JP2008529353A

JP2008529353A - パワーオーバーイーサネット（登録商標）システムにおけるレガシー受電側機器の検出

Info

Publication number: JP2008529353A
Application number: JP2007552157A
Authority: JP
Inventors: スタインマン，ジョン・アーサー; ヒース，ジェフリー・リン
Original assignee: Linear Technology LLC
Current assignee: Linear Technology LLC
Priority date: 2005-01-25
Filing date: 2006-01-09
Publication date: 2008-07-31
Anticipated expiration: 2026-01-09
Also published as: KR20070098918A; JP4624430B2; US7856561B2; EP1842324A1; EP1842324B1; KR101218007B1; WO2006081047A1; US20060168458A1

Abstract

パワーオーバーイーサネット（登録商標）（ＰｏＥ）システムにおいて受電側機器（ＰＤ）を検出するための斬新なシステムおよび方法論を提供する。ＰＤプローブ回路は、ＰＤに供給される検出信号を発生し、その検出信号に応答して生成されるＰＤ応答信号を決定する。ＰＤ応答信号に基づいて、制御回路はＰＤを特定するための検出値を決定する。特に、制御回路は、検出値が第１の予め定められた範囲にある場合にはＰＤがＰｏＥ規格を満たす機器であると結論付け、検出値が第１の予め定められた範囲外の第２の予め定められた範囲にある場合にはＰＤがレガシーＰＤ装置であると結論付ける。

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ーイーサネット（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、パワーオーバーイーサネット（登録商標）（ＰｏＥ）システムにおいてレガシー受電側機器（Legacy Powered Device）（ＰＤ）を検出するための回路および方法に関する。

背景技術
ここ数年にわたって、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、パワーオーバーイーサネット（登録商標）（ＰｏＥ）システムを規定する。伝統的に、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、引き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、電力を引き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。ＰＤ検出シグネチャは、たとえば１９ＫΩから２６．５ＫΩの範囲のシグネチャ抵抗など、ＰＳＥにより測定される電気的特性を有する。

しかしながら、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格の批准前に製造されたいくつかのＰＤは、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格の検出シグネチャを有さない。これらのＰＤはレガシーＰＤと呼ばれる。たとえば、いくつかのレガシーＰＤは、そのＰｏＥ検出シグネチャとして大きなキャパシタおよび少なくとも１つの直列ダイオードを有し得る。他のレガシーＰＤは、データループバックをそのＰｏＥ検出シグネチャに用いることができる。このデータループバックは、ＰＤ検出に直接には用いられないー対のワイヤ間に、より小さなキャパシタを含む。

レガシーＰＤに電力供給することが望ましいかもしれないが、レガシーＰＤは通常のＰＤ検出手順中には検出されない。したがって、レガシーＰＤの検出をサポートするＰＤ検出スキームの必要性がある。

開示の概要
この開示は、パワーオーバーイーサネット（登録商標）（ＰｏＥ）システムにおいて受電側機器（ＰＤ）を検出するための斬新なシステムおよび方法論を提供する。ＰＤプローブ回路は、ＰＤに供給される検出信号を発生し、その検出信号に応答して生成されるＰＤ応答信号を決定する。制御回路は、ＰＤ応答信号に基づいて、ＰＤを特定するための検出値を決定する。特に、制御回路は、検出値が第１の予め定められた範囲にある場合にはＰＤがＰｏＥ規格を満たす装置であると結論付け、検出値が第１の予め定められた範囲外の第２の予め定められた範囲にある場合にはＰＤがレガシーＰＤ装置であると結論付ける。

本開示の１つの局面に従えば、制御回路は、ＰＤがレガシー装置か否かを決定するために、検出値を予め定められたしきい値と比較することができる。たとえば、検出値が負または予め定められたしきい値未満である場合にＰＤはレガシー装置として特定され得、それは第１の予め定められた範囲の最小値未満であり得る。

本開示の一実施例に従えば、検出値は検出抵抗値を含み得る。制御回路は、検出抵抗値が負またはしきい値抵抗値未満である場合、ＰＤがレガシーＰＤ装置であると決定することができる。しきい値抵抗値は、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に規定されたシグネチャ抵抗の許容可能な最小値未満であり得る。

ＰＤプローブ回路は、第１の検出電流を生成し得、続いて第１の検出電流より小さな第２の検出電流を生成し得る。第１の電流に応答して生成された第１の応答電圧が第２の電流に応答して生成された第２の応答電圧より小さい場合、制御回路はレガシーＰＤ装置を検出することができる。

さらに、第１の応答電圧が第２の応答電圧より大きいが、これらの電圧間の差が予め設定されたしきい値未満である場合、制御回路はレガシーＰＤ装置を検出することができる。

たとえば、第１の応答電圧と第２の応答電圧の差によって規定される検出抵抗値が負または予め定められたしきい値抵抗値未満である場合、制御回路はレガシー装置を検出することができ、それはＰｏＥ規格によって規定された最小のシグネチャ抵抗値未満であり得る。

この開示の方法に従えば、ＰｏＥシステムにおいてＰＤを検出するために以下のステップが実行される。
・ＰＤ応答信号を決定するためにＰＤに供給される検出信号を生成するステップと、
・ＰＤ応答信号に基づいて、検出値が第１の予め定められた範囲にある場合にはＰＤがＰｏＥ規格を満たす機器であると決定し、検出値が第１の予め定められた範囲外の第２の予め定められた範囲にある場合にはＰＤがレガシーＰＤ装置であると決定するステップと、である。

検出信号を生成するステップは、第１の検出信号より小さな値を有する第２の検出信号が後続する、第１の検出信号を生成するステップを含み得る。第１の検出信号に応答して生成された第１の応答信号と第２の検出信号に応答して生成された第２の応答信号との差によって規定される検出抵抗値が負またはしきい値抵抗値未満である場合、レガシー装置が検出される。

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は容易に明らかになるであろう。そこではこの開示の実施のために考察された最良の形態の単に例示として、この開示の実施例が示され、記述される。記述されるように、この開示は他の、および異なる実施例が可能であり、いくつかの詳細はすべて開示の精神から逸脱することなくさまざまな明白な観点について変更される余地がある。したがって、図面および説明はその性質上限定的なものではなく、例示的であるとみなされる。

この開示の実施例の以下の詳細な説明は、以下の図面に関連して読むと最も良く理解され得る。ここで機構は必ずしも縮尺通りには描かれないが、関連する機構を最も良く図示するよう描かれる。

実施例の詳細な開示
本開示はＰｏＥシステムにおけるレガシーＰＤの検出の例を用いて行われる。しかしながら、本願明細書に記載された概念が電源システムにおいて電力を与えられたいかなる接続可能な装置の認識にも適用可能であることは明らかである。

図１は、本開示のＰｏＥシステムにおけるＰＤ検出システム１０の簡略化されたブロック図を示し、ＰＳＥ１２と、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に規定される２ワイヤリンクなどのリンク１６を介してＰＳＥ１２に接続可能なＰＤ１４とを含む。ＰＤ検出システム１０は、ＰＳＥ１２に配置され得る検出源１８およびコントローラ２０を含む。

検出源１８は、ＰＤ１４に供給される検出電流Ｉｄｅｔを生成し、検出電流に応答して生成された電圧Ｖｒｅｓを決定する強制電流検出源であってもよい。コントローラ２０は、ＰＳＥ１２に配置される状態機械（state machine）またはマイクロコントローラであってもよい。

図２は、検出源１８のノートンの等価回路を示し、電流源２２と、電流源２２に並列に接続されたソース抵抗Ｒｓｃと、ソース抵抗Ｒｓｃに並列に接続された電圧モニタ２４とを含む。

ＰＤ１４を検出するための各試験において、検出源１８は、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に規定される２．８Ｖから１０Ｖの電圧範囲における検出電圧Ｖｄｅｔに対応し得る検出電流Ｉｄｅｔを生成する。ソース抵抗Ｒｓｃは１００ＫＯｈｍから１００ＭＯｈｍの範囲にあり得る。異なる検出試験について生成された検出電流Ｉｄｅｔの値間の最小電流差は、１ＶのＶｄｅｔ電圧差に対応する。

電圧モニタ２４は、ＰＤ１４に供給される検出電流Ｉｄｅｔに応答して生成される電圧Ｖｒｅｓを判断する。ＰＤ１４の検出抵抗Ｒｄｅｔは、
Ｒｄｅｔ＝ΔＶｒｅｓ／ΔＩｄｅｔ
として判断され、ここでΔｌｄｅｔは異なる試験における検出電流間の差であって、ΔＶｒｅｓはそれぞれの検出電流に応答して生成された電圧間の差である。

図３は、ＰＤ検出システム１０がレガシーＰＤを検出することを可能にするためにコントローラ２４によって実行される制御アルゴリズムを示す流れ図であり、このレガシーＰＤは、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格によって要求される検出シグネチャを有さないＰＤであり得る。たとえば、いくつかのレガシーＰＤは、そのＰｏＥ検出シグネチャとして大きなキャパシタおよび少なくとも１つの直列ダイオードを有し得る。他のレガシーＰＤは、データループバックをそのＰｏＥ検出シグネチャに用いることができる。このデータループバックは、ＰＤ検出に直接には用いられないー対のワイヤ間により小さなキャパシタを含む。

ＰＤ検出手順が開始された後（ステップ１０２）、コントローラ２０は検出源１８に検出電流Ｉ₁を発生するよう要求する。たとえば、２４０ｍＡの電流が生成され得る。検出源１８は、予め設定された待機期間、たとえば１６０ｍｓに等しい期間後に、ＰＤ１４に供給された電流Ｉ₁に応答して生じた電圧Ｖ₁を電圧モニタ２４が測定することができるよう制御される（ステップ１０４）。

その後、コントローラ２０は検出源１８に、電流Ｉ₁よりも小さい検出電流Ｉ₂を発生するよう要求する。たとえば、電流Ｉ₂は１８０ｍＡに等しくてもよい。電圧モニタ２４は、たとえば予め設定された待機期間、たとえば１６０ｍｓに等しい期間後に、ＰＤ１４に供給された電流Ｉ₂に応答して生じた電圧Ｖ₂を測定するよう要求される（ステップ１０６）。

ステップ１０８において、コントローラ２０は、測定された応答電圧Ｖ₁およびＶ₂に基づいて、ＰＤ１４の検出抵抗Ｒｄｅｔを以下のように計算する：
Ｒｄｅｔ＝（Ｖ₁−Ｖ₂）／（Ｉ₁−Ｉ₂）
かつ、計算された検出抵抗Ｒｄｅｔが、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格について許容可能な範囲内、たとえば１７ＫΩから３０ＫΩにあるか否かを決定する（ステップ１１０）。範囲内であれば、コントローラ２０は、ＰＤ１４がＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に準拠した機器であると結論付ける（ステップ１１２）。

計算された検出抵抗ＲｄｅｔがＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格について許容可能な範囲外である場合、コントローラ２０は、ＰＤ１４がＰＳＥ１２によって電力供給され得るレガシー装置か否かを決定する。たとえば、ＰＤ１４が大きな（たとえば４７μＦ以上の）キャパシタおよびキャパシタに直列に結合されたダイオードを有するレガシー装置である場合、第２の測定された電圧Ｖ₂は、大きなキャパシタの充電の結果として、電圧Ｖ₁よりも大きい。キャパシタが非常に大きければ、２つの測定された電圧Ｖ₁およびＶ₂はほぼ等しい値を有するだろう。これらの電圧間の差は、直列ダイオードにわたる順方向降下によって引起こされるオフセット電圧に限定される。

ＰＤ１４がより小さな（たとえばｌμＦから３３μＦの範囲の）キャパシタおよびキャパシタと並列に結合される抵抗器を有するレガシー装置である場合、第２の測定された電圧Ｖ₂は、キャパシタの大きさ、抵抗器の値、生成された検出電流Ｉ₁および１₂の値、および、電圧Ｖ₁の測定とＶ₂の測定との間の期間に依存して、電圧Ｖ₁より大きい場合もさほど大きくない場合もあり得る。しかしながら、接続されたＰＤ１４は、キャパシタが充電するにつれてキャパシタおよび並列抵抗器の組合わせによって生成されるオフセット電圧によって引起こされた電圧Ｖ₁とＶ₂との差を用いて、レガシー装置であると特定され得る。

したがって、第１の検出電流１₁よりも小さい第２の検出電流１₂に応答して生成された第２の測定された電圧Ｖ₂が第１の測定された電圧Ｖ₁よりも大きい場合、コントローラ２０は、接続されたＰＤ１４がレガシー装置であると結論付けることができる。

さらに、電圧Ｖ₁が電圧Ｖ₂よりも大きい場合、コントローラ２０は、これらの電圧間の差を、連続する供給する検出電流Ｉ₁および１₂に応答して生成されたオフセット電圧に対応する予め選択されたしきい電圧と比較してもよい。電圧Ｖ₁とＶ₂との間の差がしきい電圧未満である場合、コントローラ２０は、接続されたＰＤ１４がレガシー装置であると結論付けることができる。

この開示の実施例に従えば、ステップ１０８で計算された検出抵抗ＲｄｅｔがＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格について許容可能な範囲外である場合、コントローラ２０は、ＰＳＥ１２に接続され得るレガシー受電側機器を検出するために予め選択されたしきい電圧に対応するしきい値抵抗Ｒｔｈと検出抵抗とを比較する（ステップ１１４）。たとえば、しきい値抵抗Ｒｔｈは６ＫΩに等しくてもよい。

検出抵抗Ｒｄｅｔがしきい値抵抗Ｒｔｈ未満、または負である（電圧Ｖ₂が電圧Ｖ₁よりも大きいことを示す）場合、コントローラ２０は、接続されたＰＤ１４がＰＳＥ１２によって動力供給され得るレガシー装置であると結論付ける（ステップ１１６）。検出抵抗Ｒｄｅｔが負ではないか、またはしきい値抵抗Ｒｔｈ未満ではない場合、コントローラ２０は、接続された機器がＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に準拠したＰＤでもなく、ＰＳＥ１２によって電力供給され得るレガシーＰＤでもないと決定する（ステップ１１８）。

したがって、コントローラ２０は、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格について許容可能な第１の検出抵抗範囲に加えて、ＰＳＥ１２に接続され得るレガシー装置を検出するために予め選択された第２の検出抵抗範囲を点検する。上述のように、第２の検出範囲は、たとえば検出抵抗の負の値、または、予め定められたしきい値抵抗未満の値を包含することができる。接続されたＰＤ１４の検出抵抗Ｒｄｅｔが第２の範囲内にある場合、接続されたＰＤ１４はレガシー装置であると考えられる。その結果、ＰＳＥ１２は、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に準拠した受電側機器だけでなく、電力供給される必要があり得るレガシー装置をも検出することができる。

先の説明は、本発明の局面を例示し、記述する。さらに、この開示は単に好ましい実施例を示し、記述するが、前述のように、本発明は、さまざまな他の組合わせ、変更、および環境において用いることができ、上記の前述の教示、および／または関連する技術のスキルまたは知識と対応して、ここに表現されるような発明概念の範囲内で変更または修正が可能であることが理解される。

上述された実施例は、本発明の実施について知られる最良の形態について説明することをさらに意図し、他の当業者がこのような、または他の実施例において、特定の適用例が必要とするさまざまな変更または発明の使用を伴って本発明を利用することを可能にする。

したがって、この説明は、本発明をここに開示された形式に限定するようには意図されない。また、添付された請求項は代替的実施例を含めるよう解釈されることが意図される。

この開示による、ＰＤを検出するための例示的なシステムを示すブロック図である。検出源のノートンの等価回路である。レガシーＰＤを検出するためのシステムの動作を制御するための制御アルゴリズムを示す流れ図である。

Claims

パワーオーバーイーサネット（登録商標）（ＰｏＥ）システムにおける受電側機器（ＰＤ）に電力を与えるためのシステムであって、
ＰＤに供給される検出信号に応答して生成されるＰＤ応答信号を決定するためのＰＤプローブ回路と、
ＰＤ応答信号に基づいて決定された検出値に応答する制御回路とを含み、制御回路は、検出値が第１の予め定められた範囲にある場合にはＰＤがＰｏＥ規格を満たす機器であると決定し、検出値が第１の予め定められた範囲外の第２の予め定められた範囲にある場合にはＰＤがレガシーＰＤ装置であると決定するよう構成される、システム。
制御回路は、検出値を予め定められたしきい値検出値と比較することによりＰＤがレガシー装置か否かを決定するよう構成される、請求項１に記載のシステム。
検出値は検出抵抗値を含み、制御回路は、検出抵抗値が予め定められたしきい値抵抗値未満である場合にＰＤがレガシーＰＤ装置であると決定するよう構成される、請求項１に記載のシステム。
検出値は検出抵抗値を含み、制御回路は、検出抵抗値が負の値である場合にＰＤがレガシーＰＤ装置であると決定するよう構成される、請求項１に記載のシステム。
ＰＤプローブ回路は、第１の検出電流よりも小さい第２の検出電流が後続する第１の検出電流を生成するよう構成される、請求項１に記載のシステム。
制御回路は、第１の電流に応答して生成された第１の応答電圧が第２の電流に応答して生成された第２の応答電圧より小さい場合にレガシーＰＤ装置を検出するよう構成される、請求項５に記載のシステム。
制御回路は、第１の電流に応答して生成された第１の応答電圧が第２の電流に応答して生成された第２の応答電圧より大きく、第１の応答電圧と第２の応答電圧との差が予め定められたしきい値未満である場合にレガシーＰＤ装置を検出するよう構成される、請求項５に記載のシステム。
制御回路は、第１の電流に応答して生成された第１の応答電圧と第２の電流に応答して生成された第２の応答電圧との差によって規定される検出抵抗値が予め定められたしきい値抵抗値未満である場合にレガシー装置を検出するよう構成される、請求項５に記載のシステム。
予め定められたしきい値抵抗値がＰｏＥ規格によって規定される最小のシグネチャ抵抗値未満である、請求項８に記載のシステム。
パワーオーバーイーサネット（登録商標）（ＰｏＥ）システムにおいて受電側機器（ＰＤ）に電力を与えるための方法であって、
ＰＤ応答信号を決定するためにＰＤに供給される検出信号を生成するステップと、
ＰＤ応答信号に基づいて、検出値が第１の予め定められた範囲にある場合にはＰＤがＰｏＥ規格を満たす機器であると決定し、検出値が第１の予め定められた範囲外の第２の予め定められた範囲にある場合にはＰＤがレガシーＰＤ装置であると決定するステップとを含む、方法。
検出信号を生成するステップは、第１の検出信号より小さな値を有する第２の検出信号
が後続する第１の検出信号を生成するステップを含む、請求項１０に記載の方法。
第１の検出信号に応答して生成された第１の応答信号と第２の検出信号に応答して生成された第２の応答信号との差によって規定される検出抵抗値が予め定められた値未満であるときにレガシー装置が検出される、請求項１１の方法。
予め定められた値はＰｏＥ規格によって規定される最小のシグネチャ抵抗値未満である、請求項１２に記載の方法。
第１の検出信号に応答して生成された第１の応答信号と第２の検出信号に応答して生成された第２の応答信号との差によって規定される検出抵抗値が負の値であるときにレガシー装置が検出される、請求項１１の方法。
第１の検出信号に応答して生成された第１の応答信号が第２の検出信号に応答して生成された第２の応答信号より小さい場合にレガシーＰＤ装置が検出される、請求項１１に記載の方法。
第１の検出信号に応答して生成された第１の応答信号が第２の検出信号に応答して生成された第２の応答信号より大きく、第１の応答信号と第２の応答信号との差が予め設定されたしきい値未満である場合にレガシーＰＤ装置が検出される、請求項１１に記載の方法。
パワーオーバーイーサネット（登録商標）（ＰｏＥ）システムにおける給電側機器（ＰＳＥ）であって、
第１の応答電圧を決定するためにＰＤに供給される第１の検出電流を生成するため、かつ第２の応答電圧を決定するために第１の検出電流より小さい第２の検出電流を生成するための受電側機器（ＰＤ）検出源と、
第１の応答電圧の値から第２の応答電圧の値を引いた結果によって規定される検出抵抗値が、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格によって規定される最小のシグネチャ抵抗値より小さい予め定められた値未満である場合にＰＤがレガシーＰＤであると決定するための検出回路とを含む、ＰＳＥ。
検出抵抗値が負の値である場合にレガシーＰＤが検出される、請求項１７に記載のＰＳＥ。
検出回路は、検出抵抗値が要求されるシグネチャ抵抗範囲内にある場合にＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格の要件を満たすＰＤを検出するようさらに構成される、請求項１７に記載のＰＳＥ。