JP2008529351A - 通信リンクを介して電力を供給するためのシステムにおける高電力フォールドバックメカニズム - Google Patents

Abstract

イーサネット（登録商標）を介して電力を供給するための新規のシステムを提供する。当該システムは、出力電流が所定のレベルに設定された電流しきい値を上回ることを防ぐための電流制限回路と、出力電圧が所定の電圧値よりも低ければ電流しきい値を下げるためのフォールドバック回路とを含む。当該フォールドバック回路は、高電力モードで動作して電流しきい値を所定のレベルよりも上げるよう制御され得る。

Description

この出願は、２００５年１月２５日に出願され「高度なパワーオーバイーサネット（登録商標）システムをサポートするためのシステムおよび方法（"SYSTEM AND METHOD FOR SUPPORTING ADVANCED POWER OVER ETHERNET （登録商標）SYSTEM"）」と題された米国仮特許出願第６０／６４６，５０９号の優先権を主張する。

技術分野
この開示は電源システムに関し、より特定的には、高度なパワーオーバイーサネット（登録商標）（ＰｏＥ）システムなどの、通信リンクを介して電力を供給するためのシステムにおいてフォールドバック手順を実行するための回路および方法に関する。

背景
この数年にわたって、イーサネット（登録商標）はローカルエリアネットワーキングの最も一般的に用いられる方法となった。イーサネット（登録商標）規格の創始者であるＩＥＥＥ８０２．３グループは、イーサネット（登録商標）ケーブルを通じた電力供給を規定する、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆとして公知である拡張された規格を開発した。ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格は、アンシールドツイストペア線を通じてリンクの両端に位置する給電側機器（Power Sourcing Equipment）（ＰＳＥ）から受電側機器（Powered Device）（ＰＤ）へ電力を送ることを含む、パワーオーバイーサネット（登録商標）（ＰｏＥ）システムを規定する。従来より、ＩＰ電話、無線ＬＡＮアクセスポイント、パーソナルコンピュータおよびウェブカメラなどのネットワーク装置は、２つの接続を必要としてきた。１つはＬＡＮへ、もう１つは電源システムへの接続である。ＰｏＥシステムは、ネットワーク装置に電力を供給するための付加的なコンセントおよび配線の必要性をなくす。その代わり、データ伝送に用いられるイーサネット（登録商標）ケーブルを通じて電力が供給される。

ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に規定されるように、ＰＳＥおよびＰＤは、ネットワーク装置が、データ伝送に用いられるのと同じ汎用ケーブルを用いて電力を供給しかつ引込むことを可能にする非データエンティティである。ＰＳＥは、ケーブルへの物理的接続ポイントで電気的に特定される、リンクに電力を与える機器である。ＰＳＥは典型的にはイーサネット（登録商標）スイッチ、ルータ、ハブ、または他のネットワークスイッチング機器もしくはミッドスパン装置に関連付けられる。ＰＤは、電力を引込むかまたは電力を要求する装置である。ＰＤは、デジタルＩＰ電話、無線ネットワークアクセスポイント、ＰＤＡ、またはノート型コンピュータドッキングステーション、携帯電話チャージャ、およびＨＶＡＣサーモスタットなどの装置に関連付けられ得る。

ＰＳＥの主な機能は、ＰＤが要求する電力を求めてリンクを探索すること、任意でＰＤを分類すること、ＰＤが検出されるとリンクに電力を供給すること、リンク上の電力をモニタすること、および、電力がもはや要求されないかまたは必要とされなくなると電力を切断することである。ＰＤは、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格によって規定されるＰｏＥ検出シグネチャを提示することにより、ＰＤ検出手順に参加する。

検出シグネチャが有効な場合、ＰＤは、電源が入った時にどれだけの電力を引込むかを示すために、分類シグネチャをＰＳＥに提示するオプションを有する。ＰＤはクラス０からクラス４までに分類され得る。クラス１のＰＤはＰＳＥが少なくとも４．０Ｗを供給す
ることを必要とし、クラス２のＰＤはＰＳＥが少なくとも７．０Ｗを供給することを必要とし、クラス０，３または４のＰＤは少なくとも１５．４Ｗを必要とする。決定されたＰＤのクラスに基づいて、ＰＳＥは必要な電力をＰＤに加える。

ＭＯＳＦＥＴなどの半導体素子は、ＰＳＥからの電力を制御するのに用いられてもよい。電源投入および短絡状態の間、ＭＯＳＦＥＴにおける電力損失が、公称電力の供給時の電力損失よりもはるかに高くなる可能性がある。電力損失を制限するために、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格によってフォールドバックメカニズムが規定される。特に、当該規格では、１０Ｖ〜３０Ｖのポート電圧の起動中には、起動モードでの出力電流（Ｉ_Inrush）についての最小要件は６０ｍＡであると規定される。３０Ｖを上回るポート電圧の場合、電流Ｉ_Inrushは４００ｍＡ〜４５０ｍＡの範囲でなければならない。この４００ｍＡ〜４５０ｍＡのＩ_Inrushの要件は、５０ｍｓ〜７５ｍｓのＴ_LIMタイマの期間に適用される。

図１は、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆフォールドバック要件をグラフで示す図である。特に、図１におけるグレーの区域は、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格によって認められないＰＳＥ出力電圧および出力電流の組合せを示す。図１における黒線は、３０Ｖを上回る出力電圧の場合には４００ｍＡ〜４５０ｍＡのレベルであり、３０Ｖを下回る出力電圧の場合には段階的に低減する、ＰＳＥの出力電流を表わす起り得るフォールドバック曲線を示す。

しかしながら、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格によって規定される４００ｍＡ〜４５０ｍＡの電流よりも高い電力（より高い電圧とは対照的に）を供給することのできる高電力ＰＳＥの場合、電流が高ければＭＯＳＦＥＴの電力損失がより高くなるので、規格通りのＩＥＥＥ８０２．３ａｆフォールドバックメカニズムが供給する以上に電力をさらに低減させるフォールドバックを有することが望ましいだろう。

したがって、ＰｏＥシステムが高電力モードとＩＥＥＥ８０２．３ａｆ準拠のモードとで動作することを可能にするよう電流制限を調整することのできる、プログラム可能なフォールドバックメカニズムが必要とされる。

開示の概要
この開示は、高度なＰｏＥシステムにおいて電力をＰＤに供給するための新規なシステムおよび方法を提供する。当該開示の一局面に従うと、ＰＳＥなどの電源装置は、ＰＳＥの出力電流が、所定のレベルに設定された電流しきい値を上回ることを防ぐための電流制限回路と、ＰＳＥの出力電圧が所定の電圧値よりも低い場合に電流しきい値を低減させるためのフォールドバック回路とを含む。当該フォールドバック回路は、高電力モードで動作して電流しきい値を所定のレベルよりも上げるよう制御され得る。

特に、フォールドバック回路は、ＰＳＥの出力電圧が所定の電圧値以上であれば、第１の高電力モードで動作して電流しきい値を所定のレベルよりも上げ得る。

また、フォールドバック回路は、ＰＳＥからＰＤに電力を供給するのに用いられるＭＯＳＦＥＴまたはバイポーラトランジスタなどの半導体素子にわたる電圧に従って、第２の高電力モードで動作して電流しきい値を所定のレベルよりも上げ得る。

より具体的には、第２の高電力モードでは、半導体素子にわたる電圧が予め定められた値未満であれば、電流しきい値は所定のレベルよりも上げられてもよい。半導体素子にわたる電圧が予め定められた値以上であり、ＰＳＥの出力電圧が所定の電圧値以上であれば
、フォールドバック回路は電流しきい値を所定のレベルに維持し得る。さらに、ＰＳＥの出力電圧が所定の電圧値よりも低ければ、フォールドバック回路は電流しきい値を下げ得る。

フォールドバック回路の動作は温度に従って調整されてもよい。特に、第１の温度では、半導体素子にわたる電圧が第１の予め定められた値未満であれば、フォールドバック回路は電流しきい値を所定のレベルよりも上げ得る。第１の温度よりも高い第２の温度では、半導体素子にわたる電圧が第１の予め定められた値よりも小さい第２の予め定められた値未満であれば、フォールドバック回路は電流しきい値を所定のレベルよりも上げ得る。フォールドバック回路は、温度に基づいて第１の高電力モードと第２の高電力モードとの間で制御され得る。

フォールドバック回路は、高電力ＰＤがＰＳＥの出力において検出された場合、高電力モードに切換えられてもよい。特に、フォールドバック回路は、第１の制御信号に応答して第１の高電力モードに切換わり、第２の制御信号に応答して第２の高電力モードに切換わり得る。半導体素子の電力損失能力が高い場合、第１の高電力モードが選択され得る。半導体素子が電力損失の低減を可能とする場合、第２の高電力モードが選択され得る。

この開示の方法に従って、半導体素子を介して電力を負荷に供給するために以下のステップが実行される。すなわち、
・電源の出力電流が電流しきい値を上回ることを防ぐよう電流しきい値を所定のレベルに設定するステップと、
・電源の出力電圧が所定の電圧値よりも低い場合、電流しきい値を下げるステップと、
・電流しきい値を所定のレベルよりも上げるよう高電力モードに切換えるステップと、である。

電源の出力電圧が所定の電圧値以上であれば、第１の高電力モードでの動作を実行して、電流しきい値を所定のレベルよりも上げ得る。

半導体素子にわたる電圧が予め定められた値未満であれば、第２の高電力モードでの動作を実行して、電流しきい値を所定のレベルよりも上げ得る。

当該開示の別の局面に従うと、半導体素子を介して電力を負荷に供給するためのシステムは、電流が所定のレベルに設定された電流しきい値を上回ることを防ぐための電流制限回路と、半導体素子にわたる電圧が第１の値よりも高い場合に電流しきい値を下げるためのフォールドバック回路とを含む。フォールドバック回路は、半導体素子にわたる電圧が第２の値未満であれば、高電力モードで動作して電流しきい値を所定のレベルよりも上げるよう構成される。

高電力モードでは、フォールドバック回路は、半導体素子にわたる電圧が第２の値以上であるが第１の値を上回らない場合、電流しきい値を所定のレベルに維持し得る。さらに、フォールドバック回路は、半導体素子にわたる電圧が第１の値よりも高ければ、電流しきい値を下げ得る。

当該開示のさらなる局面に従うと、ローカルエリアネットワークは、少なくとも１対のネットワークノードと、ネットワークハブと、当該ネットワークノードを当該ネットワークハブに接続してデータ通信をもたらすための通信ケーブルとを含む。当該ネットワークハブは、通信ケーブルを介して電力を負荷に供給するための電源装置を有する。当該電源装置は、電源装置の出力電流が所定のレベルに設定された電流しきい値を上回ることを防ぐための電流制限回路と、電源装置の出力電圧が所定の電圧値よりも低い場合に電流しき
い値を下げるためのフォールドバック回路とを含む。当該フォールドバック回路は、高電力モードで動作して電流しきい値を所定のレベルよりも上げるよう構成される。

この開示の付加的な利点および局面は以下の詳細な説明から当業者に容易に明らかになるだろう。当該開示の実施のために企図された最良の形態を単に例示する目的で、この開示の実施例が図示および記載される。記載されるように、当該開示は他の実施例および異なる実施例が可能であり、そのいくつかの詳細は、開示の精神から全く逸脱することなくさまざまな明白な点で変更可能である。したがって、添付の図面および説明は限定的なものではなく本質的に例示的なものとみなされるべきである。

この開示の実施例についての以下の詳細な説明は、添付の図面に関連して読まれると最適に理解することができる。添付の図面においては、特徴は必ずしも縮尺通りには描かれておらず、関連する特徴を最適に示すよう描かれている。

実施例の詳細な開示
この開示は、ＰｏＥシステムの高電力モードで動作するようプログラム可能なＰＳＥフォールドバック方式の例を用いてなされる。しかしながら、この明細書中に記載される概念が如何なるネットワークにおけるコントロール可能なフォールドバックメカニズムにも適用可能であることが明らかになるだろう。たとえば、この開示のシステムは、複数のノードと、ネットワークハブと、当該ノードを当該ネットワークハブに接続してデータ通信をもたらすための通信ケーブルとを有するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）に設けられてもよい。当該ネットワークハブは電源装置を含んでいてもよく、当該通信ケーブルは電源装置から負荷に電力を供給するのに用いられてもよい。

通常、フォールドバックメカニズムは電源および他の電圧出力回路に設けられて、大きな電流が流れた場合に出力装置の電力損失を減らすために電流を低減させる。電力が電圧と電流との積であるので、電流の低減により電力損失が比例的に低減することとなる。

図２は、ＰｏＥシステム１０においてＰＳＥ１２とＰＤ１４との間に印加された電圧を概略的に示す。特に、ＰＳＥ電源は正端子Ｖｓｕｐｐｌｙ₊および負端子Ｖｓｕｐｐｌｙ_-を含み得る。ＰＳＥ１２からＰＤ１４への電力の送出は、電力をＰＤ１４に供給するよう制御されたゲート電圧を有するパワーＭＯＳＦＥＴ１６などのＰＳＥの出力装置を用いて行なわれてもよい。ＰＳＥ１２の出力ポートは、正端子Ｖｐｏｒｔ₊および負端子Ｖｐｏｒｔ_-を含み得る。ＰＳＥ１２の出力に供給されるポート電圧Ｖｐｏｒｔ＝Ｖｐｏｒｔ₊−Ｖｐｏｒｔ_-がＰＤ１４にわたって印加されると、電力Ｐ_PD＝（Ｖｐｏｒｔ₊−Ｖｐｏｒｔ_-）×Ｉｐｏｒｔが送出される。ここで、Ｉｐｏｒｔはポート電流である。ＰＳＥの出力装置が損失させる電力Ｐ_PSEはＶ_PSE×Ｉｐｏｒｔに等しく、この場合、Ｖ_PSE＝Ｖｓｕｐｐｌｙ_-−Ｖｐｏｒｔ_-は、ＰＳＥの出力装置にわたって印加される電圧である。

電源投入および短絡状態の間、ＭＯＳＦＥＴ１６における電力損失は、公称電力の供給時の電力損失よりもはるかに高くなる可能性がある。電力損失を制限するために、フォールドバックメカニズムがＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格によって規定されている。特に、当該規格では、１０Ｖ〜３０Ｖのポート電圧Ｖｐｏｒｔについての起動中、起動モードでの出力電流（Ｉ_Inrush）についての最小要件が６０ｍＡであると規定される。３０Ｖを上回るポート電圧Ｖｐｏｒｔについては、最小のＩ_Inrush要件は４００ｍＡ〜４５０ｍＡの範囲である。この最小のＩ_Inrush要件は、５０ｍｓ〜７５ｍｓの範囲で設定された期間Ｔ_LIMに適用される。

図３は、この開示のフォールドバックメカニズム１００を示すブロック図である。以下
により詳細に開示されるとおり、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆのフォールドバック要件を満たすことに加えて、フォールドバックメカニズム１００は、ＰｏＥシステム１０が、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格が必要とするよりも高い電力を供給することのできる高電力ＰＳＥをサポートするよう高電力モードで動作することを可能にする。

フォールドバックメカニズム１００はフォールドバック回路１０２を含み、当該フォールドバック回路１０２は、フォールドバック要件に従ってＰＳＥ１２のポート電流（Ｉｐｏｒｔ）を制御するための電流制限回路１０４に供給されるフォールドバック信号ＦＢを生成する。フォールドバック制御回路１０６は、フォールドバック回路１０２にフォールドバック制御信号ＦＢＣＮＴＬを供給して所望のフォールドバックモードを設定する。温度検知回路１０８はフォールドバック回路１０２に温度信号を供給して、ＭＯＳＦＥＴ１６における温度またはＭＯＳＦＥＴ１６に関連付けられる温度に従ってフォールドバック手順を制御する。

特に、電流制限回路１０４は、ポート電流Ｉｐｏｒｔをモニタし、これを電流制限しきい値と比較して、ポート電流を電流制限しきい値以下に維持する。ポート電流Ｉｐｏｒｔは、ＭＯＳＦＥＴ１６に接続されたセンス抵抗器Ｒｓｅｎｓｅにわたるセンス電圧Ｖｓｅｎｓｅを決定することによってモニタされる。決定したセンス電圧を、電流制限しきい値を表わす基準電圧Ｖｒｅｆと比較して、当該センス電圧をＶｒｅｆ電圧以下に維持する。より具体的には、ポート電流の増加とともに増大するセンス電圧Ｖｓｅｎｓｅが基準電圧Ｖｒｅｆに近づくと、電流制限回路１０４は、ＭＯＳＦＥＴ１６のゲートにおけるゲート駆動電圧Ｖ_Gを低下させる。結果として、ＭＯＳＦＥＴ１６の抵抗が増大してポート電流Ｉｐｏｒｔを低減させる。

電流制限回路１０４はフォールドバック回路１０２によって制御される。当該フォールドバック回路１０２は、所望の値のＩｐｏｒｔを達成するように電流レベルしきい値を変更し得る。フォールドバック回路１０２は、ＰＤ１４にわたって印加される電圧Ｖｐｏｒｔ＝Ｖｐｏｒｔ₊−Ｖｐｏｒｔ_-と、ＭＯＳＦＥＴ１６にわたって印加される電圧Ｖ_PSE＝Ｖｐｏｒｔ_-−Ｖｓｕｐｐｌｙ_-とをモニタする。フォールドバック回路１０２は通常モードと２つの高電力モードとで動作可能であり、これは、フォールドバック制御回路１０６が生成するフォールドバック制御信号ＦＢＣＮＴＬによって設定され得る。たとえば、フォールドバック制御信号ＦＢＣＮＴＬは２つのビットを有してもよく、そのうちの一方は、第１のレベルに設定されて通常のフォールドバックモードを確立し、第２のレベルに設定されて高電力フォールドバックモードを確立し得る。他方のビットは、第１のレベルに設定されて第１の高電力フォールドバックモードを確立し、第２のレベルに設定されて第２の高電力フォールドバックモードを確立し得る。

通常のフォールドバックモードは、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆの電力要件に準拠するＰＤへの電力送出をサポートし得る。高電力フォールドバックモードは、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格が必要とするＰＳＥによる送出電力よりも高い電力を要求する高電力ＰＤへの電力供給をサポートし得る。

通常のフォールドバックモードでは、フォールドバック回路１０２は、図１に示されるＩＥＥＥ８０２．３ａｆフォールドバック要件に従って動作し得る。特に、これはポート電圧Ｖｐｏｒｔをモニタして、Ｖｐｏｒｔが３０Ｖ未満であれば電流制限しきい値を下げて、ポート電流Ｉｐｏｒｔを低減させるようにし得る。このため、通常のフォールドバックモードでは、フォールドバック回路１０２は、電流制限回路１０４が、３０Ｖを上回るＶｐｏｒｔの場合には４００ｍＡ〜４５０ｍＡのレベルでポート電流Ｉｐｏｒｔを維持することを可能にする。０Ｖ〜３０Ｖのポート電圧Ｖｐｏｒｔの場合には、電流制限しきい値は、図１に図示のとおり、ポート電流を段階的に上げるよう制御される。

図４は、第１および第２の高電力フォールドバックモードのフォールドバック回路１０２によって与えられるフォールドバック曲線を示す。フォールドバック曲線は、さまざまなＶｐｏｒｔ値でＩｐｏｒｔレベルを表わす。第１の高電力フォールドバックモードでは、フォールドバック回路１０２はポート電圧Ｖｐｏｒｔをモニタする。Ｖｐｏｒｔが３０Ｖを上回っていれば、フォールドバック回路１０２は、通常モードで維持されるそれぞれのレベルよりもかなり高いレベルでポート電流Ｉｐｏｒｔを維持するように電流制限しきい値を制御する。たとえば、図４において破線で示されるように、第１の高電力フォールドバックモードでは、ポート電流Ｉｐｏｒｔは、Ｖｐｏｒｔが３０Ｖよりも高ければ、７５０ｍＡレベルで維持され得る。０Ｖ〜３０Ｖのポート電圧Ｖｐｏｒｔの場合には、ポート電流Ｉｐｏｒｔは、通常のフォールドバックモードでの動作に類似の態様で徐々に増大し得る。

したがって、第１の高電力フォールドバックモードは、ＰＳＥ１２が通常モード中よりもはるかに大きなポート電流を生成することを可能にする。結果として、より高い電力がＰＤ１４に送出され得る。しかしながら、Ｖｐｏｒｔが第１の高電力フォールドバックモードで３０Ｖを上回っていれば、ＰＳＥは、通常のフォールドバックモード中よりもはるかに多くの電力を損失しなければならない。したがって、ＭＯＳＦＥＴ１６などのＰＳＥの出力装置が高電力の損失を可能とする場合、第１の高電力フォールドバックモードが設定され得る。

第２の高電力フォールドバックモードは、第１の高電力フォールドバックモードで用いられる装置よりも低い電力損失を可能とするＰＳＥの出力装置を用いた高電力ＰＤへの電力送出をサポートし得る。さらに、第２の高電力フォールドバックモードは、ＰＳＥ１２が、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ要件に準拠したＰＳＥの出力装置の電力損失に類似の電力損失を伴う出力装置を用いて、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格が必要とするよりも高い電力を送出することを可能にする。

図４に図示のとおり、第２の高電力フォールドバックモードでは、フォールドバック回路１０２は、ポート電圧Ｖｐｏｒｔが０Ｖ〜３０Ｖであれば、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ準拠の特徴を維持するよう電流制限しきい値を制御する。３０Ｖを上回るポート電圧Ｖｐｏｒｔでは、フォールドバック回路１０２は、ＭＯＳＦＥＴ１６にわたって印加される電圧Ｖ_PSE＝Ｖｐｏｒｔ_-−Ｖｓｕｐｐｌｙ_-をモニタして、この電圧に従ってポート電流Ｉｐｏｒｔを切換えるよう電流制限しきい値を制御する。

たとえば、図４において実線で示されるように、３０ＶのＶｐｏｒｔレベルを上回るフォールドバック曲線の第１の部分は、図１に示されるＩＥＥＥ８０２．３準拠のフォールドバック曲線に類似している。しかしながら、電圧Ｖ_PSEが予め定められた値未満であれば、フォールドバック回路１０２は、それぞれのＩＥＥＥ８０２．３準拠のレベルよりも実質的に高いレベルでポート電流Ｉｐｏｒｔを維持するよう電流制限回路１０４を制御する。

ＭＯＳＦＥＴ１６にわたる電圧に従ってＩｐｏｒｔの値を制御することにより、ＭＯＳＦＥＴ１６の電力損失は、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に規定される最大のＭＯＳＦＥＴ電力損失を超えない値に制限され得る。たとえば、負のポート電位（Ｖｐｏｒｔ_-）がＰＳＥの負の電源電位（Ｖｓｕｐｐｌｙ_-）よりも高い１０Ｖ未満であるときにＰＳＥ１２がＩｐｏｒｔを１Ａまで切換えた場合、ＭＯＳＦＥＴ１６の電力損失は１０Ｖ×１Ａ＝１０Ｗに制限される。これは、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に準拠するＰＳＥで起こる最大のＭＯＳＦＥＴ電力損失よりも少ない。したがって、第２の高電力フォールドバックモードは、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ準拠のＰＳＥと同じＭＯＳＦＥＴを用いながらも、ＰＳＥ
１２が２倍の電流および２倍の電力をＰＤ１４に供給することを可能にする。

フォールドバック回路１０２は、温度に従ってフォールドバック手順を制御するよう温度信号を供給する温度検知回路１０８によって制御され得る。ＭＯＳＦＥＴ１６などの半導体素子は、劣化または故障が起り得る一定の最大温度を有する。したがって、損傷なく電力を損失させる半導体素子の能力は温度に依存している。特に、半導体素子の電力損失は、温度が上がると低減する。半導体素子の電力損失は、その最初の温度だけではなく、半導体素子が電力を損失させるときに熱を受ける回路基板またはヒートシンクなどの要素および空気の温度によって決定される周りの周囲温度にも依存している。

ＰＳＥにおいては、制御論理などの回路のうちのいくつかは、相当な量の電力が損失する前に動作する。したがって、ＰＳＥから電力を供給するのに用いられる半導体素子の温度は、半導体素子の最初の温度とその周りの周囲温度とを示し得る。したがって、温度検知回路１０８は、ＭＯＳＦＥＴ１６の温度を決定して、この温度に従ってフォールドバック回路１０２を制御し得る。

温度検知回路１０８からの温度信号に基づき、フォールドバック回路１０２は、ポート電流Ｉｐｏｒｔがより高いレベルに切換えられるポート電圧Ｖｐｏｒｔの値を変更し得る。特に、この電圧値は、より高温の場合には高くなり得る。代替的には、フォールドバック回路１０２は、温度に依存して段階的により低いＩｐｏｒｔレベルからより高いＩｐｏｒｔレベルへと移行してＭＯＳＦＥＴ１６の電力損失を低減させることができ、温度が上昇しても依然としてＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に準拠したままであり得る。

第１の高電力フォールドバックモードでは、より高い温度に応答して、フォールドバック回路１０２は、ポート電流Ｉｐｏｒｔがより高いレベルに移行するポート電圧Ｖｐｏｒｔを上げ得る。

第２の高電力フォールドバックモードでは、フォールドバック回路１０２がＩＥＥＥ８０２．３準拠レベルのＩｐｏｒｔからより高いポート電流への移行を開始するＶ_PSEの予め定められた値は、温度に依存している。温度が上昇すると、Ｖ_PSEの予め定められた値は低減する可能性がある。したがって、より低温で、電圧Ｖ_PSEがＶ_PSEの予め定められた値よりも小さな予め定められた値未満であれば、より高温では、Ｉｐｏｒｔ電流はＩＥＥＥ８０２．３準拠のレベルからより高いレベルに切換えられる。

以上の説明はこの発明の局面を例示および説明する。加えて、この開示は好ましい実施例のみを図示および説明するが、上述のように、この発明が他のさまざまな組合せ、変形例および環境において使用可能であり、上述の教示および／または関連技術の技能もしくは知識に対応した、この明細書中に表現される発明の概念の範囲内で変更または変形可能であることが理解されるべきである。

上述の実施例はさらに、この発明の実施について知られる最良の形態を説明し、かつ、このような実施例または他の実施例においてこの発明の特定の応用例または用途に必要なさまざまな変形例でもって当業者がこの発明を利用することを可能にすることを意図するものである。

したがって、この説明は、この発明をこの明細書中に開示された形に限定することを意図するものではない。また、添付の特許請求の範囲が代替的な実施例を含むと解釈されることが意図される。

ＩＥＥＥ８０２．３ａｆのフォールドバック要件を示す図である。 この開示のＰｏＥシステムにおいてＰＳＥとＰＤとの間に印加される電圧を示す図である。 この開示のフォールドバックメカニズムを示すブロック図である。 第１および第２の高電力フォールドバックモードでのフォールドバック曲線を示す図である。

Claims (21)

1. 通信リンクを介して電力を供給するためのシステムであって、
   前記通信リンクを介して電力を負荷に供給するための電源装置を含み、前記電源装置は、半導体素子を介して電力を供給するよう構成され、前記システムはさらに、
   前記電源装置の出力電流が、所定の電流しきい値レベルに設定された電流しきい値を上回ることを防ぐための電流制限回路と、
   前記電源装置の出力電圧が所定の出力電圧値以下であれば前記電流しきい値を下げるためのフォールドバック回路とを含み、
   前記フォールドバック回路は前記電流しきい値を前記所定の電流しきい値レベルよりも上げるよう制御される、システム。
2. 前記フォールドバック回路は、前記電源装置の出力電圧が、前記所定の出力電圧値以上であれば、第１のモードで動作して前記電流しきい値を前記所定の電流しきい値レベルよりも上げるよう構成される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記フォールドバック回路は、前記半導体素子にわたる電圧が所定の半導体電圧値未満であれば、第２のモードで動作して前記電流しきい値を前記所定の電流しきい値レベルよりも上げるよう構成される、請求項１に記載のシステム。
4. 前記第２のモードでは、前記フォールドバック回路は、前記半導体素子にわたる電圧が前記所定の半導体電圧値以上であり、前記電源装置の出力電圧が前記所定の出力電圧値以上であれば、前記電流しきい値を前記所定の電流しきい値レベルに維持するよう動作する、請求項３に記載のシステム。
5. 前記第２のモードでは、前記フォールドバック回路は、前記電源装置の出力電圧が前記所定の出力電圧値よりも低ければ前記電流しきい値を下げるよう動作する、請求項４に記載のシステム。
6. 前記半導体素子の第１の温度では、前記フォールドバック回路は、前記半導体素子にわたる電圧が第１の所定の半導体電圧値未満であれば、前記電流しきい値を前記所定の電流しきい値レベルよりも上げ、前記第１の温度よりも高い前記半導体素子の第２の温度では、前記フォールドバック回路は、前記半導体素子にわたる電圧が前記第１の所定の半導体電圧値よりも小さい第２の所定の半導体電圧値未満であれば、前記電流しきい値を前記所定の電流しきい値レベルよりも上げる、請求項３に記載のシステム。
7. 前記フォールドバック回路は、予め定められた負荷が前記電源装置の出力で検出された場合、前記電流しきい値を前記所定の電流しきい値レベルよりも上げるよう構成される、請求項１に記載のシステム。
8. 前記フォールドバック回路は第１の制御信号に応答して前記第１のモードに切換わり、第２の制御信号に応答して前記第２のモードに切換わる、請求項３に記載のシステム。
9. 前記フォールドバック回路は、前記半導体素子が第１のタイプの半導体素子であれば前記第１のモードに切換わるよう動作し、前記半導体素子が前記第１のタイプの半導体素子よりも低い電力損失を可能とする第２のタイプの半導体素子であれば前記第２のモードに切換わるよう動作する、請求項８に記載のシステム。
10. 前記半導体素子はＭＯＳＦＥＴを含む、請求項１に記載のシステム。
11. 半導体素子を介して電力を負荷に供給する方法であって、
    電源の出力電流が電流しきい値を上回ることを防ぐよう電流しきい値を所定の電流しきい値レベルに設定するステップと、
    前記電源の出力電圧が所定の出力電圧値以下であれば前記電流しきい値を下げるステップと、
    前記電流しきい値を前記所定の電流しきい値レベルよりも上げるよう、予め設定されたモードに切換えるステップとを含む、方法。
12. 前記電源の出力電圧が前記所定の出力電圧値以上であれば、第１のモードで動作して前記電流しきい値を前記所定の電流しきい値レベルよりも上げるステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記半導体素子にわたる電圧が所定の半導体電圧値未満であれば、第２のモードで動作して前記電流しきい値を前記所定の電流しきい値レベルよりも上げるステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
14. 第２の予め設定されたモードでは、前記電流しきい値は、前記半導体素子にわたる電圧が前記所定の半導体電圧値以上であり、前記電源の出力電圧が前記所定の出力電圧値以上であれば、前記所定の電流しきい値レベルに維持される、請求項１３に記載の方法。
15. 前記第２のモードでは、前記電源の出力電圧が前記所定の出力電圧値よりも低ければ、前記電流しきい値が下げられる、請求項１４に記載の方法。
16. 前記半導体素子の第１の温度では、前記電流しきい値は、前記半導体素子にわたる電圧が第１の所定の半導体電圧値未満であれば、前記所定の電流しきい値レベルよりも上げられ、前記第１の温度よりも高い前記半導体素子の第２の温度では、前記電流しきい値は、前記半導体素子にわたる電圧が前記第１の所定の半導体電圧値よりも小さい第２の所定の半導体電圧値未満であれば、前記所定の電流しきい値レベルよりも上げられる、請求項１３に記載の方法。
17. 半導体素子を介して電力を負荷に供給するためのシステムであって、
    電流が所定の電流しきい値レベルに設定された電流しきい値を上回ることを防ぐための電流制限回路と、
    前記半導体素子にわたる電圧が第１の半導体電圧値よりも高ければ前記電流しきい値を下げるためのフォールドバック回路とを含み、
    前記フォールドバック回路は、前記半導体素子にわたる電圧が第２の半導体電圧値未満であれば、所定のモードで動作して前記電流しきい値を前記所定の電流しきい値レベルよりも上げるよう構成される、システム。
18. 前記所定のモードでは、前記フォールドバック回路は、前記半導体素子にわたる電圧が前記第２の半導体電圧値以上であるが前記第１の半導体電圧値を超えない場合、前記電流しきい値を前記所定の電流しきい値レベルに維持するよう構成される、請求項１７に記載のシステム。
19. 前記所定のモードでは、前記フォールドバック回路は、前記半導体素子にわたる電圧が前記第１の半導体電圧値よりも高ければ前記電流しきい値を下げるよう構成される、請求項１８に記載のシステム。
20. 前記半導体素子の第１の温度では、前記フォールドバック回路は、前記半導体素子にわたる電圧が第１の半導体電圧レベル未満であれば前記電流しきい値を前記所定の電流しき
    い値レベルよりも上げ、前記第１の温度よりも高い前記半導体素子の第２の温度では、前記フォールドバック回路は、前記半導体素子にわたる電圧が前記第１の半導体電圧レベルよりも小さな第２の半導体電圧レベル未満であれば前記電流しきい値を前記所定の電流しきい値レベルよりも上げる、請求項１８に記載のシステム。
21. ローカルエリアネットワークであって、
    少なくとも１対のネットワークノードと、
    ネットワークハブと、
    前記ネットワークノードを前記ネットワークハブに接続してデータ通信をもたらすための通信ケーブルとを含み、
    前記ネットワークハブは前記通信ケーブルを介して電力を負荷に供給するための電源装置を有し、前記電源装置は、前記電源装置の出力電流が所定の電流しきい値レベルに設定された電流しきい値を上回ることを防ぐための電流制限回路と、前記電源装置の出力電圧が所定の出力電圧値以上であれば前記電流しきい値を下げるためのフォールドバック回路とを含み、前記フォールドバック回路は、所定のモードで動作して前記電流しきい値を前記所定の電流しきい値レベルよりも上げるよう構成される、ローカルエリアネットワーク。

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