太网线缆L1与供电端设备1100进行通讯交互，例如，受电接口模块PDI可用于经以太网线缆L1接收供电端设备1100提供的第一供电电压，并可以协助实现检测、分级、上电和/或限流等以太网供电系统所要求的功能。

检测：在允许供电端设备1100经由以太网线缆L1向受电端设备供电之前，一般需要利用位于供电端的有限功率的测试源对受电端的特征阻抗进行检测，以避免供电端设备1100提供的电能被提供给不兼容PoE的受电端设备。该测试源例如首先采用较低的探测电压(例如2.5～10V之间的多个电压)检测受电端设备是否已经由以太网线缆L1接入至供电端设备1100，并基于受电接口模块PDI在探测电压的作用下反馈的信息(例如阻抗、电流)来判断受电端设备的特征阻抗是否符合受电要求。

分级：在受电端设备符合受电要求的情况下，供电端设备1100需要根据受电端设备的用电量情况提供相应级别的电源。在分级过程中，供电端设备1100例如采用较高的探测电压(例如为15.5V～20.5V)检测受电端设备的功率级别，受电接口模块PDI可以从以太网线缆L1获得一个基本恒定的特征电流(例如基于受电接口模块PDI中用于表征功率级别的电阻实现)，从而供电端设备1100可以通过检测该特征电流了解到受电端设备的功率级别并根据该功率级别提供相应的电源。在一些以太网供电的方案中，分级步骤可以省去。

上电：在经历检测和/或分级之后，供电端设备1100可以开始向受电端设备供电，使得受电装置1200在受电控制装置1300的控制下上电工作。

限流：为避免受电装置1200的用电量和电流处于合理范围，受电接口模块PDI还需要限制由以太网线缆L1提供至受电装置1200的电流低于一定的阈值和/或限制上电阶段内的浪涌电流。

需要说明的是，本公开实施例的以太网供电系统可以在受电接口模块PDI、供电端设备1100的作用下实现上述各功能，也可以以其他方式实现，还可以包括其他以太网供电系统的常用功能或省略一个/一些上文描述的功能，本公开对此不作限制。

受电控制装置1300中的电源控制模块可以将供电端设备提供的第一供电电压和/或其它供电装置提供的供电电压转换为受电装置1200所需的电源电压Vs，从而受电装置1200在电源电压Vs的作用下可以正常工作。在一些实施例中，电源控制模块可以默认处于关闭或待机状态，受电接口模块PDI可以在检测和分级之后向电源控制模块提供有效的使能信号，以使电源控制模块开始进行电压转换以生成电源电压Vs。

为实现限流，受电接口模块PDI需要对输入至电源控制模块的电流进行监控，从而实现上电阶段的浪涌电流限制和正常工作阶段的过流保护，防止因流经电源控制模块与受电装置1200的电流过高而导致电路烧毁和/或影响电路性能。

传统方案采用受电接口模块PDI对连接在电源控制模块的接地端的限流元件进行控制，以限制电源控制模块在其接地端处形成的电流，该电流通常是流经电源控制模块的电流。图2示出一种基于限流元件实现的传统限流方案的拓扑结构示意图。

如图2所示，限流元件例如为N型开关管M20，其漏极与开关电源控制器20(作为电源控制模块)的接地端VSS2电连接，其源极与受电接口模块10的参考地端VSS1电连接，从而流经电源控制模块(例如为开关电源控制器20)的电流I20将流经并受控于开关管M20。开关管M20的栅极受控于受电接口模块10，从而受电接口模块10可以通过改变开关管M20的栅极电压来调节电流I20，以实现限流和过流保护。N型开关管M20可以与受电接口模块10集成在PDI芯片中。

然而，由于开关电源控制器20的接地端VSS2与受电接口模块10的接地端VSS1之间连接有开关管M20，因此受电接口模块10所在的PDI芯片与开关电源控制器20的参考地电位之间存在电位差(即不共地)，传统半导体工艺很难以较低的成本在单个硅基上实现两个不同的地电位，而是需要基于高成本工艺(例如绝缘衬底上的硅技术，即Silicon-On-Insulator技术，简称SOI技术)才有可能实现，因此，在传统方案中，电源控制模块很难与受电接口模块集成在同一衬底上、同一芯片内，即电源控制模块和受电接口模块在受电端需要由分立的两个芯片实现，且这两个芯片的接地端需要通过物理隔绝的方式相互隔离，增加了流片和封装成本。

另一方面，由于受电控制装置的内部电路(受电接口模块10、开关电源控制器20等)对应两个地电位，因此在将受电控制装置应用于以太网供电系统中时，这两个地电位与外部电路的连接和/或隔离将会引入额外的外围电路，增加了受电控制装置的外围电路的复杂度。

例如，一些以太网供电系统通常还包括辅助电源(Auxiliary Power)，使得受电端设备可以在辅助电源具有足够的供电能力的情况下选择从辅助电源获得电能，保证在无以太网供电时也能在辅助电源的作用下正常工作。参见图2，辅助电源AUX例如为一种电源适配器(Power Adapter)，其可以经由电源线向受电端设备供电，用于将交流输入电压(例如为220V交流电或110V交流电等)转换为直流输出电压，用于给受电控制装置供电。

在辅助电源AUX供电的情况下，受电控制装置中电源控制模块(例如开关电源控制器20)需要与辅助电源AUX的供电路径形成闭合回路，因此传统方案通常采用续流二极管(如图2示出的肖特基二极管D2)将电源控制模块的地电位耦合至辅助电源AUX的接地端。

由于在传统方案中，辅助电源AUX的供电输出端与供电端设备PSE的供电输出端经由相同端口向受电端的电源接收端(例如为图2示出的VDD1和VDD2)供电，因此，为了将辅助电源AUX的供电路径与供电端设备的供电路径进行隔离，传统方案还需要将受电接口模块10的地电位(与电源控制模块的地电位不同)与辅助电源AUX的接地端之间引入另一个二极管(例如图2示出的肖特基二极管D1)，其阳极与受电接口模块10的地电位VSS1连接，其阴极与辅助电源AUX的接地端AUX_GND连接，该二极管用于在供电端设备PSE供电的情况下防止辅助电源AUX的接地端AUX_GND向供电端设备PSE的接地端PSE_GND回灌电流，从而防止该电流在检测阶段被当作受电端设备反馈给供电端设备PSE的电流，避免供电端设备PSE因该电流而检测出不准确的受电端的特征阻抗。

可以看出，在引入辅助电源的以太网供电系统中，传统方案需要针对受电接口模块和电源控制模块的两个不同的地电位在受电控制装置的外围电路中引入至少两个二极管，增加了外围电路的复杂度、成本和体积。

与传统方案不同的是，在能够实现对浪涌电流的限制和工作电流的限制、保护的前提下，基于本公开实施例的受电接口模块1310与电源控制模块1320可以采用共地设计，因此受电接口模块1310可以与电源控制模块1320集成在同一个芯片上，且无需针对受电控制装置的多个地电位设计复杂的外围电路。

图3a和3b分别为根据本发明实施例的受电控制装置的结构示意图。该受电控制装置1300例如应用于图1示出的以太网供电系统内，主要包括位于受电端的受电接口模块1310、电源控制模块1320以及限流元件M10，并具有电源端PIN、负载端POUT以及接地端VSS_PD。其中，电源端PIN可以经由相应的接口(例如包括与以太网线缆L1匹配的RJ45型连接器)与以太网线缆L1中可用于传输正极性电压的传输线相连，接地端VSS_PD作为该受电控制装置1300所在的受电端设备的电源地。

受电接口模块1310的接收端与电源端PIN电连接，从而可以接收以太网线缆L1提供的第一供电电压。受电接口模块1310的参考地与接地端VSS_PD具有相同电位。

电源控制模块1320的供电输入端与电源端PIN电连接，供电输出端与负载端POUT电连接以用于提供受电装置所需的电源电压Vs。在一些示例中，电源控制模块1320仅在受电接口模块1310提供的使能信号en有效的情况下才开启并提供电压转换功能。

与传统方案不同的是，限流元件M10设置在受电控制装置1300的电源端PIN与电源控制模块1320的供电输入端之间，用于对流经电源控制模块1320的电流进行监控、限制，从而不会在电源控制模块1320的参考地电位与受电接口模块1310的参考地电位之间形成电位差，使得电源控制模块1320的参考地电位、受电接口模块1310的参考地电位均与受电端设备的电源地(即受电控制装置的接地端VSS_PD)具有相同电位，实现了受电接口模块和电源控制模块的共地设计。

作为示例，如图3a和3b所示，限流元件M10可以由各种结构类型、导电类型的晶体管实现，包括但不限于P型或N型的场效应管以及其它各种具有电流传输、电流阻隔、电流钳位和提供可调电流等功能的器件结构。限流元件M10的输入通路端与受电控制装置的电源端PIN电连接，输出通路端与电源控制模块1320的供电输入端电连接，控制端受控于受电接口模块1310。受电接口模块1310通过调节限流元件M10的控制端电压Vctl(即控制信号)，可以调节限流元件M10的导通程度，从而控制流经限流元件M10的电流。由于流经限流元件M10的电流即为电源控制模块1320的供电输入端至受电端设备的电源地(该电源地也是受电装置1200的接地端)之间的供电电流，该供电电流在一定程度上反映了受电控制装置的电源端对受电端设备的供电情况(总电流、功耗)，因此通过调节限流元件M10的电流可以实现对该供电电流的限制、调节，以防止供电电流超出设定阈值，从而避免在异常情况下供电电流持续过高、功耗过高、电路过热、电路烧毁等一系列问题。

作为示例，如图3a所示，限流元件M10例如为P型金属-氧化物场效应晶体管(PMOSFET)，其源极作为限流元件M10的输入通路端，漏极作为限流元件M10的输出通路端，栅极与受电接口模块1310相连以作为限流元件M10的控制端。

作为又一示例，如图3b所示，限流元件M10例如为N型金属-氧化物场效应晶体管(NMOSFET)，其漏极作为限流元件M10的输入通路端，源极作为限流元件M10的输出通路端，栅极与受电接口模块1310相连以作为限流元件M10的控制端。

由此可以看出，在本公开实施例的受电控制装置1300中，用于实现电压转换的电源控制模块1320与用于实现接口功能的受电接口模块1310具有相同的参考地电位，因此电源控制模块1320可以与受电接口模块1310集成在同一衬底(例如硅基衬底)上，而无需采用高成本的工艺。基于受电接口模块和电源控制模块的共地设计，受电控制装置可以由单一芯片实现，不仅能够节省封装成本的流片成本，而且无需在该芯片的外围电路中针对不同的地电位引入额外的元件(例如图2示出的肖特基二极管D2)，一定程度上简化了受电控制装置1300的外围电路。

下面将结合上述受电控制装置的各种示例对本公开实施例的以太网供电系统进行示例性的描述。

图4示出本公开实施例的以太网供电系统的结构示意图。为方便示意，图4中省略了一些以太网供电系统中的结构。应当理解，省略的部分已在本公开实施例的其它部分说明或本领域技术人员能够在本公开内容的启示下推测得出，对此不再赘述。

如图4所示，与上文描述的实施例类似，以太网供电系统1000包括供电端设备1100、受电装置1200以及受电控制装置1300，相同或相似之处不再赘述。

此外，在本实施例中，以太网供电系统1000还包括辅助电源1400，用于向受电控制装置1300的电源端PIN提供辅助电压，使得受电控制装置1300可以从辅助电源1400或供电端设备1100获得供电电压，并基于该供电电压生成受电装置1200所需的电源电压Vs。

辅助电源1400可以是各种用于提供直流电压的装置，从而方便在无以太网供电或一些指定的情况下对受电端设备进行供电。作为示例，如上文所述，辅助电源1400可以是一种电源适配器，其可以将交流输入电压(例如为220V交流电或110V交流电等)转换为直流的辅助电压，并经由电源线向受电控制装置1300提供辅助电压。

与图2示出的传统方案不同，在本实施例中，辅助电源1400用于提供第二供电电压Va的供电输出端与供电端设备1100用于提供第一供电电压Vp的供电输出端分别相连于限流元件M10的输入通路端和输出通路端，从而限流元件M10不仅可以用于限流，还可以在受电接口模块1310的控制下实现第一供电电压Vp与第二供电电压Va的隔离。下面结合图4对此进行示例性的说明。

如图4所示，限流元件M10连接在受电控制装置1300的第一电源端PIN1与电源控制模块1320的供电输入端之间，第一电源端PIN1经由以太网线缆L1从供电端设备1100获得第一供电电压Vp，辅助电源1400经肖特基二极管D3向受电控制装置1300的第二电源端PIN2提供第二供电电压Va，该第二电源端PIN2与限流元件M10的输出通路端以及电源控制模块1320的供电输入端电连接。

肖特基二极管D3例如作为受电控制装置1300和/或辅助电源1400的外围电路，其阳极与辅助电源1400的供电输出端电连接，阴极与受电控制装置1200的第二电源端PIN2电连接，用于将供电端设备1100对受电端设备的供电路径与辅助电源1400对受电端设备的供电路径进行隔离，从而在供电端设备1100对受电端设备进行供电的情况下防止受电端设备经第二电源端PIN2向辅助电源1400的供电输出端回灌电流。

由于肖特基二极管D3能够在受电控制装置1300的高压侧(靠近电源控制模块1320的供电输入端并远离电源控制模块1320的接地端)将供电端设备1100的供电路径与辅助电源1400的供电路径进行隔离，因此不需要在受电控制装置1300的低压侧(靠近电源控制模块1320的接地端并远离电源控制模块1320的供电输入端)再设置用于隔离的外围元件，使得辅助电源1400、供电端设备1100、受电控制装置1300中的受电接口模块1310、受电控制装置1300中的电源控制模块1320、受电端设备中的其他电路结构以及受电装置1200等位于受电端的电路结构可以共用相同的参考地电位(图4中示出为VSS)，即可以实现整个以太网供电系统受电控制装置的共地设计，不仅在辅助供电或以太网供电的情况下可以对供电电流进行调节、监控和限制，还能基于相同衬底和常规的低成本工艺(例如双极型半导体Bipolar、互补金属氧化物半导体CMOS和/或双扩散金属氧化物半导体DMOS的半导体制造工艺，简称BCD工艺)将受电控制装置中的受电接口模块和电源控制模块集成在相同芯片中，并降低以太网供电系统、受电控制装置以及相关外围电路的设计难度和复杂度(例如相比于图2示出的传统方案减少了外围电路所需的肖特基二极管的数量)。

作为示例，如图4所示，本公开实施例还可以包括电容C0，其连接在电源控制模块1320的供电输入端与受电端设备的接地端VSS_PD之间，可以通过对该电容的容值进行设置，使得电容C0能够对提供至电源控制模块1320的供电输入端的电压进行稳压和滤波。作为可选的实施例，在受电控制装置1300的内部电路集成于同一衬底上和/或同一芯片结构内的情况下，电容C0例如作为受电控制装置1300的外围电路连接在受电控制装置1300的POUT端与接地端VSS_PD之间。

作为可选的实施例，电源控制模块1320例如为直流电源转换器(可简称为DC/DC)，可以根据输入电压产生相应的输出电压，输出电压可以小于、大于或等于输入电压，从而分别实现降压模式、升压模式和/或升压-降压模式。在输入电压与输出电压差值较大的情况下，通常采用降压模式或升压模式，以减少电路损耗，从而提高电能传输效率。作为示例，直流电源转换器可以由降压型、升压型或升降压型的开关电源控制电路实现，用于对其供电输入端接收到的第一供电电压Vp或第二供电电压Va进行升压或降压以生成受电装置1200所需求的电源电压Vs。

作为可选的实施例，如图4所示，受电接口模块1310可以包括用于检测和控制流经限流元件M10的供电电流Is的电流调节单元1312、用于与供电端设备1100交互以实现检测和/或分级等功能的接口单元1311、用于对电源控制模块1320提供使能信号en的使能单元1313。在供电端设备1100经由以太网线缆L1向受电端设备提供第一供电电压Vp的情况下，电流调节单元1312可以根据电流检测电压Vin(表征流经限流元件M10的供电电流Is)与基准电压Vref之间的电压差值生成控制信号Vctl，该控制信号Vctl可以直接或经由一系列电路作用于限流元件M10的控制端，以将流经限流元件M10的供电电流Is限制在设定范围内。

作为示例，如图4所示，电流调节单元1312可以包括运算放大器EA，运算放大器EA的第一输入端可以接收电流检测电压Vin，第二输入端可以接收基准电压Vref(表征预设的限流阈值)，输出端提供控制信号Vctl，该控制信号Vctl的幅值可以随电流检测电压Vin与基准电压Vref之间的差值的变化而变化，从而根据电流检测电压Vin超出基准电压Vref的程度控制限流元件M10的导通程度、开启和关断，以实现限流和过流保护。

作为示例，基准电压Vref可以由集成在受电接口模块1310内部的基准电压源(未示出)提供，也可以由能够提供稳定电压的其它电路实现。

在一些实施例中，用于获得电流检测电压Vin的电路可以包括串联连接的采样电阻和采样晶体管，该采样晶体管与限流元件M10形成电流镜结构，从而可以提供与流经限流元件M10的供电电流成已知比例的采样电流，采样电阻在该采样电流的作用下提供表征供电电流的电流检测电压Vin。在一些实施例中，用于获得电流检测电压Vin的电路可以包括与限流元件M10串联连接的采样电阻，该采样电阻在供电电流的作用下也可以提供表征供电电流的电流检测电压Vin至电流调节单元1312。

需要说明的是，上述电流调节单元可以基于本领域已知的各种能够对流经限流元件M10的供电电流Is进行采样并根据采样得到的信号调节限流元件的电流的各种常规电路实现，而不限于图4示出的运算放大器EA，本公开实施例对此不作限制。

在受电控制装置1300中，如图4所示，在第二电源端PIN2与电源控制模块1320的供电输入端之间，还可以设置辅助供电检测单元1314，用于在辅助电源1400对受电端设备供电的情况下检测辅助电源提供的第二供电电压Va是否达到期望的额定电压，并在第二供电电压Va已达到额定电压的情况下控制使能单元1313产生有效的使能信号en，使得电源控制模块1320在这一有效的使能信号en的作用下进入正常工作状态(用于将第二供电电压Va转换为受电装置1200所需的电源电压Vs)。

使能单元1313接收辅助供电检测单元1314的第一使能控制信号以及接口单元的第二使能控制信号，并根据第一使能控制信号和第二使能控制信号的逻辑运算结果提供使能信号en。使能单元1313例如包括一个或多个逻辑电路。

也就是说，在辅助供电检测单元1314的监控下，若第二供电电压Va没有达到期望的额定电压，则电源控制模块1320不会基于第二供电电压Va输出电源电压Vs。辅助供电检测单元1314的参考地电位即为受电接口模块1310的参考地电位gnd_PDI，与受电控制装置1300内的其它电路的参考地电位(例如电源控制模块1320的参考地电位gnd_DC)一致，均与受电控制装置的接地端VSS_PD具有一致的电位VSS。作为示例，如图4所示，辅助供电检测单元1314例如作为受电接口模块1310的一部分，可以与受电控制装置1300中的其它电路集成在同一芯片内，然而本公开实施例不限于此，辅助供电检测单元1314可以以任何集成或分立的形式存在于受电端。

需要说明的是，在本公开的描述中，“一致的电位”、“相同的电位”等表述是指相等的电位或在一定误差范围内能够等同的电位，一致/相同的两个电位在理想情况下应当相等，但实际线路可能会产生不期望的电位差。

另一方面，本公开实施例的以太网供电系统能够适用于各种电压输出范围的辅助电源1400，相比于传统方案具有更高的适配性和灵活性。下面对此进行解释和说明。

在如图2所示的传统方案中，尽管在辅助电源AUX的接地端和供电端设备PSE的接地端之间引入了肖特基二极管D1，然而，由于辅助电源AUX和以太网供电端设备经由相同的电源输入端向受电控制装置供电且该电源输入端与用于电压转换的电源控制模块的供电输入端相连，因此，为了提高特征阻抗检测的准确性，电源控制模块不能在以太网供电的检测阶段开启，也就是说，基于传统方案，受电控制装置内的辅助供电检测单元不能在以太网供电的检测阶段向电源控制模块提供有效的使能信号，即，辅助供电检测单元预设的额定电压不能低于以太网供电检测阶段供电端设备PSE提供给受电控制装置的特征阻抗检测电压(例如为2.5V～10V或其它电压范围)的上限值。基于这一要求，在辅助电源AUX供电的情况下，辅助电源AUX提供的辅助供电电压至少需要高于特征阻抗检测电压的上限值，才能在需要辅助电源AUX供电时正确地对电源控制模块进行使能以使其根据辅助供电电压生成受电装置所需的电源电压Vs。因此传统方案中辅助电源AUX提供的辅助供电电压的最小值被特征阻抗检测电压的上限值所限制，使得以太网供电系统的功能灵活性受限、适用范围、适用场景和设备适配度受限，带来了设计难度和实施难度。

相比于传统方案，如图4所示，由于本公开实施例采用限流元件M10将受电控制装置1300与以太网供电端设备1100相连的电源接入端(例如图4示出的第一电源端PIN1)以及与辅助电源1400相连的电源接入端(例如图4示出的第二电源端PIN2)进行了隔离，因此，在以太网供电的情况下：在特征阻抗检测阶段，由于限流元件M10处于关断状态，因此，即使限流元件M10的输出通路端有电流流向电源控制模块1320，限流元件M10的输入通路端也不会从第一电源端PIN1接收电流或向第一电源端PIN1提供电流，从而受电接口模块1310中的电流调节单元1312基于在限流元件M10的输入通路端采样得到的电流检测电压Vin控制限流元件M10的控制端电压，进一步将限流元件M10维持在关断状态；与以太网供电端设备1100连接的第一电源端PIN1仅向受电接口模块1310提供用于检测特征阻抗的电流，使得受电端设备的特征阻抗可以被准确地检测而不会受到辅助电源1400的影响。也就是说，基于本公开实施例的以太网供电系统，不仅能够实现受电控制装置内的共地设计、受电端设备与受电装置的共地设计、以太网供电系统内的共地设计以及受电控制装置的片上集成化，辅助电源1400提供的第二供电电压Va也不会受限于以太网供电端设备在特征阻抗检测阶段提供的电压，可以被灵活地设置，相比于传统方案降低了设计难度和实施难度，提高了适配度，能够适用于更多样的受电端系统设计和各种应用场景。

需要说明的是，上述实施例利用辅助供电检测单元将辅助电源在合适的场景下接入电源控制模块，以使电源控制模块根据辅助电源提供的辅助供电电压产生受电装置所需的电源电压，但本公开实施例不限于此。在一些实施例中，以太网供电系统还可以采用指令控制、开关切换等机制在预定条件下采用辅助电源对电源控制模块供电。

图5a示出本公开实施例的受电控制装置的一种结构示意图。该受电控制装置1300例如应用于图4示出的以太网供电系统中。其中，限流元件M10采用P型MOSFET(后文简称为PMOS管)实现。为方便说明，图5a的示例中省略示出了一个或一些部件，例如省略了图4所示的接口单元1311、使能单元1313、电容C0等，图5a未示出的部分可以基于本公开其它部分的说明或常规技术方案获得。

如图5a所示，PMOS管的漏极为限流元件M10的输出通路端，PMOS管的源极为限流元件M10的输入通路端，PMOS管的栅极为限流元件M10的控制端。为方便说明，图5a中一并示出了该PMOS管的寄生体二极管Dp，其阳极端为限流元件M10的输出通路端，阴极端为限流元件M10的输入通路端。受电控制装置1300内的其它部分与上述各实施例的描述相同或相似，相同之处在此不再赘述。

如上文所述，由于限流元件M10连接在电源控制模块1320的供电输入端与用于接收以太网供电的第一电源端PIN1之间，因此，电源控制模块1320、受电接口模块1310可以共用同一个参考地电位，且受电控制装置1300、受电装置1200、以太网供电端设备1100以及辅助电源1400可以共用相同的地电位。因此，限流元件M10、电源控制模块1320以及受电接口模块1310可以基于相同的衬底集成于同一芯片中。

同时，PMOS管的栅极接收受电接口模块1310提供的控制信号Vctl，该控制信号Vctl与辅助电源1400提供的第二供电电压Va、电源控制模块1320转换生成的电源电压Vs等以太网供电系统1000内的相关信号均是基于相同的参考地电位的信号，因此相比于需要设置不同地电位的传统方案，本公开实施例能够简化信号之间的关系，降低电路设计难度和复杂度。

在本公开实施例中，受电接口模块1310中的运算放大器EA的电源端可以直接或间接地接收第一供电端PIN1提供的第一供电电压Vp，运算放大器EA的地电位与受电接口模块1310的参考地电位gnd_PDI一致。运算放大器EA的第一输入端为正相输入端，用于接收电流检测电压Vin，运算放大器EA的第二输入端为反相输入端，用于接收基准电压Vref。

在受电接口模块1310检测到流经限流元件M10的供电电流超出限流阈值的情况下，受电接口模块1310中的运算放大器EA提供的控制信号Vctl的电压值与电流检测电压Vin与基准电压Vref之间的差值成相关变化，从而在供电电流超出限流阈值时升高控制信号Vctl的电压值，以降低PMOS管的导通能力，使得流经PMOS管的电流被降低至限流阈值以下。

在以太网供电端设备1100对受电端设备的检测过程中，由于PMOS管在控制信号Vctl的作用下处于关断状态，且PMOS管的体二极管Dp处于反向关断状态，因此，PMOS管在第一电源端PIN1与电源控制模块1320的供电输入端之间形成开路，即使PMOS管的漏极电位与源极电位不相同，PMOS管的源极也不会从第一电源端PIN1接收电流或向第一电源端PIN1提供电流，从而受电端设备的特征阻抗可以经由受电接口模块1310和以太网线缆L1被准确检测，而不会受到PMOS管的漏极所连接的电路(例如辅助电源1400和/或辅助供电检测单元1314等)的影响。

基于此，辅助供电检测单元1314预设的期望额定电压可以不受限于以太网供电的特征阻抗检测电压。即使该额定电压低于或等于特征阻抗检测电压，辅助电源1400对电源控制模块1320的供电也不会影响受电控制装置1300内的特征阻抗检测路径的电流和电阻，从而不会对以太网供电的特征阻抗检测的准确度造成影响。

图5b示出本公开实施例的受电控制装置的一种结构示意图。该受电控制装置1300例如应用于图4示出的以太网供电系统中。其中，限流元件M10采用N型MOSFET(后文简称为NMOS管)实现。为方便说明，图5b的示例中省略示出了一个或一些部件，例如省略了图4所示的接口单元1311、使能单元1313、电容C0等，图5b未示出的部分可以基于本公开其它部分的说明或常规技术方案获得。

如图5b所示，NMOS管的漏极为限流元件M10的输入通路端，NMOS管的源极为限流元件M10的输出通路端，NMOS管的栅极为限流元件M10的控制端。为方便说明，图5b中一并示出了该NMOS管的寄生体二极管Dn，其阳极端为限流元件M10的输出通路端，阴极端为限流元件M10的输入通路端。受电控制装置1300内的其它部分与上述各实施例的描述相同或近似，相同之处在此不再赘述。

如上文所述，由于NMOS管连接在电源控制模块1320的供电输入端与用于接收以太网供电的第一电源端PIN1之间，因此，电源控制模块1320、受电接口模块1310可以共用同一个参考地电位，且受电控制装置1300、受电装置1200、以太网供电端设备1100以及辅助电源1400可以共用相同的地电位。因此，NMOS管、电源控制模块1320以及受电接口模块1310可以基于相同的衬底集成于同一芯片中。

同时，NMOS管的栅极接收受电接口模块1310提供的控制信号Vctl，该控制信号Vctl与辅助电源1400提供的第二供电电压Va、电源控制模块1320转换生成的电源电压Vs等以太网供电系统1000内的相关信号均是基于相同的参考地电位VSS的信号，因此相比于需要设置不同地电位的传统方案，本公开实施例能够简化信号之间的关系，降低电路设计难度和复杂度。

在受电接口模块1310检测到流经NMOS管的供电电流Is超出限流阈值的情况下，受电接口模块1310中的运算放大器EA提供的控制信号Vctl的电压值与电流检测电压Vin和基准电压Vref之间的差值成相关变化，从而在供电电流超出限流阈值时降低控制信号Vctl的电压值，以降低NMOS管的导通能力，使得流经NMOS管的电流被降低至限流阈值以下。具体地，运算放大器EA的第一输入端为反相输入端，用于接收电流检测电压Vin，第二输入端为正向输入端，用于接收基准电压Vref。

相比于采用PMOS管作为限流元件，在采用NMOS管作为限流元件的情况下，由于驱动NMOS管所需的栅极电压高于驱动PMOS管所需的栅极电压且驱动NMOS管需要考虑栅极与源极之间的阈值电压的影响，因此，本公开实施例在受电接口模块1310中设置了电荷泵(Charge Pump，可简称为CP)1315，用于在需要导通NMOS管的情况下抬高控制信号Vctl的电压值以使NMOS管可以在控制信号Vctl的作用下正常导通。电荷泵1315例如连接在NMOS管的源极(限流元件M10的输出通路端)与运算放大器EA的电源端之间，从而，在需要导通NMOS管的情况下，运算放大器EA输出的控制信号Vctl与NMOS管的源极电压之间的电压差至少大于/等于NMOS管的阈值电压(Threshold Voltage)，以实现对NMOS管的限流、开启/关断的控制，满足设计要求。

在以太网供电端设备1100对受电端设备的检测过程中，由于NMOS管在控制信号Vctl的作用下处于关断状态，且NMOS管的体二极管Dn处于反向关断状态，因此，NMOS管在第一电源端PIN1与电源控制模块1320的供电输入端之间形成开路，即使NMOS管的漏极电位与源极电位不相同，NMOS管的漏极也不会从第一电源端PIN1接收电流或向第一电源端PIN1提供电流，从而受电端设备的特征阻抗可以经由受电接口模块1310和以太网线缆L1被准确检测，而不会受到NMOS管的源极所连接的电路(例如辅助电源1400和/或辅助供电检测单元1314等)的影响。

基于此，辅助供电检测单元1314预设的期望额定电压可以不受限于以太网供电的特征阻抗检测电压。即使该额定电压低于特征阻抗检测电压，辅助电源1400对电源控制模块1320的供电也不会影响受电控制装置1300内的特征阻抗检测路径的电流和电阻，从而不会对以太网供电的特征阻抗检测的准确度造成影响。

本公开实施例还提供了一种芯片结构，应用于以太网供电系统的受电端，至少包括形成于同一衬底上的上述各实施例所述的限流元件、受电接口模块以及电源控制模块。该芯片结构包括：用于从以太网线缆L1获得供电电压的第一电源端、用于向负载(受电装置)提供电源电压的供电输出端以及接地端，且芯片结构内的各信号均以接地端的电位作为参考地电位，该参考地电位可以与以太网供电系统中的各个设备的参考地电位一致。

在一些允许辅助电源对受电端设备进行供电的实施例中，该芯片结构还可以包括辅助供电检测单元，用于在辅助电源提供的第二供电电压达到期望的额定电压的情况下，控制电源控制模块基于第二供电电压转换生成受电装置所需的电源电压。

在一些实施例中，本公开的受电端设备可以包括上述任一实施例的受电控制装置；连接器，连接于以太网线缆与第一电源端之间；以及接地外壳和/或接地线，提供参考地电位至受电控制装置的接地端。该受电端设备还可以包括：电容，连接在受电控制装置的接地端与电源控制模块的供电输入端之间；和/或二极管，具有接收第二供电电压的阳极以及与受电控制装置的第二电源端电连接的阴极，用于提供第二供电电压至第二电源端的单向导通路径。

本公开实施例还提供了一种受电控制装置的控制方法和以太网供电系统的控制方法，用于实现上述各实施例的控制方案。例如包括：在以太网供电阶段，将经由以太网供电路径获得的第一供电电压转化为负载所需的电源电压，并控制以太网供电路径的供电电流，其中，第一供电电压、电源电压以及控制信号所基于的参考地电位一致，因此能够实现共地设计。

在一些可选的实施例中，受电控制装置包括串联在以太网供电路径上的限流元件，控制以太网供电路径的供电电流的步骤包括：对供电电流进行采样以获得采样信号；根据采样信号与限流阈值之间的差异获得控制信号，控制信号用于控制限流元件的导通程度，以便于限流元件在控制信号的作用下控制供电电流。其中，采样信号和控制信号所基于的参考地电位与电源电压一致。

在一些可选的实施例中，在以太网供电阶段，将经由以太网供电路径获得的第一供电电压转化为负载所需的电源电压的步骤包括：在以太网供电阶段，开启电源控制模块，以便于被开启的电源控制模块将第一供电电压转化为电源电压。

在一些可选的实施例中，控制方法还包括：在以太网供电阶段之前的检测阶段，关闭电源控制模块，并基于第一供电电压向以太网供电路径反馈特征阻抗信息，第一供电电压在检测阶段提供的电压值低于其在以太网供电阶段提供的电压值。

在一些可选的实施例中，控制方法还包括：经单向导通路径接收第二供电电压；检测第二供电电压的电压值，并在第二供电电压的电压值大于/等于期望的额定电压的情况下开启电源控制模块，以便于电源控制模块将第二供电电压转化为的电源电压，第二供电电压与第一供电电压所基于的参考地电位一致。

在一些可选的实施例中，电源控制模块的供电输入端与以太网供电路径和单向导通路径电连接，以便于分别接收第一供电电压和第二供电电压，控制方法还包括：基于参考地电位，对电能控制端的电压进行滤波。

综上所述，本申请提出了能够实现共地设计的受电控制装置、受电端设备、以太网供电系统以及受电控制装置的控制方法，且不需要设置两个相互隔离的参考地电位和相对复杂的外围结构。相比于传统方案，本申请的受电控制装置能够在限制供电电流的前提下，将受电接口模块与电源控制模块的接地电位设置为相同的电位，从而受电接口模块可以与电源控制模块集成在同一芯片上，实现片上全集成化，而无需针对受电控制装置的多个地电位设计复杂的外围电路，降低了封装和流片成本，可以采用常规、低成本的BCD工艺实现。

另一方面，基于本公开实施例的以太网供电系统，不仅能够实现受电控制装置内的共地设计、受电端设备与受电装置的共地设计、以太网供电系统内的共地设计以及受电控制装置的片上集成化，辅助电源提供的辅助供电电压也不会受限于以太网供电端设备在特征阻抗检测阶段提供的电压，可以被灵活地设置，相比于传统方案降低了设计难度和实施难度，提高了适配度，能够适用于更多样的受电端系统设计和各种应用场景。同时，利用受电控制装置中的限流元件，以太网供电路径与辅助电源供电路径可以通过单一的二极管被隔离，而无需在受电控制装置的外围电路中引入用于限流、隔离的多个二极管，简化了受电端的电路复杂度，降低了硬件成本。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (24)

1.一种受电控制装置，其特征在于，包括：

第一电源端，经以太网线缆获得第一供电电压；

接地端，提供参考地电位；

电源控制模块，用于在所述以太网线缆供电的情况下将所述第一供电电压转化为负载所需的电源电压；

受电接口模块，用于与供电端设备交互，控制所述第一电源端向所述电源控制模块的供电输入端提供的供电电流，

其中，所述受电接口模块和所述电源控制模块的接地节点均与所述接地端相连接。

2.根据权利要求1所述的受电控制装置，其特征在于，还包括限流元件，用于在控制信号的作用下控制所述供电电流，所述控制信号由所述受电接口模块提供。

3.根据权利要求2所述的受电控制装置，其特征在于，所述限流元件的输入通路端与所述第一电源端连接，所述限流元件的输出通路端在所述限流元件导通的情况下向所述电源控制模块的供电输入端提供所述第一供电电压，所述限流元件的控制端接收所述控制信号。

4.根据权利要求3所述的受电控制装置，其特征在于，所述限流元件为P型晶体管或N型晶体管。

5.根据权利要求3所述的受电控制装置，其特征在于，所述受电接口模块包括：

电流调节单元，用于根据由所述第一电源端流入至所述限流元件的供电电流与限流阈值之间的差异调节所述控制信号以相应的控制所述供电电流。

6.根据权利要求5所述的受电控制装置，其特征在于，所述电流调节单元为运算放大器。

7.根据权利要求5所述的受电控制装置，其特征在于，所述限流元件为N型晶体管，所述受电接口模块还包括：

电荷泵，连接在所述限流元件的输出通路端与所述电流调节单元的电源端之间，用于获得电平高于所述限流元件的输出通路端的电压的工作电压，

在需要所述限流元件导通的情况下，所述电流调节单元基于所述工作电压提供高于所述限流元件的输出通路端的电压的所述控制信号，以驱动所述限流元件导通。

8.根据权利要求5所述的受电控制装置，其特征在于，所述受电接口模块还包括：

使能单元，用于向所述电源控制模块提供使能信号；

接口单元，分别与所述第一电源端和所述使能单元连接，用于在以太网供电阶段之前的检测阶段基于所述第一供电电压向所述第一电源端反馈特征阻抗信息，以及，在所述以太网供电阶段，控制所述使能单元以使所述使能信号开启所述电源控制模块，

所述第一供电电压在所述检测阶段提供的电压值低于其在所述以太网供电阶段提供的电压值。

9.根据权利要求1所述的受电控制装置，其特征在于，所受电接口模块和所述电源控制模块集成在同一芯片内。

10.根据权利要求1所述的受电控制装置，其特征在于，所述受电接口模块和所述电源控制模块是基于BCD工艺形成于同一衬底上。

11.根据权利要求1所述的受电控制装置，其特征在于，还包括：

第二电源端，经单向导通路径接收辅助电源提供的第二供电电压，并与所述电源控制模块的供电输入端电连接，

所述电源控制模块基于所述第二电源端提供的所述第二供电电压或所述第一电源端提供的所述第一供电电压生成所述电源电压。

12.根据权利要求10所述的受电控制装置，其特征在于，所述受电接口模块还包括：

辅助供电检测单元，与所述第二电源端连接以检测所述第二供电电压的电压值，并在所述第二供电电压的电压值大于/等于期望的额定电压的情况下控制所述电源控制模块开启，并采用所述第二电源端对所述电源控制模块供电。

13.一种受电端设备，其特征在于，包括：

如权利要求1至12任一项所述的受电控制装置；

连接器，连接于所述以太网线缆与所述第一电源端之间；以及

接地外壳和/或接地线，提供所述参考地电位至所述受电控制装置的接地端。

14.根据权利要求13所述的受电端设备，其特征在于，还包括：

电容，连接在所述受电控制装置的接地端与所述电源控制模块的供电输入端之间。

15.根据权利要求13所述的受电端设备，其特征在于，还包括：

二极管，具有接收第二供电电压的阳极以及与所述受电控制装置的第二电源端电连接的阴极，用于提供所述第二供电电压至所述第二电源端的单向导通路径，

所述第二电源端与所述电源控制模块的供电输入端电连接，以便于所述电源控制模块基于所述第二电源端提供的所述第二供电电压或所述第一电源端提供的所述第一供电电压生成所述电源电压。

16.一种以太网供电系统，其特征在于，包括：

如权利要求1至12任一项所述的受电控制装置；

供电端设备，用于提供所述第一供电电压；以及

以太网线缆，用于将所述第一供电电压提供至所述受电控制装置的第一电源端，

其中，所述供电端设备的接地节点与所述受电控制装置的接地端电连接。

17.根据权利要求16所述的以太网供电系统，其特征在于，还包括：

辅助电源，用于提供第二供电电压，且所述辅助电源的接地端与所述受电控制装置的接地端电连接以获得所述参考地电位；以及

二极管，具有接收所述第二供电电压的阳极以及与所述受电控制装置的第二电源端电连接的阴极，用于提供所述辅助电源至所述第二电源端的单向导通路径，

所述第二电源端与所述电源控制模块的供电输入端电连接，以便于所述电源控制模块基于所述第二电源端提供的所述第二供电电压或所述限流元件提供的所述第一供电电压生成所述电源电压。

18.一种受电控制装置的控制方法，其特征在于，包括：

在以太网供电阶段，将经由以太网供电路径获得的所述第一供电电压转化为负载所需的电源电压；以及

提供控制信号控制所述以太网供电路径的供电电流，

其中，所述第一供电电压、所述电源电压以及所述控制信号所基于的参考地电位一致。

19.根据权利要求18所述的控制方法，其特征在于，所述受电控制装置包括串联在所述以太网供电路径上的限流元件，

控制所述以太网供电路径的供电电流的步骤包括：

对所述供电电流进行采样以获得电流检测电压；

根据所述电流检测电压与基准电压之间的差异获得所述控制信号，所述控制信号用于控制所述限流元件的导通程度，以便于所述限流元件在所述控制信号的作用下控制所述供电电流，所述电流检测电压和所述控制信号所基于的参考地电位与所述电源电压一致。

20.根据权利要求18所述的控制方法，其特征在于，所述以太网供电控制装置还包括电源控制模块，

在以太网供电阶段，将经由以太网供电路径获得的所述第一供电电压转化为负载所需的电源电压的步骤包括：

在所述以太网供电阶段，开启所述电源控制模块，所述电源控制模块将所述第一供电电压转化为所述电源电压。

21.根据权利要求20所述的控制方法，其特征在于，还包括：

在所述以太网供电阶段之前的检测阶段，关闭所述电源控制模块，并基于所述第一供电电压向所述以太网供电路径反馈特征阻抗信息，

所述第一供电电压在所述检测阶段电压值低于其在所述以太网供电阶段电压值。

22.根据权利要求20所述的控制方法，其特征在于，还包括：

经单向导通路径接收第二供电电压；

检测所述第二供电电压的电压值，并在所述第二供电电压的电压值大于/等于期望的额定电压的情况下开启所述电源控制模块，所述电源控制模块将所述第二供电电压转化为所述电源电压，

所述第二供电电压与所述第一供电电压所基于的参考地电位一致。

23.根据权利要求22所述的控制方法，其特征在于，所述电源控制模块的供电输入端与所述以太网供电路径和所述单向导通路径电连接，以便于分别接收所述第一供电电压和所述第二供电电压，

所述控制方法还包括：基于所述参考地电位，对所述供电输入端的电压进行滤波。

24.一种以太网供电系统的控制方法，其特征在于，包括：

经由以太网供电路径提供第一供电电压；

将所述第一供电电压转化为负载所需的电源电压；以及

提供控制信号控制所述以太网供电路径的供电电流，

其中，所述第一供电电压、所述电源电压以及所述控制信号所基于的参考地电位一致。

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