CN1354595A - 适于由本地供电及通过链路接收远程馈电的终端 - Google Patents

Abstract

本发明涉及适于由本地供电及通过链路接收远程馈电的终端。该终端包括可由远程馈电支持的本地电源及与链路的至少两个导线连接的识别组件。该识别组件允许远程地检测所述终端适于接收远程馈电。该终端还包括:一个用于吸收预定远程馈电电流的电路,及当本地电源正常工作时该电路为有效及当所述本地电源不正常工作和当远程馈电未被施加给该链路时该电路被禁止。其应用包括使用互联网协议的电话终端。

Description

适于由本地供电及通过 链路接收远程馈电的终端

相关申请的交叉参考

本发明是基于在2000年10月5日提交的法国专利申请No.00 12 725，它所公开的全部内容将结合于此作为参考，并在此根据条款35U.S.C§119要求其优先权。

技术领域

本发明涉及适于由本地供电及通过将其连接到计算机局域网、例如以太网的链路接收远程馈电的终端。

背景技术

连接到计算机局域网的终端(例如个人计算机，打印机等)通常由本地主电源供电。因此110V或220V电力线与数据连接无关地对这些终端供电。该方案增加了安装局域网的困难：

-使用两根电线引起了附加地限制人员移动的整体尺寸的问题。

-可产生电伤害。

由主电源本地供电的电话具有其缺点，即在主电源断电的情况下不能被使用，尤其当火灾或自然灾害的情况。这就是为什么传统电话机从包括备用电池的本地交换机接收远程馈电。

现在出现了与计算机局域网连接的电话终端。因此希望某些终端连接到计算机局域网，以便通过与发送/接收数据所使用的链路相同的链路接收远程馈电。传输远程馈电电流的一个方式是使用链路的8根导线中的两根：8根导线中的另外4根导线构成两对导线，用于分别发送及接收数据。另一种被称为幻象电路的方法是，将远程馈电装置中电源发电机的两个端子连接到一个变压器绕组及另一变压器绕组的各中心抽头上，其中一个变压器绕组与用于接收数据的线对相连接，另一变压器绕组与用于发送数据的线对相连接。在端部的终端，电源电压由连接到接收数据的线对的变压器绕组及连接到发送数据的线对的变压器绕组的各个中心抽头供给。

在这两种情况下，通过计算机局域网向终端提供远程馈电具有其缺点，即远程馈电装置向一个未知的终端供电。在链路端部的RJ45连接器可能连接不同于电话机类型的终端(例如个人计算机，打印机等)。这具有损坏该终端电路的危险。终端的RJ45连接器通常以下列方式使用：

-8根导线中4根被分成两对，用于分别发送及接收数据。终端包括一个具有连接到接收线对的绕组的变压器及一个具有连接到发送线对的绕组的变压器，这些变压器的每个具有一个中心抽头，该中心抽头可通过一个低阻值的电阻连接到一个参考电位。

-另外4根导线不使用及通常通过电阻及电容的组合被接地，以消除由头4根导线中的数据信号感应的任何串扰电流及减少不希望有的电磁发射。如果相对高的电源电压、例如48V被施加在电阻及电容的组合上或施加在连接于变压器中心抽头的电阻上，则流过电阻的电流会使它们损坏。

目前正在探讨一些将远程馈电提供给计算机局域网中的终端的方法，以便当不适于通过网接收远程馈电的终端连接在网上时可防止所有损坏的危险。

这种方法特征在：

-在链路的至少两个用于将局域网连接到远程终端上的导体上产生一个或多个测试信号，信号的强度为在任何情况下不会使终端损坏；

-通过基于链路中的测试信号产生的电流在远程终端中检测并联在链路上的识别组件的存在，来检测适于接收远程馈电的远程终端的存在；及

-当及仅当适于接收远程馈电的终端存在被检测到时，通过链路发送远程馈电电流。

这类方法可防止终端的所有危险，因为仅在识别到终端适于接收远程馈电时才发送远程馈电电流。一个或多个测试信号的电流及周期被选择，以使得当终端不是适于接收远程馈电的终端时在提供远程馈电不引起其任何损坏以前就完成对适于接收远程馈电的终端的检测操作。

并且，一旦终端与链路断开必需中断远程馈电，因为可能在任何时间上连接另一终端。因此在远程馈电期间通过测量远程馈电电流对终端的存在提供连续的检测。当在足够识别真正具有断接的预定周期的时间间隔期间检测到吸收电流小于预定阈值时远程馈电装置断定：已经具有断接。

下列终端可在同一计算机局域网中使用：仅由本地供电的终端，仅由远程馈电供电的终端，及常规操作中由本地供电但在本地电源故障的情况下适于接收远程馈电，以至少维持基本功能。

后一类型的终端设有在任何时间必需接收远程馈电的终端上的类似的识别组件，但显然它不吸收任何远程馈电电流。因为它由本地供电。对于远程馈电装置，没有远程馈电电流将使它象一个断接的终端。没有远程馈电电流将导致远程馈电装置将远程馈电“悬置”在链路上。因此本地电源没有备份。该问题的一个可行的解决方案是在终端中设置一个电阻，它与远程馈电极并联及具有一个阻值，以使得它连续从远程馈电吸收电流时将超过阈值。但是，该方案具有两个缺点：

-当支持本地电源时远程馈电可对这类终端提供的最大功率有不可忽略的减小；如果阈值为20mA及如果远程馈电的常规电压为48V，则每个终端不必要的损耗功率约为1W。如果通过链路可提供的最大功率为14W时，终端可有效得到的远程馈电的最大功率仅为13W，它减小了终端的能力。

-在实施适于接收远程馈电的终端的识别组件时有很大困难，尤其在识别终端类型的测试期间，因为有附加电阻并联在该识别组件上。因此它修改了该组件的视在电特性。因而，产生一个操作上能满意的识别组件更为复杂。

发明内容

本发明的第一目的是当远程馈电支持终端的本地电源时能更好地使用远程馈电可提供的功率。

本发明提供了一种适于由本地供电及通过将其连接到局域网的链路接收远程馈电的终端，该终端包括本地电源及与该链路的至少两个导线连接的识别组件，该识别组件允许远程地检测所述终端是否适于接收远程馈电，该终端还包括：

-用于吸收预定远程馈电电流的装置，及

-控制装置，它包括当所述本地电源正常工作时使电流吸收装置有效及当所述本地电源不正常工作时禁止所述电流吸收装置的装置。

当本地电源不能供电时，上述终端可得到远程馈电能提供的全部最大功率，因为控制装置禁止了用于吸收预定远程馈电电流的装置，直到它们检测到本地电源能再对终端供电为止。

当本地电源能再对终端供电时，上述终端再吸取预定的远程馈电电流，该电流被选择得足够大，以使终端能被仍连接着的远程馈电装置检测。

在一个优选实施例中，控制装置还包括当远程馈电未被施加给所述链路时禁止所述电流吸收装置的装置。因此，在远程馈电施加前的检测终端适于接收远程馈电的处理期间电流吸取装置不影响识别组件的操作。

附图说明

从以下附图及其说明过程中将会更好地理解本发明及本发明的特征将被阐明。

图1是局域网一个例子的一部分的框图，其中至少包括一个现有技术的适用于由本地供电及通过其连接到局域网接收远程馈电的终端。

图2是局域网一个例子的一部分的框图，其中包括根据本发明第一实施例的终端。

图3是根据本发明第一实施例的终端的一部分的框图。

图4是现有技术的识别组件的第一实施例的更详细的框图。

图5是根据本发明第二实施例的终端的一部分的框图。

图6是现有技术的识别组件的第二实施例的更详细的框图。

图7是根据本发明第三实施例的终端的一部分的框图。

具体实施方式

图1是以中继器3表示的远程馈电装置的一个实施例及一个现有技术终端2的实施例的框图，该终端2由本地供电及通过使用两个数据发送/接收线对的通用型幻象电路被远程馈电支持。该链路L包括4个线对：

-A1，A2未被使用，

-B1，B2未被使用，

-C1，C2被用于以不同方式将数据发送给网，及

-D1，D2被用于以不同方式将数据发送给终端。

线对C1，C2及D1，D2也用于以通用方式通过幻象电路将远程馈电提供给终端2。

中继器3包括一个用于检测适于接收远程馈电的终端的存在的远程馈电单元31及一个组合器32。组合器32包括两个变压器33及34，用于分别传输待发送给终端的信号Tx及从终端接收的信号Rx。每个变压器各具有第一绕组及第二绕组。第一绕组被分别连接到线对D1，D2及C1，C2。每个第一绕组具有一个中心抽头，它被连接到用于检测适于接收远程馈电的终端的存在的远程馈电单元31的一个输出端。第二绕组被连接到中继器3的另一单元，该单元未被示出。

终端2包括一个分离器20及一个降压DC-DC变流器22。分离器22包括两个变压器41及40，用于分别传输待发送给中继器3的信号Tx’及传输由终端2接收的信号Rx’。每个变压器各包括第一绕组及第二绕组。第一绕组被分别连接到线对D1，D2及C1，C2。每个第一绕组具有一个中心抽头。这些中心抽头提供DC远程馈电电压Vr。在该例中，变压器41的第一绕组的中心抽头构成远程馈电的正极。它经过二极管D2连接到变流器22的正输入端。变压器40的第二绕组的中心抽头构成远程馈电的负极。它直接连接到变流器22的负输入端。

现有技术的识别组件21并联在两个远程馈电极上。它使单元31检测该终端是适于接收远程馈电的。该识别组件21的电特性被选择，以致它不会短路供给变流器22的远程馈电电压及易于区别于常规连接到终端RJ45连接器备有的导体上的终端。在组件21中一个电阻R1连接在两个远程馈电极之间及吸收的电流等于或大于阈值(在该例中为20mA)。电阻R1能使远程馈电装置3检测远程馈电电流，以便检测终端2的断接。但是，它影响识别组件21的电特性及由此使组件21更复杂。

本地电源是譬如提供50V额定DC电压的传统主电源24；额定的远程馈电电压为48V。主电源24的正极通过二极管D1连接到变流器22的正极。二极管D1的阳极连接到其正输出端。主电源24的负极直接地连接到变流器22的负输出端。在常规工作时，由于两个电源电压之间的差值，二极管D1导通而二极管D2不导通。因此，如果在组件21中无电阻R1，则无远程馈电电流。

在主电源中断的情况下，由主电源24提供的电压消失，二极管D2开始导通及二极管D1停止导通。因此变流器22由于远程馈电而继续工作。电阻R1将继续吸取相同的远程馈电电流。

可行的是，在主电源中断期间备用远程馈电对终端的主要功能提供电流，而对消耗大能量的其它非主要功能不供给远程馈电电流。

在一个另外的实施例中，不是通过幻象电路提供远程馈电，而是根据终端需要的功率通过下列路径提供远程馈电：

-仅是导线A1，A2；或

-仅是B1，B2，或

-A1，A2，B1和B2同时地；或

-A1，A2，B1，B2及幻象电路同时地。

图2是根据本发明使用两个数据发送/接收线对通过通用型幻象电路接收远程馈电的终端2的框图。与图1中相似的单元使用相同的标号。尤其是，远程馈电装置3未改变。终端2’与终端2的区别在于，它包括一个识别组件29，该组件实际不吸取远程馈电电流；及还包括一个电路23，用于吸取预定的远程馈电电流(在此例中至少为20mA)，当本地电源24工作时它为有效，而当本地电源24不工作及如果不施加远程馈电时它为无效。

图3是电路23的框图。在该实施例中它包括：

-三个端子，第一端子及第二端子分别与远程馈电的负极及正极相连接，及第三端子连接到主电源24的正极。

-一个电阻R1’它的第一端子连接到电路23的负端子。

-一个作为开关的PNP双极性晶体管T0，它的发射极连接到电路23的正端子及它的集电极连接到电阻R1’的第二端子。

-一个控制电路26，具有连接到电路23的负端子的一个输入端，一个连接到电路23的第三端子的输入端，及一个对晶体管T0的基极施加二进制信号的输出端。

控制电路26将远程馈电电压Vr与一个譬如等于30V的阈值相比较，以检测远程馈电的施加，及将远程馈电电压Vr与本地电源24的电压V1相比较。如果远程馈电未被施加，不仅将一个附加电阻R1’并联在远程馈电的两个极上无用，而且这会影响识别组件29的实现。在此例中，电路6关断晶体管T0。远程馈电装置31则仅能“看到”识别组件29。

如果远程馈电被施加及如果本地电源工作正常，远程馈电电压Vr低于本地电源24的电压V1，则控制电路26使晶体管T0饱和。由此电阻R1’并联在远程馈电的两个极上。仅由电阻R1’固定地从远程馈电吸取电流，因为二极管D2未导通。在此例中电阻R1’的电阻值被这样选择，以使得其电流至少等于阈值，例如20mA。

如果施加了远程馈电及本地电源24不再工作(例如因为电网中断)，则控制电路26使晶体管T0关断。从远程馈电吸取的电流就是由变流器22吸取的电流(由识别组件21吸取的电流可能忽略)。

在以下描述的其它实施例中，识别组件21及电路23组合成单个电路。

图4是构成现有技术识别组件21第一实施例的识别组件21a的更详细的框图。它包括串联在该组件的负端子及正端子之间的一个二极管D3，一个25k欧姆的电阻R0，一个二极管D4，电阻R1a被插在二极管D3及D4之间。二极管D3的阴极连接在组件的负端子上。二极管D4的阳极连接在组件的正端子上。电阻R0的电阻值被这样地选择，以便在施加远程馈电电压前可以检测到适于接收远程馈电的终端的存在。

当施加远程馈电时两个二极管导通，但吸取的电流比用于检测适于接收远程馈电的终端的存在的阈值电流小得多。这就是为什么电阻R1a要并联在远程馈电的正及负极上。它的电阻值被这样地选择，以使得当施加了远程馈电时它吸取的电流至少等于20mA，以便能在远程馈电施加后检测断接。

图5是构成由组件21a的功能及电路23的功能相组合的第一实施例的电路21b的框图。它包括：

-三个端子，第一端子及第二端子分别与远程馈电的负极及正极相连接，及第三端子连接到主电源24的正极。

-在组件21b的负端子及正端子之间串联有一个二极管D3，一个电阻R1b，一个电阻R3，及一个二极管D4’，电阻R1b及R3被插在二极管D3’及D4’之间。

-一个作为开关的PNP双极性晶体管T1，它的发射极连接到组件21b的正端子及它的集电极连接到电阻R1b及R3的公共点上。

-一个模拟控制电路25，具有连接到组件21b的正端子的一个输入端，一个连接到组件21b的第三端子的输入端，及一个对晶体管T1的基极施加二进制信号的输出端。

在该例中R1b+R3＝R0＝25千欧姆。

控制电路25将远程馈电电压Vr与一个譬如等于30V的阈值相比较，以检测远程馈电是否已施加，及将远程馈电电压Vr与本地电源24的电压V1相比较。如果远程馈电未被施加，降低并联在电源的两个极上的电阻值不仅无用处，而且这会影响识别组件21b的实现。在此例中，电路25关断晶体管T1。电路21b在识别终端期间表现得完全象现有技术的识别组件21a。

如果远程馈电被施加及如果本地电源24工作正常，远程馈电电压Vr低于本地电源24的电压V1，则控制电路25使晶体管T1饱和。由此晶体管T1实际短路了二极管D4’及电阻R3。由电阻R1b以高于阈值的值固定地吸取电流(在该例中电阻R1b的阻值被选择得使远程馈电电流至少为20mA)。

当本地电源24不再工作时(例如，由于主电源中断)，控制电路25使晶体管T1关断。所吸取的远程馈电电流就是由变流器22吸取的电流加上由电阻R1b及R3的电阻和固定吸取的电流，后者可被忽略(约为2mA)。

图6是构成现有技术识别组件21第二实施例的识别组件21c的更详细的框图。它包括串联在该组件的负端子及正端子之间的：(一方面)一个二极管D5与电阻R5(约2k欧姆)的并联支路，及(另一方面)一个电容C1(0.3至1微法)及电阻R6的并联支路。二极管D5的阴极连接在组件的负端子上，及电容C1的一个端子及电阻R6的一个端子连接在组件的正端子上。这些元件的值被这样地选择，以便在施加远程馈电电压前可以用直流及交流测试检测到适于接收远程馈电的终端的存在。

当施加远程馈电时二极管D5导通，因此只要二极管D2不导通吸取的电流将由电阻R6的阻值决定。但是，吸取的电流比远程馈电期间能检测到适于接收远程馈电的终端的存在的阈值电流(20mA)小得多。这就是为什么也要设置并联在远程馈电的正及负极上的电阻R1c。它的电阻值被这样地选择，以使得当施加了远程馈电时吸取的总电流至少等于20mA，以便能在远程馈电施加后检测断接。

图7是构成由组件21c的功能及电路23的功能相组合的一个实施例的电路21d的框图。它包括：

-三个端子，第一端子及第二端子分别与远程馈电的负极及正极相连接，及第三端子连接到主电源24的正极。

-在组件21d的负端子及正端子之间串联有：(一方面)一个二极管D5’，它与串联的电阻R1d及电阻R8相并联；及(另一方面)，一个电容C1’(类似于电容C1)与电阻R9(100千欧姆)并联。

-一个作为开关的PNP双极性晶体管T2，它的发射极连接到组件21d的正端子及它的集电极连接到电阻R1d及R8的公共点上。

-一个模拟控制电路28，具有连接到组件21d的正端子的一个输入端，一个连接到组件21d的第三端子的输入端，及一个对晶体管T2的基极施加二进制信号的输出端。

在该例中R1d+R8＝R5＝2千欧姆。

控制电路28将远程馈电电压Vr与一个譬如等于30V的阈值相比较，以检测远程馈电的施加，及将远程馈电电压Vr与本地电源24的电压V1相比较。如果远程馈电未被施加，降低并联在远程馈电的两个极上的电阻值不仅无用处，而且这会影响识别组件21b的实现。在此例中，电路28关断晶体管T2。电路21d在识别终端处理期间表现得完全象现有技术的识别组件21c。

如果远程馈电被施加及如果本地电源24工作正常，远程馈电电压Vr低于本地电源24的电压V1，则控制电路28使晶体管T2饱和。由此晶体管T2实际短路了电阻R8及电阻R9。由电阻R1d以高于阈值的值固定地吸取电流(在该例中电阻R1d的阻值被选择得使远程馈电电流至少等于20mA)。

当本地电源24不再工作时(例如，由于主电源中断)，控制电路28使晶体管T2关断。所吸取的远程馈电电流就等于由变流器22吸取的电流加上由电阻R1d，R8，R9的电阻之和固定吸取的电流，后者可被忽略(约为0.5mA)。

Claims (4)

1.适于由本地供电及通过将其连接到局域网的链路接收远程馈电的终端，所述终端包括本地电源及与所述链路的至少两个导线连接的识别组件，所述识别组件允许远程地检测所述终端适于接收远程馈电，该终端还包括：

-用于吸收预定远程馈电电流的装置，及

-控制装置，它包括当所述本地电源正常工作时使电流吸收装置有效及当所述本地电源不正常工作时禁止所述电流吸收装置的装置。

2.根据权利要求1的终端，其中所述控制装置还包括当所述远程馈电未被施加给所述链路时禁止所述电流吸收装置的装置。

3.根据权利要求1的终端，其中所述用于吸收远程馈电电流的装置包括通过由所述控制装置控制的开关分路所述远程馈电的电阻。

4.根据权利要求1的终端，其中所述用于吸收远程馈电电流的装置包括通过由所述控制装置控制的开关分路所述远程馈电电阻，及所述电阻是允许远程地检测适于接收远程馈电的终端存在的识别组件的一部分。

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