JP2017103759A

JP2017103759A - ＰｏＤＬワイヤ障害からの保護のための回路構成

Info

Publication number: JP2017103759A
Application number: JP2016213295A
Authority: JP
Inventors: ジェイ．ガードナーアンドリュー; J Gardner Andrew; エル．ヒースジェフリー; L Heath Jeffrey; ドウェリーデイビッド; Dwelley David
Original assignee: Linear Technology LLC
Current assignee: Linear Technology LLC
Priority date: 2014-12-01
Filing date: 2016-10-31
Publication date: 2017-06-08
Anticipated expiration: 2036-10-31
Also published as: JP6348556B2; US10090666B2; US20160156173A1; CN106941409A; CN106941409B

Abstract

【課題】ＰｏＤＬワイヤ障害からの保護のための回路構成を提供すること
【解決手段】ＰｏＤＬ（ＰｏｗｅｒｏｖｅｒＤａｔａＬｉｎｅｓ）システムであって、該ＰｏＤＬシステムは、ワイヤ対を介してＰＤ（ＰｏｗｅｒｅｄＤｅｖｉｃｅ）に結合されたＰＳＥ（ＰｏｗｅｒＳｏｕｒｃｉｎｇＥｑｕｉｐｍｅｎｔ）であって、第一ワイヤと第二ワイヤとを含み、差分データ信号およびＤＣ電力が同一ワイヤ対を介して伝導される、ＰＳＥと、該第一ワイヤまたは第二ワイヤのうちの少なくとも１つの信号レベルを感知することによって、該ＤＣ電力が該ワイヤ対に最初に結合された後に障害状態を識別するように結合されている、コントローラと、該コントローラによって制御される、該第一ワイヤと直列の少なくとも第一スイッチとを含み、該コントローラは、障害状態が検出されたときに該第一スイッチを開く、ＰｏＤＬシステム。
【選択図】図３

Description

関連出願への相互参照
本願は、ＡｎｄｒｅｗＪ．Ｇａｒｄｎｅｒらによって２０１４年１２月１日出願の米国仮出願第６２／０８６，００８に対する優先権を主張し、該米国仮出願は本譲受人に譲渡され、その内容は本明細書中で参考として援用される。

本発明は、ＰｏＤＬ（ＰｏｗｅｒｏｖｅｒＤａｔａＬｉｎｅｓ）システムに関し、該システムにおいて、ＰＳＥ（ＰｏｗｅｒＳｏｕｒｃｉｎｇＥｑｕｉｐｍｅｎｔ）からの電力は、一般的にはイーサネット（登録商標）信号などの差分データ信号を伝導するためにも用いられる単一ワイヤ対を介してＰＤ（ＰｏｗｅｒｅｄＤｅｖｉｃｅ）に送られる。本発明は、特に、グラウンドに対する、バッテリー電圧に対する、またはワイヤ間での瞬間的なショートなどのＰｏＤＬワイヤ障害を検出し、該障害が除去された後に正常な動作を自動的に再開させることに関する。

遠隔の電力設備にＰｏｗｅｒｏｖｅｒＤａｔａＬｉｎｅｓが送られることが知られている。ＰｏＥ（ＰｏｗｅｒｏｖｅｒＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））は、そのようなシステムの一例である。ＰｏＥにおいて、イーサネット（登録商標）スイッチからイーサネット（登録商標）接続設備（例えばＶｏＩＰ電話、ＷＬＡＮトランスミッタ、セキュリティカメラなど）に、限定された電力が送られる。標準的なＣＡＴ−ｎケーブリングにおいて、スイッチからのＤＣ電力は、２つ以上のツイストワイヤ対を介して送られる。ＤＣ共通モード電圧はデータに影響しないため、１つ以上のワイヤ対もまた、差分データ信号を送る。このようにして、ＰＤｓ（ＰｏｗｅｒｅｄＤｅｖｉｃｅｓ）のためにいかなる外部電力ソースを提供する必要性も排除され得る。

より新たな技術はＰｏＤＬ（ＰｏｗｅｒｏｖｅｒＤａｔａＬｉｎｅｓ）であり、ここでは、電力が、差分データと共に、単一のツイストワイヤ対を介して送られる。本開示の時点において、ＩＥＥＥは、ＩＥＥＥ８０２．３ｂｕとしてＰｏＤＬに対する基準を開発中である。ＰｏＤＬは、ＰｏＥよりもより柔軟性に富み得、また１つのワイヤ対しか必要としないため、特に自動車において人気のある技術となりそうである。

自動車においてＰｏＤＬを用いる例において、自動車の振動または他の原因により、グラウンドに対する、バッテリー電圧に対する、またはワイヤ間の瞬間的なショートがあり得る。ショートの間、ＰｏＤＬまたはイーサネット（登録商標）通信は遮断され得る。いかなる保護回路も無い場合は、該ショートはＰｏＤＬ要素を破壊し得、結果として過度の熱が発せられることとなり、または、自動車の重要な特性を無力化し得る。

必要なのは、そのような障害を検出し、ＰｏＤＬシステムの動作を一時停止し、そして障害が除去された場合は速やかに正常な動作を再開させる回路構成である。

一実施形態において、ＰｏＤＬシステムは、ＰＳＥを含み、該ＰＳＥは、障害が検出された場合においてワイヤ対からＰＳＥ電圧ソースを切り離すハイサイドおよびローサイドサーキットブレーカーを使用する。該ブレーカーは、障害が除去された場合には、自動リトライ動作を行う。ワイヤ対におけるワイヤ上の電圧は、監視されることによって電圧が正常な範囲内であるか、または障害状態を示しているかを決定し得る。

他の実施形態が開示される。
（項目１）
ＰｏＤＬ（ＰｏｗｅｒｏｖｅｒＤａｔａＬｉｎｅｓ）システムであって、該ＰｏＤＬシステムは、
ワイヤ対を介してＰＤ（ＰｏｗｅｒｅｄＤｅｖｉｃｅ）に結合されたＰＳＥ（ＰｏｗｅｒＳｏｕｒｃｉｎｇＥｑｕｉｐｍｅｎｔ）であって、第一ワイヤと第二ワイヤとを含み、差分データ信号およびＤＣ電力が同一ワイヤ対を介して伝導される、ＰＳＥと、
該第一ワイヤまたは第二ワイヤのうちの少なくとも１つの信号レベルを感知することによって、該ＤＣ電力が該ワイヤ対に最初に結合された後に障害状態を識別するように結合されている、コントローラと、
該コントローラによって制御される、該第一ワイヤと直列の少なくとも第一スイッチと
を含み、
該コントローラは、障害状態が検出されたときに該第一スイッチを開く、ＰｏＤＬシステム。
（項目２）
上記コントローラによって制御される、上記第二ワイヤに直列な第二スイッチをさらに含み、上記コントローラは、上記障害状態が検出されたときには該第二スイッチをも開く、上記項目に記載のシステム。
（項目３）
上記障害状態は、グラウンドに対する上記第一ワイヤまたは上記第二ワイヤのショート、外部バッテリー電圧に対する上記第一ワイヤまたは上記第二ワイヤのショート、または上記第一ワイヤと上記第二ワイヤとの間でのショートのうちの少なくとも１つを含む、上記項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目４）
上記コントローラは、上記第一ワイヤまたは第二ワイヤのうちの少なくとも１つの電圧を検出し、該電圧を許容範囲の電圧と比較することによって上記障害状態が存在するかどうかを決定する、上記項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目５）
上記コントローラは、上記第一ワイヤまたは第二ワイヤのうちの少なくとも１つを通る電流を検出し、該電流を閾値電流レベルと比較することによって上記障害状態が存在するかどうかを決定する、上記項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目６）
上記第一スイッチは、ＭＯＳＦＥＴを含み、該ＭＯＳＦＥＴは、該ＭＯＳＦＥＴのボディダイオードに異極性において接続されているダイオードに直列で接続されている、上記項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目７）
上記コントローラによって制御される、上記第二ワイヤに直列な第二スイッチをさらに含み、該コントローラは、上記障害状態が検出されたときには該第二スイッチをも開き、
該第一スイッチおよび該第二スイッチはそれぞれ、対向するボディダイオードを有する連続した直列に接続されるＭＯＳＦＥＴを含む、上記項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目８）
上記ワイヤ対にわたる電圧が所定の閾値電圧を超えるとき、上記コントローラは、上記第一スイッチを開くように構成されている、上記項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目９）
上記ワイヤ対にわたる電圧が所定の閾値電圧を下回るとき、上記コントローラは、上記第一スイッチを開くように構成されている、上記項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目１０）
上記第一ワイヤ上の電圧が所定の閾値電圧を下回るとき、上記コントローラは、上記第一スイッチを開くように構成されている、上記項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目１１）
上記第一ワイヤ上の電圧が所定の閾値電圧を上回るとき、上記コントローラは、上記第一スイッチを開くように構成されている、上記項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目１２）
上記第二ワイヤ上の電圧が所定の閾値電圧を下回るとき、上記コントローラは、上記第一スイッチを開くように構成されている、上記項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目１３）
上記第二ワイヤ上の電圧が所定の閾値電圧を上回るとき、上記コントローラは、上記第一スイッチを開くように構成されている、上記項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目１４）
上記ワイヤ対は、上記ＰＳＥと上記ＰＤとの間の唯一のＤＣ導電性パスである、上記項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目１５）
上記ＰＳＥは、
ＤＣ電圧ソースと、
変圧器から隔離されたＤＣ／ＤＣコンバーターであって、該ＤＣ／ＤＣコンバーターは、上記ＰＤおよび上記第一スイッチが、上記ＤＣ電圧ソースおよび上記ＤＣ／ＤＣコンバーターからＤＣ隔離されるように、上記ＰＤへの上記ＤＣ電力を発生させるための該ＤＣ電圧ソースに結合されている、ＤＣ／ＤＣコンバーターと
をさらに含む、上記項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目１６）
上記第一スイッチは、ハイサイドスイッチである、上記項目のいずれか１項に記載のシステム。
（摘要）
一実施形態において、ＰｏＤＬシステムは、ＰＳＥを含み、該ＰＳＥは、障害が検出された場合においてワイヤ対からＰＳＥ電圧ソースを切り離すハイサイドおよびローサイドサーキットブレーカーを使用する。障害は、グラウンドに対する、バッテリー電圧に対する、またはワイヤ間での一過性のショートを含み得る。該ブレーカーは、障害が除去された場合には、自動リトライ動作を行う。ワイヤ対におけるワイヤ上の電圧は、監視されることによって電圧が正常な範囲内であるか、または障害状態を示しているかを決定し得る。他の実施形態が開示される。

図１は、従来のＰｏＤＬシステムを図示する。図２は、本発明の一実施形態を実行するＰｏＤＬシステムを図示する。図３は、より詳細な図２のＰｏＤＬシステムの一実施形態を図示する。図４は、図３のコントローラにおいてあり得る回路を図示する。図５は、図３の回路によって実行されるステップを識別するフローチャートである。図６は、図２のＰｏＤＬシステムの別の実施形態を図示する。図７は、１つのサーキットブレーカーのみを必要とする、変圧器から隔離されたＰｏＤＬシステムの実施形態を図示する。

様々な図面において同一または同等の要素は、同一の数表示によって分類される。

ＰＳＥとＰＤとの間において障害を検出するための回路を含む、様々なＰｏＤＬシステムが記載される。ＰｏＤＬシステムは、ワイヤ対からＰＳＥ電圧ソースを切り離すサーキットブレーカーを用いることによって障害から保護される。自動リトライルーチンは、システムをテストすることによって障害が取り除かれたかを決定し、その場合は、システムは正常な動作を再開させる。

ＰｏＤＬの従来の局面が、図１に関連して最初に記載される。

図１は、ツイストワイヤ対１８における第一ワイヤ１４と第二ワイヤ１６とを介して接続されるＰＳＥ１０およびＰＤ１２の、関連のある部分を図示する。

結合／減結合回路網は、キャパシタＣ１〜Ｃ４およびインダクタＬ１〜Ｌ４を含む。比較的に高周波数のイーサネット（登録商標）差分データがキャパシタＣ１〜Ｃ４によって通過され、その一方でインダクタＬ１〜Ｌ４がデータ信号をブロックする。イーサネット（登録商標）トランシーバは、ＰＨＹと称され、該ＰＨＹは、データパスにおける物理層である。データは、図示されていない従来の設備によって処理される。

ＰＤ１２に電力を供給するＰｏＤＬＤＣ電圧は、電圧Ｖ_ＰＳＥを発生させるＰＳＥ電圧ソース２０によって発生される。ＤＣ電圧は、インダクタＬ１およびＬ２によってワイヤ対１８に結合され、ＤＣ電圧は、減結合インダクタＬ３およびＬ４を介して、レジスタＲ_ＰＤとして表されるＰＤロードに結合される。キャパシタＣ１〜Ｃ４は、ＤＣ電圧をブロックする。

通常、ＰｏＤＬシステムにおいて、低電力検出および分類ルーチンが、電源を入れて最初に実行され、ＰＤがＰｏＤＬに互換性があるか検出し、ＰＤの電力要求を伝える。この低電力ルーチンは、ハンドシェーキングと称され、ＰｏＤＬのためのＩＥＥＥ基準に記載されている。そのようなルーチンは、状態機械、プロセッサ、または他の既知の回路によって実行され得る。成功裡のハンドシェーキングの後、ＰＳＥ電圧ソース２０とツイストワイヤ対１８との間の電力スイッチ（図示せず）は閉ざされる。本発明は、障害が全ＰＳＥ電圧がＰＤに供給された後に起こるなどといった、ハンドシェーキングルーチンの間に検出されない障害が発生した場合のシナリオに関連する。従って、ハンドシェーキングに関するＰｏＤＬシステムの局面は、本発明には関連性がなく、詳細には記載されない。

ＰｏＤＬシステムが動作可能になった後に起こり得る障害の例は、以下を含む。

ワイヤ対１８のプラスコンダクタおよび／またはマイナスコンダクタがグラウンドへショートした例。

ワイヤ対１８のプラスコンダクタおよび／またはマイナスコンダクタが自動車のバッテリー電圧にショートした例。

ワイヤ対１８のプラスコンダクタがマイナスコンダクタにショートした例。

ワイヤ対１８のプラスコンダクタおよび／またはマイナスコンダクタが、例えば−５Ｖの負電圧にショートした例。

自動車のバッテリー電圧は、ＰＳＥ電圧ソース２０とは異なる電位であり得たり、あり得なかったりする。ワイヤ障害を除去するとすぐに、正常な動作が最小限の遅れを伴って再開されるべきである。

図２〜７に示されるＰｏＤＬサーキットは、前述の障害状態に応答する。

図２において、ＰＤ１２は、図１におけるそれと同じであり得、従来通りのものであり得る。発明的回路はＰＳＥ２８に位置する。

障害状態を検出するコントローラは、図２に示されないが、図３、４、６および７に示される。

図２において、ＰＳＥ２８におけるハイサイドサーキットブレーカー３０およびローサイドサーキットブレーカー３２は、該回路を保護するために用いられる。障害が検出されると、ブレーカー３０および３２は、コントローラによって開かれる。開かれたときは、ブレーカー３０および３２は、それらのターミナルにわたる正または負の電圧のいずれかを許容しなくてはならない。

また、ブレーカー３０および３２は、ワイヤ障害が除去されたときに最小限の遅れで機能性を元の状態に戻すために、十分に低いデューティーサイクルを用いた自動リトライ特性として、最初の障害が検出された後、コントローラによって周期的に閉じられるように制御される。成功裡なリトライ動作の後は、ハンドシェーキングは行う必要がない。

ＰＤ１２は、図２において意図的にグラウンドから隔離されており、ＰＳＥ２８への唯一の接続は、ワイヤ対１８を介してである。グラウンドからの隔離が無い場合は、追加的なハイサイドおよびローサイドサーキットブレーカーがＰＤ１２において必要であり得る。

図３は、ＭＯＳＦＥＴスイッチＭ１の（ダイオードＤ１として示される）ボディダイオードに対して異極性のダイオードＤ３と直列に置かれたＮ−チャネルＭＯＳＦＥＴスイッチＭ１として、ハイサイドサーキットブレーカー３０を図示する。結果として生じる複合のサーキットブレーカー３０は、ＭＯＳＦＥＴスイッチＭ１がオフのときに正または負の極性いずれかの電圧を許容することが可能である。

同様に、ローサイドサーキットブレーカー３２は、ＭＯＳＦＥＴスイッチＭ２の（ダイオードＤ２として示される）ボディダイオードに対して異極性のダイオードＤ４と直列に置かれたＮ−チャネルＭＯＳＦＥＴスイッチＭ２である。結果として生じる複合のサーキットブレーカー３２は、ＭＯＳＦＥＴスイッチＭ２がオフのときに正または負の極性いずれかの電圧を許容することが可能である。

電圧極性が正しいとき（ワイヤ１４上に正の電圧があり、ワイヤ１６上にグラウンド電圧がある）ときには、ダイオードＤ３およびＤ４のみが伝導する。例えば、ワイヤ１４／１６のうちの１つが自動車バッテリー電圧にショートして逆極性の状況を作った場合、ダイオードＤ３およびＤ４は、ＰＳＥ電圧ソース２０を保護する。

サーキットブレーカートリップの後にインダクタＬ１〜Ｌ４に蓄えられたエネルギーから起こる電圧エクスカーションを限定するために、ステアリングダイオードＤ５および双方向性過渡電圧サプレッサＴＶＳが必要であり得る。

図３の回路の１つの欠点は、ダイオードＤ３およびＤ４の順方向接合電圧による、ＰＤ１２における電圧の減少である。

ＰＳＥサーキットブレーカーコントローラ３６が結合されワイヤ１４および１６の電圧レベルを監視することによって、それらが正常範囲内かどうかを決定し、また、電圧レベルが正常範囲外の場合はサーキットブレーカー３０および３２を開くように制御し、障害を知らせる。障害の種類も、ワイヤ１４／１６上の特定の計測電圧によって決定され、報告され得る。

図４は、コントローラ３６内においてあり得る回路を図示する。コンパレータ４０および４１がワイヤ１４に結合され、ワイヤ１４上の電圧が高基準電圧Ｈｉｒｅｆ１および低基準電圧Ｌｏｒｅｆ１の間であるか決定する。同様に、コンパレータ４２および４３がワイヤ１６に結合され、ワイヤ１６上の電圧が高基準電圧Ｈｉｒｅｆ２および低基準電圧Ｌｏｒｅｆ２の間であるか決定する。高および低基準電圧は、ワイヤ１４および１６にとって異なるものであるが、これは通常動作間にワイヤ１４は正の電圧であるように意図され、ワイヤ１６はグラウンドであるように意図されるからである。

さらに、ワイヤ１４および１６間での電圧の違いは、差動増幅器を用いてコントローラ３６によって検出され得、ここでは、差動増幅器の出力が高閾値および低閾値と比較される。高閾値を超えている場合は、ワイヤのうちの１つがバッテリー端末に対してショートしていることを示し得る。低閾値よりも下の場合は、ワイヤが互いにショートしていることを示し得る。いずれの場合にせよ、障害信号が発生される。閾値の間である場合は、正常なＰＳＥ電圧ソース２０の電圧である。

コントローラ３６はまた、ＰＳＥ電圧ソース２０がワイヤ１４／１６に接続されていることを検出する（成功裡のハンドシェーキングルーチンの後に閉じているあらゆる電力スイッチから下流において）。このことは、ＰｏＤＬ回路が正常に動作しているはずであり、ＰＤ１２がＰＳＥ電圧ソース２０によって電力を供給されているはずであることを識別する。

ワイヤ障害があり、ワイヤ１４および／または１６がグラウンドにショートされているか、バッテリーにショートされているか、または互いにショートしている場合、コンパレータ４０〜４３のうちの少なくとも１つがロジカル１を出力する。故に、ＯＲゲート４６もまた、ロジカル１を出力する。コントローラ３６が、電圧ソース２０がワイヤ１４／１６にわたって結合されていると検出した場合、ライン４８上の信号はロジカルハイである。ＡＮＤゲート５０への入力が両方ハイの場合は、ＡＮＤゲート５０は、ロジカル１を出力し、障害状態を信号伝達する。コントローラ３６は、次いでＭＯＳＦＥＴスイッチＭ１およびＭ２をオフにして、ワイヤ１４／１６からＰＳＥ電圧ソース２０を切り離す。

ここで留意すべきは、成功裡のハンドシェーキングの後にワイヤ対１８に電圧ソース２０を最初に結合させた、コントローラ３６の上流の、従来型の電力スイッチ（図示せず）は、通常はまだ閉じているということである。さらに、サーキットブレーカー３０および３２は、最大電流に対するＩＥＥＥ基準を電流が超えるときに電力スイッチ（図示せず）を開かせ得るあらゆる従来型の過電流検出回路から独立し得る。

コントローラ３６は、次いでプロセッサ、状態機械または他の論理回路を介してなどによってリトライルーチンを実行する。リトライルーチンは、障害が除去されたかどうかを決定するためにワイヤ１４および１６の電圧を計測しながら、例えば０．５〜１秒の間、ＭＯＳＦＥＴスイッチＭ１およびＭ２を周期的に閉じる。例えば３トライ後に障害が除去されていなかったら、システムがリセットされて障害がなくなるまで、ＭＯＳＦＥＴスイッチＭ１およびＭ２はオフのままであり続ける。

別の実施形態において、ＰｏＤＬシステムは、各ワイヤと直列に繋がった低値センスレジスタにわたって電圧降下を計測することなどによって、ワイヤ１４／１６のそれぞれを介した電流を検出し、そして（電圧降下に対応する）計測電流が閾値電流と比較されることによって、障害があるかが決定される。例えば、ワイヤ１４／１６が互いにショートしていた場合、計測電流は高く、障害を示し得る。大抵の場合において、図４の回路を用いてワイヤ上の電圧が正常範囲外であることを検出することによって、過電流障害が感知され得る。

図５は、上述の動作を要約するフローチャートである。

ステップ６０において、ＰｏＤＬシステムの電源を入れた後に従来型のハンドシェーキングが実行されることによって、コントローラ３６から上流の電力スイッチ（図示せず）を閉じることによってＰＳＥ２８がＰＳＥ電圧ソース２０をワイヤ対１８に結合すべきかを決定する。

ステップ６２において、ＰＳＥ電圧ソース２０は、電力スイッチ（図示せず）および最初に閉じたＭＯＳＦＥＴスイッチＭ１およびＭ２を介してワイヤ対１８に結合される。

ステップ６４において、コントローラ３６は、ＰＳＥ電圧ソース２０がワイヤ１４／１６に結合されていることを検出し、ワイヤ１４／１６上の電圧を監視することによって障害状態が存在するかどうかを決定する。

ステップ６６において、障害状態が検出された場合は、コントローラ３６は、ＭＯＳＦＥＴスイッチＭ１およびＭ２をオフにして（すなわち、サーキットブレーカー３０および３２を開き）、システムへのダメージを防止し、誤ったイーサネット（登録商標）データが自動車の動作に影響を及ぼすことを防止する。

ステップ７０において、リトライルーチンが実行されることによって、障害がなくなったかを確認するためにワイヤ１４／１６上の電圧を監視しながら、システムへのダメージを回避するに十分である短い期間においてＭＯＳＦＥＴスイッチＭ１およびＭ２を周期的にオフにする。数サイクルにおいて障害が検出された後は、ＭＯＳＦＥＴスイッチＭ１およびＭ２はオフのままであり続け、障害ステータスが解決のために報告される（ステップ７２）。

図６は、障害から保護されるＰｏＤＬ回路の別の例が図示され、ここでは、Ｎ−チャネルＭＯＳＦＥＴスイッチＭ３およびＭ４は、それらのボディダイオードが対向するように連続して直列で接続され、単離されたハイサイドサーキットブレーカー３０を実現する。同様に、Ｎ−チャネルＭＯＳＦＥＴスイッチＭ５およびＭ６は、それらのボディダイオードが対向するように連続して直列で接続され、単離されたローサイドサーキットブレーカー３２を実現する。コントローラ３６は、以前記載されたものと同じであり得、障害がある場合は、直列のＭＯＳＦＥＴスイッチを同時にオフにする。本回路実装は、図３におけるブロッキングダイオードＤ３およびＤ４に起因する、図３において発生したＰＤ電圧ヘッドルームにおける損失に悩まされることはない。単離されたブレーカーを実現するために、Ｎ−チャネルおよびＰ−チャネルＭＯＳＦＥＴの追加的構成が可能である。

図７は、ワイヤ障害から保護されるＰｏＤＬ回路を実現するための代替的アプローチを図示する。ＰＳＥ８２におけるバッテリー８０からの電圧は、変圧器から隔離されたＤＣ−ＤＣコンバーター８４によって調整され、該ＤＣ−ＤＣコンバーター８４は、ワイヤ対１８を介するＰＤ１２への伝送のためのＰＳＥ電圧を発生させる。調整された電圧は、キャパシタであり得る電力フィルター８６によってフィルターにかけられる。ＰＳＥ８２において完全に隔離されたＤＣ／ＤＣコンバーター８４を使用することによって、ワイヤ障害の間に保護を提供しながらもサーキットブレーカーのうちの１つ（例においてはローサイドブレーカー）をなしで済ませることが可能である。隔離されたＤＣ／ＤＣコンバーターＰＳＥアーキテクチャの更なる利点は、ワイヤ対１８におけるいずれかのワイヤ１４／１６（両方ではない）のショートの間、バッテリー８０電圧Ｖ_ｂａｔまたはグラウンドへと、途切れることなく電力を届ける能力である。ＰＳＥコントローラ８８は、障害が検出された場合にＭＯＳＦＥＴスイッチＭ１をオフにするように、前述のコントローラ３６と同様に動作する。

本発明の特定の実施形態が図示および記載されてきたが、本発明のより広い局面において本発明から逸脱することなく変更および修正がなされ得ることが当業者に自明であり、故に、添付の請求項は、その範囲においてそれら全ての変更および修正を包含する。

Claims

ＰｏＤＬ（ＰｏｗｅｒｏｖｅｒＤａｔａＬｉｎｅｓ）システムであって、該ＰｏＤＬシステムは、
ワイヤ対を介してＰＤ（ＰｏｗｅｒｅｄＤｅｖｉｃｅ）に結合されたＰＳＥ（ＰｏｗｅｒＳｏｕｒｃｉｎｇＥｑｕｉｐｍｅｎｔ）であって、第一ワイヤと第二ワイヤとを含み、差分データ信号およびＤＣ電力が同一ワイヤ対を介して伝導される、ＰＳＥと、
該第一ワイヤまたは第二ワイヤのうちの少なくとも１つの信号レベルを感知することによって、該ＤＣ電力が該ワイヤ対に最初に結合された後に障害状態を識別するように結合されている、コントローラと、
該コントローラによって制御される、該第一ワイヤと直列の少なくとも第一スイッチと
を含み、
該コントローラは、障害状態が検出されたときに該第一スイッチを開く、ＰｏＤＬシステム。
前記コントローラによって制御される、前記第二ワイヤに直列な第二スイッチをさらに含み、前記コントローラは、前記障害状態が検出されたときには該第二スイッチをも開く、請求項１に記載のシステム。
前記障害状態は、グラウンドに対する前記第一ワイヤまたは前記第二ワイヤのショート、外部バッテリー電圧に対する前記第一ワイヤまたは前記第二ワイヤのショート、または前記第一ワイヤと前記第二ワイヤとの間でのショートのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のシステム。
前記コントローラは、前記第一ワイヤまたは第二ワイヤのうちの少なくとも１つの電圧を検出し、該電圧を許容範囲の電圧と比較することによって前記障害状態が存在するかどうかを決定する、請求項１に記載のシステム。
前記コントローラは、前記第一ワイヤまたは第二ワイヤのうちの少なくとも１つを通る電流を検出し、該電流を閾値電流レベルと比較することによって前記障害状態が存在するかどうかを決定する、請求項１に記載のシステム。
前記第一スイッチは、ＭＯＳＦＥＴを含み、該ＭＯＳＦＥＴは、該ＭＯＳＦＥＴのボディダイオードに異極性において接続されているダイオードに直列で接続されている、請求項１に記載のシステム。
前記コントローラによって制御される、前記第二ワイヤに直列な第二スイッチをさらに含み、該コントローラは、前記障害状態が検出されたときには該第二スイッチをも開き、
該第一スイッチおよび該第二スイッチはそれぞれ、対向するボディダイオードを有する連続した直列に接続されるＭＯＳＦＥＴを含む、請求項１に記載のシステム。
前記ワイヤ対にわたる電圧が所定の閾値電圧を超えるとき、前記コントローラは、前記第一スイッチを開くように構成されている、請求項１に記載のシステム。
前記ワイヤ対にわたる電圧が所定の閾値電圧を下回るとき、前記コントローラは、前記第一スイッチを開くように構成されている、請求項１に記載のシステム。
前記第一ワイヤ上の電圧が所定の閾値電圧を下回るとき、前記コントローラは、前記第一スイッチを開くように構成されている、請求項１に記載のシステム。
前記第一ワイヤ上の電圧が所定の閾値電圧を上回るとき、前記コントローラは、前記第一スイッチを開くように構成されている、請求項１に記載のシステム。
前記第二ワイヤ上の電圧が所定の閾値電圧を下回るとき、前記コントローラは、前記第一スイッチを開くように構成されている、請求項１に記載のシステム。
前記第二ワイヤ上の電圧が所定の閾値電圧を上回るとき、前記コントローラは、前記第一スイッチを開くように構成されている、請求項１に記載のシステム。
前記ワイヤ対は、前記ＰＳＥと前記ＰＤとの間の唯一のＤＣ導電性パスである、請求項１に記載のシステム。
前記ＰＳＥは、
ＤＣ電圧ソースと、
変圧器から隔離されたＤＣ／ＤＣコンバーターであって、該ＤＣ／ＤＣコンバーターは、前記ＰＤおよび前記第一スイッチが、前記ＤＣ電圧ソースおよび前記ＤＣ／ＤＣコンバーターからＤＣ隔離されるように、前記ＰＤへの前記ＤＣ電力を発生させるための該ＤＣ電圧ソースに結合されている、ＤＣ／ＤＣコンバーターと
をさらに含む、請求項１に記載のシステム。