JP2020089070A - 受電装置および受電装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】線路にＡＣノイズが乗っても、給電装置が接続を検出することができる受電装置を提供することである。【解決手段】受電装置は、一対の線路を介して電力を受電する受電装置であって、前記一対の線路の電圧に応じて、前記一対の線路のインピーダンスの不平衡量を検出する検出手段（５０２）と、前記検出手段により検出された不平衡量を基に、前記一対の線路の間に流れる電流値を調整する調整手段（５０３）とを有する。【選択図】図５

Description

本発明は、受電装置および受電装置の制御方法に関する。

イーサネット（登録商標）ケーブル等の通信線路を通じて電力を供給するためのシステムとして、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格にて定められているＰＯＥ（Ｐｏｗｅｒ Ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）がある。特許文献１には、ＰＯＥ給電を行う給電装置および受電装置が開示されている。給電装置は、受電装置の接続を検出すると、受電装置に対して給電を行う。

特許文献２には、データ転送に使用されるケーブルの２ペア線を用いて遠隔給電を実現する給電システムが開示されている。給電システムは、極性の反転などの伝送線路の異常状態を検知して報知する。

特開２００８−１５４０６９号公報 特表２００８−５２９４６２号公報

通信線路にノイズが混入すると、給電装置は、受電装置の接続を検出できず、受電装置に対して給電することができない場合がある。その場合、受電装置は、起動することができない。

本発明の目的は、線路にＡＣノイズが乗っても、給電装置が接続を検出することができる受電装置を提供することである。

本発明の受電装置は、一対の線路を介して電力を受電する受電装置であって、前記一対の線路の電圧に応じて、前記一対の線路のインピーダンスの不平衡量を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された不平衡量を基に、前記一対の線路の間に流れる電流値を調整する調整手段とを有する。

本発明によれば、線路にＡＣノイズが乗っても、給電装置が接続を検出することができる。

給電システムの構成例を示す図である。 ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格の給電シーケンスを示す図である。 給電線路に混入するノイズを説明するための図である。 給電装置が検出フェーズで検出する検出電圧を示す波形図である。 受電装置の構成例を示す図である。 電力蓄積手段の構成例を示す図である。 認証抵抗調整手段の制御を説明するための図である。 不平衡検出手段の構成例を示す図である。 給電装置と受電装置の一部の構成例を示す図である。 給電システムの制御方法を示すシーケンス図である。

図１は、本発明の実施形態による給電システム１００の構成例を示す図である。給電システム１００は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格にて定められているＰＯＥ（Ｐｏｗｅｒ Ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）に準拠するシステムであり、給電装置１１０と受電装置１２０を有する。給電装置１１０は、ケーブル１３０を介して、受電装置１２０に対して、電力の供給および通信を行う。具体的には、給電装置１１０は、ケーブル１３０を介して、受電装置１２０に対して、電力を平衡線路によりファントム給電する。給電装置１１０は、ＰＳＥ（Ｐｏｗｅｒ Ｓｏｕｒｃｉｎｇ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）であり、例えば、ＰＯＥ対応ＨＵＢである。受電装置１２０は、ＰＤ（Ｐｏｗｅｒｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）であり、例えば、ネットワークカメラまたはＩＰ電話である。ケーブル１３０は、イーサネットケーブルである。

給電装置１１０は、給電線路１１９のソース側（電流吐き出し側）１１１と、シンク側（電流吸い込み側）１１２と、浮遊容量１１３，１１４と、ＡＣ電源１１５と、終端素子１１７と、検出器１１８と、給電線路１１９とを有する。ソース側１１１は、給電回路１１６を有する。給電装置１１０および受電装置１２０では、それぞれ、フレームグランド電位ＦＧと信号グランド電位ＳＧの端子は、筐体に対して、機械的に接触する。フレームグランド電位ＦＧは、筐体（シャシー）のグランド電位である。信号グランド電位ＳＧは、部品実装基板のグランド電位である。ＡＣ電源１１５は、商用のＡＣ１００Ｖである。

図２は、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格の給電シーケンスを示す図である。まず、給電フェーズでは、給電装置１１０は、受電装置１２０が接続されていない状態で、２．８〜１０Ｖの検出用電圧（電流は最大５ｍＡ）を所定の周期で出力する。受電装置１２０が給電装置１１０に接続されると、受電装置１２０内の２５ｋΩ（代表値）の認証抵抗に電流が流れる。給電装置１１０は、検出器１１８により、認証抵抗に応じた電圧を検出し、その電圧が閾値より高い場合には、給電装置１１０に受電装置１２０が接続されたと判断し、分類フェーズに移行する。

分類フェーズでは、給電装置１１０は、受電装置１２０に対して、１５．５〜２０．５Ｖの分類用電圧を出力する。すると、受電装置１２０内の分類抵抗に電流が流れる。給電装置１１０は、検出器１１８により、分類抵抗に応じた電圧を検出し、受電装置１２０の消費電力の分類を行う。

その後、給電フェーズでは、給電装置１１０は、受電装置１２０に対して、４４〜５７Ｖの電圧を給電する。受電装置１２０は、給電を受けて起動し、イーサネット通信を開始する。受電装置１２０は、１２．９５Ｗまでの電力消費が許可される。

給電装置１１０は、受電装置１２０に対して、信号線重畳型のＰＯＥ給電を行い、差動信号の平衡伝送を行う。給電装置１１０は、浮遊容量１１３および１１４を有する。浮遊容量１１３および１１４は、給電線路１１９とフレームグランド電位ＦＧのノード間の容量である。

ここで、浮遊容量１１３および１１４は、主に以下の２つの理由で、相互に容量値が異なる場合がある。第１に、フレームグランド電位ＦＧと信号グランド電位ＳＧの筺体に対する接触圧（例えば、ネジ締め付けトルク、圧入力、バネ応力等）による浮遊容量１１３および１１４の変化である。第２に、給電線路１１９のソース側１１１とシンク側１１２とにおける回路構成の違いによる給電回路（能動素子）１１６の有無による電流供給能力の違いである。

浮遊容量１１３および１１４の容量値が相互に異なると、給電線路１１９の平衡状態が乱れ、耐ノイズ性が低下して、給電装置１１０の内部にあるＡＣ電源１１５からの５０／６０ＨｚのＡＣノイズ（ＨＵＭノイズ）が混入する。また、受電装置１２０接続される外部機器（映像モニタ）に内蔵のＡＣ電源もＡＣノイズ混入のノイズ源となる。

図３は、給電線路１１９に混入するノイズを説明するための図である。インピーダンスＺ１は、図１のソース側１１１のインピーダンスである。インピーダンスＺ２は、図２のシンク側１１２のインピーダンスである。上記のように、浮遊容量１１３および１１４の容量値が相互に異なると、ソース側１１１のインピーダンスＺ１とシンク側１１２のインピーダンスＺ２が相互に異なる。

ＡＣノイズは、給電線路１１９に対して、コモンモードで印加される。このとき、２本の給電線路１１９のインピーダンスＺ１およびＺ２が異なると、個々の給電線路１１９がフレームグランド電位ＦＧに対して誘導する電圧に差異が生じ、その差分がノーマルモードノイズとして現れる。このようにして、給電線路１１９間の電圧（ノーマルモード）にＡＣノイズが混入する。給電線路１１９のインピーダンスＺ１およびＺ２が異なる要因は、浮遊容量１１３および１１４の容量値の差異、ソース側１１１とシンク側１１２における給電回路１１６の有無などである。

図４は、給電装置１１０が検出フェーズで検出する検出電圧を示す波形図である。給電線路１１９にＡＣノイズが混入すると、検出電圧に例えば振幅ｘｘＶｐｐの５０／６０ＨｚのＡＣノイズが重畳される。重畳されたＡＣノイズの負方向の振幅が大きくなると、受電装置１２０で発生する電圧（検出電圧）の最小値が閾値Ｖｔｈ以下の値となり、給電装置１１０は、受電装置１２０を検出することができない。そして、給電装置１１０は、リトライ検出フェーズを繰り返して、次フェーズに進めず、給電が開始されないために、受電装置１２０が起動できない課題がある。

以下、給電線路１１９の不平衡により、検出電圧にＡＣノイズが乗った場合でも、検出電圧が閾値Ｖｔｈを下回らないようにするための受電装置１２０を説明する。

図５は、本実施形態による受電装置１２０の構成例を示す図である。受電装置１２０は、電力蓄積部５０１と、不平衡検出部５０２と、ＰＯＥインタフェース回路５０４と、ＰＯＥ電源回路５０５と、コネクタ５０６と、トランス５０７と、トランシーバ５０８と、機器回路５０９とを有する。ＰＯＥインタフェース回路５０４は、認証抵抗調整部５０３を有する。

ＰＯＥインタフェース回路５０４は、図２に示すＰＯＥシーケンスを実現し、給電装置１１０からの給電電圧をＰＯＥ電源回路５０５に出力する。ＰＯＥ電源回路５０５は、ＰＯＥインタフェース回路５０４から給電電圧を入力し、ＤＣ／ＤＣコンバータ等で電圧を変換し、電圧の安定化を行い、受電装置１２０内の電源電圧Ｖｄｄを生成する。

受電装置１２０は、平衡給電線路としてのケーブル１３０を介して、給電装置１１０に接続される。給電装置１１０は、ケーブル１３０に対して、直流の給電電圧を印加し、その直流の給電電圧の上に通信のための差動信号を重畳する。コネクタ５０６は、ＬＡＮ用モジュラーコネクタであるＲＪ４５コネクタである。ケーブル１３０は、コネクタ５０６を介して、トランス５０７に接続される。

トランス５０７は、２つの１次側コイルと、２つの２次側コイルとを有する。一対の給電線路ＴａｐＰおよびＴａｐＮは、トランス５０７の２つの１次側コイルの中間タップに接続され、図示しない終端素子で終端がなされている。トランス５０７の２つの１次側コイルの中間タップは、ケーブル１３０から入力した２つの１次側コイルの電圧の直流成分を抽出する。そして、トランス５０７の２つの１次側コイルの中間タップは、その抽出した２つの直流成分の電圧を、一対の給電線路ＴａｐＰおよびＴａｐＮを介して、電力蓄積部５０１とＰＯＥインタフェース回路５０４と不平衡検出部５０２に出力する。トランス５０７の２つの２次側コイルは、ケーブル１３０から入力した２つの電圧の直流成分のない交流成分の差動信号をトランシーバ５０８に出力する。また、トランス５０７の２次側コイルは、トランシーバ５０８から入力した交流成分の差動信号を、ケーブル１３０の直流の給電電圧の上に重畳する。

トランシーバ５０８は、イーサネット物理層をサポートするデバイスである。機器回路５０９は、送信データの差動信号をトランシーバ５０８に送信する。トランシーバ５０８は、その受信した差動信号を基に、トランス５０７を介して、ケーブル１３０に差動信号を送信する。また、トランシーバ５０８は、ケーブル１３０からトランス５０７を介して、差動信号を受信し、その受信した差動信号を機器回路５０９に送信する。

機器回路５０９は、受電装置１２０の本体の回路であり、ＰＯＥ電源回路５０５から電源電圧Ｖｄｄの供給を受け、トランシーバ５０８を介して、データの差動信号を送受信し、所定の処理を行う。

図６は、図５の電力蓄積部５０１の構成例を示す図である。電力蓄積部５０１は、ダイオードブリッジ６０１と、容量６０２とを有する。ダイオードブリッジ６０１は、整流回路であり、給電線路ＴａｐＮおよびＴａｐＰの電圧の極性を一致させ、給電線路ＴａｐＮおよびＴａｐＰの電圧を整流する。容量６０２は、電荷を蓄積する容量であり、例えば、電気二重層容量である。ダイオードブリッジ６０１の入力端子は、給電線路ＴａｐＰおよびＴａｐＮに接続されている。給電装置１１０は、図２の検出フェーズでは、２．８〜１０Ｖの電圧および最大５ｍＡの電流を、図７（ａ）のように、周期的に供給する。ダイオードブリッジ６０１は、この電圧および電流を整流して、電気二重層容量６０２を充電する。電気二重層容量６０２は、充電電圧が電圧Ｖｄｄに達すると、その電圧Ｖｄｄを不平衡検出部５０２とＰＯＥインタフェース回路５０４へ供給する。電力蓄積部５０１は、一対の給電線路ＴａｐＮおよびＴａｐＰから入力する周期的または間欠的な電圧に基づく電力を受電し、その受電した電力を蓄積し、その蓄積した電力を不平衡検出部５０２とＰＯＥインタフェース回路５０４へ供給する。

図８は、図５の不平衡検出部５０２の構成例を示す図である。不平衡検出部５０２は、オペアンプ８０１と、抵抗８０４〜８１１と、整流回路８１２とを有する。抵抗８０４および８０５は、給電線路ＴａｐＮとフレームグランド電位ＦＧのノード間の電圧を分圧するための抵抗である。抵抗８０８および８０９は、給電線路ＴａｐＰとフレームグランド電位ＦＧのノード間の電圧を分圧するための抵抗である。

抵抗８０６，８０７とオペアンプ８０１は、反転増幅器を構成し、反転増幅器の反転入力端子には、抵抗８０４および８０５により分圧された電圧が入力される。抵抗８１０，８１１とオペアンプ８０１は、非反転増幅器を構成し、非反転増幅器の非反転入力端子には、抵抗８０８および８０９により分圧された電圧が入力される。

上記の反転増幅器と非反転増幅器により、オペアンプ８０１は、差動増幅器として動作し、ＴａｐＰ−ＦＧ間電圧とＴａｐＮ−ＦＧ間電圧との電位差に応じた電圧Ｗを整流回路８１２に出力する。差動増幅器は、給電線路ＴａｐＰおよびフレームグランド電位ＦＧのノードの間の電圧に基づく電圧と、給電線路ＴａｐＮおよびフレームグランド電位ＦＧのノードの間の電圧に基づく電圧との電位差を増幅する。

整流回路８１２は、オペアンプ８０１の出力電圧Ｗを全波整流し、平滑化し、正の直流電圧Ｖを認証抵抗調整部５０３に出力する。すなわち、不平衡検出部５０２は、ＴａｐＰ−ＦＧ間電圧とＴａｐＮ−ＦＧ間電圧との電位差に応じた正電圧Ｖを出力する。整流回路８１２は、ダイオードブリッジと容量により構成される。

以上のように、不平衡検出部５０２は、電力蓄積部５０１により蓄積された電力の供給を受け、給電線路ＴａｐＰおよびＴａｐＮの電圧に応じて、給電線路ＴａｐＰおよびＴａｐＮのインピーダンスの不平衡量に応じた正電圧Ｖを検出し、正電圧Ｖを出力する。具体的には、不平衡検出部５０２は、給電線路ＴａｐＰおよびフレームグランド電位ＦＧのノードの間の電圧と給電線路ＴａｐＮおよびフレームグランド電位ＦＧのノードの間の電圧との電位差に応じた正電圧Ｖを出力する。

図９は、給電装置１１０と受電装置１２０の一部の構成例を示す図である。受電装置１２０は、不平衡検出部５０２とＰＯＥインタフェース回路５０４を有する。ＰＯＥインタフェース回路５０４は、認証抵抗調整部５０３を有する。

認証抵抗調整部５０３は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）９１１と抵抗９１２を有する。ＦＥＴ９１１のゲートは、不平衡検出部５０２から出力される正電圧Ｖを入力する。ＦＥＴ９１１のドレインは、給電線路ＴａｐＰに接続される。ＦＥＴ９１１のソースは、給電線路ＴａｐＮに接続される。ＦＥＴ９１１のドレインとソースは、それぞれ、ダイオードブリッジ等の極性一致回路を介して、給電線路ＴａｐＰおよびＴａｐＮに接続してもよい。抵抗９１２は、ＦＥＴ９１１のゲートとソースとの間に接続されている。これは、ＦＥＴ９１１のゲートとソース間を同電位にするためである。

ＦＥＴ９１１では、不平衡量に応じた正電圧Ｖがゲート電圧として印可され、ドレイン−ソース間の電流が変化する。ＦＥＴ９１１は、デプレッション型であり、ゲート電圧が０Ｖのとき、ドレイン−ソース間にはドレイン遮断電流ＩＤＳＳで示される電流Ｉｓ０が流れる。ＦＥＴ９１１のドレイン−ソース間電圧は、電流Ｉｓ０で決定される電圧となる。ＦＥＴ９１１は、ゲート電圧が大（正極性）のとき、ドレイン−ソース間電流が大となる特性を有する。

よって、平衡状態では、正電圧Ｖはゼロであるので、ＦＥＴ９１１のドレイン−ソース間電流はＩｓ０となる。これに対し、不平衡状態では、不平衡に応じた正電圧ＶがＦＥＴ９１１のゲートに印加され、ＦＥＴ９１１のドレイン−ソース間電流は、電流Ｉｓ１になる。電流Ｉｓ１は、電流Ｉｓ０より大きい。

認証抵抗調整部５０３は、不平衡検出部５０２から出力される正電圧Ｖを基に、一対の給電線路ＴａｐＰおよびＴａｐＮの間に流れる電流値を調整する。具体的には、認証抵抗調整部５０３は、不平衡検出部５０２から出力される正電圧Ｖを基に、一対の給電線路ＴａｐＰおよびＴａｐＮの間の抵抗値を調整する。

給電装置１１０は、インタフェース回路９０１を有する。インタフェース回路９０１は、給電回路１１６と、検出器１１８と、センス抵抗９０２とを有する。検出器１１８の入力端子は、それぞれ、給電線路ＴａｐＰおよびＴａｐＮに接続されている。説明の簡素化のため、給電線路ＴａｐＰおよびＴａｐＮ間に存在する直列抵抗および浮遊容量などの素子は省略している。

検出器１１８は、給電線路ＴａｐＰおよびＴａｐＮ間の電圧と流れる電流を検出する。給電回路１１６は、検出用電圧Ｖｓを出力する。センス抵抗９０２は抵抗値Ｒｓを有し、センス抵抗９０２には電流Ｉｓが流れ、電位差Ｖｉｃが生じる。検出器１１８は、電位差Ｖｉｃを検出する。

電流Ｉｓおよび認証抵抗値Ｒｓｇｎは、それぞれ、次式で表される。
Ｉｓ＝Ｖｉｃ／Ｒｓ
Ｒｓｇｎ＝Ｖｓ／Ｉｓ

認証抵抗値Ｒｓｇｎが所定の範囲（２３．７５ｋΩ〜２６．２５ｋΩ）に入るように、検出用電圧と電流が規定され、電流規定値に対応する閾値Ｖｔｈが設定されている。電位差Ｖｉｃと閾値Ｖｔｈとを比較し、Ｖｉｃ≧Ｖｔｈであるとき、給電装置１１０は、受電装置１２０が接続されていることを検出する。平衡状態では、ＦＥＴ９１１およびセンス抵抗９０２に電流Ｉｓ０が流れ、検出器１１８は電圧Ｖｉｃ０を検出する。Ｖｉｃ０＞Ｖｔｈであるように、閾値Ｖｔｈが設定される。

図１０は、本実施形態による給電システム１００の制御方法を示すシーケンス図であり、検出フェーズと分類フェーズと給電フェーズの処理を示す。給電装置１１０の給電線路１１９のインピーダンスＺ１およびＺ２と、ケーブル１３０の線路インピーダンスは、不平衡である。受電装置１２０がケーブル１３０に接続される前の状態では、給電装置１１０は、検出フェーズである。

ステップＳ１００１では、給電装置１１０は、検出用電圧を周期的に送出する。ステップＳ１００２では、受電装置１２０は、ケーブル１３０を介して、給電装置１１０に接続される。ステップＳ１００３では、電力蓄積部５０１では、ダイオードブリッジ６０１は、電圧及び電流を整流して、電気二重層容量６０２を充電する。電気二重層容量６０２は、充電電圧が電圧Ｖｄｄに達すると、電圧Ｖｄｄを不平衡検出部５０２およびＰＯＥインタフェース回路５０４へ供給する。

ここで、電気二重層容量６０２に蓄積される電力について説明する。近年、半導体デバイスの消費電力は微小になってきている。例えば、ＳＵＩＣＡ（登録商標）は、改札ゲートを通過する１秒足らずの時間で、電磁的に充電された電力で、マイコン動作やシステム認証などをまかなう。よって、電気二重層容量６０２に蓄積された電力で、不平衡検出部５０２およびＰＯＥインタフェース回路５０４を動作させることは容易である。

ステップＳ１００４では、不平衡検出部５０２は、電圧Ｖｄｄが供給されると、オペアンプ８０１が差動増幅器として動作し、ＴａｐＰ−ＦＧ間電圧とＴａｐＮ−ＦＧ間電圧との電位差に応じた電圧Ｗを出力する。

ここで、下記の３点が成立する。第１に、インピーダンスは、直流抵抗＋交流抵抗で示され、「Ｒ＋１／２πｆＣ＋２πｆＬ」となる。ここで、Ｒは直流抵抗［Ω］であり、ｆは周波数［Ｈｚ］であり、Ｃは静電容量［Ｆ］であり、Ｌはインダクタンス［Ｈ］である。

第２に、混入するＡＣノイズは主にコモンモードであり、ノイズ源から給電線路１１９を通りフレームグランド電位ＦＧへ流れるノイズ電流は等しい。したがって、ノイズを含んだ場合であっても、給電線路ＴａｐＰおよびＴａｐＮに流れる電流は等しい。

第３に、ＴａｐＰ−ＴａｐＮ間が平衡状態のときには、ＴａｐＰ−ＦＧ間のインピーダンスとＴａｐＮ−ＦＧ間のインピーダンスとが等しくなる。

以上より、ＴａｐＰ−ＴａｐＮ間が平衡状態のときには、ノイズ電流とインピーダンス（≒抵抗）の積が電圧として検出され、｜ＴａｐＰ−ＦＧ間電圧｜＝｜ＴａｐＮ−ＦＧ間電圧｜となる。これに対し、ＴａｐＰ−ＴａｐＮ間が不平衡状態のときには、｜ＴａｐＰ−ＦＧ間電圧｜≠｜ＴａｐＮ−ＦＧ間電圧｜となる。絶対値とした理由は、給電の極性を考慮したためである。給電線路ＴａｐＰとＴａｐＮは、給電装置１１０から受電装置１２０へ出力される電流の往路と復路であるので、ＴａｐＰ−ＦＧ間電圧とＴａｐＮ−ＦＧ間電圧との極性は逆になっている。

給電線路ＴａｐＰとＴａｐＮとの間が平衡状態である場合、｜ＴａｐＰ−ＦＧ間電圧｜＝｜ＴａｐＮ−ＦＧ間電圧｜であり、差動増幅器としてのオペアンプ８０１の出力電圧Ｗは０Ｖとなる。

給電線路１１９の浮遊容量１１３および１１４などの差異により、｜ＴａｐＰ−ＦＧ間電圧｜＞｜ＴａｐＮ−ＦＧ間電圧｜となったときは、オペアンプ８０１の出力電圧Ｗが正電圧になる。また、｜ＴａｐＰ−ＦＧ間電圧｜＜｜ＴａｐＮ−ＦＧ間電圧｜となったときは、オペアンプ８０１の出力電圧Ｗが負電圧になる。

次に、ステップＳ１００５では、整流回路８１２は、オペアンプ８０１の出力電圧Ｗを整流し、平滑化し、正の直流電圧Ｖを出力する。ＦＥＴ９１１のゲートは、正の直流電圧Ｖを入力する。ＦＥＴ９１１は、正極性の直流電圧Ｖがゲートに印加されるので、特性に基づき、ドレイン−ソース間電流が増大し、電流Ｉｓ１が流れる。これにより、認証抵抗調整部５０３は、認証抵抗値Ｒｓｇｎを調整したことになる。給電装置１１０のインタフェース回路９０１では、電流Ｉｓ１がセンス抵抗９０２に流れ、検出器１１８は、電流Ｉｓ１による電位差（センス電圧）Ｖｉｃ１を検出する。電流Ｉｓが増大しているため、電位差Ｖｉｃが増大している。電位差Ｖｉｃ１は、電位差Ｖｉｃ０より高い。よって、電位差Ｖｉｃ１は、閾値Ｖｔｈより高くなる。

以上のようにして、給電線路１１９が不平衡状態のとき、認証抵抗調整部５０３は、不平衡量を示す直流電圧Ｖに応じて、認証抵抗値Ｒｓｇｎを調整する。認証抵抗値Ｒｓｇｎの調整範囲は、１９ｋΩ〜２６．５ｋΩの規格値である。認証抵抗調整部５０３は、センス抵抗９０２で検出されるセンス電圧Ｖｉｃが閾値Ｖｔｈより高くなる方向に増大する。これにより、図７（ｂ）に示すように、給電線路１１９間に閾値Ｖｔｈを下回る方向のノイズが混入した場合に、認証抵抗調整部５０３は、センス電圧Ｖｉｃが閾値Ｖｔｈより高くなる方向にセンス電圧Ｖｉｃを増大させ、閾値マージンを確保することができる。ステップＳ１００６では、センス電圧Ｖｉｃ１が閾値Ｖｔｈより高くなる。

ステップＳ１００６では、給電装置１１０は、センス電圧Ｖｉｃ１が閾値Ｖｔｈより高いと判断し、受電装置１２０が給電装置１１０に接続されたことを検出し、分類フェーズに移行し、ステップＳ１００８に進む。

ステップＳ１００８では、給電装置１１０は、分類用電圧を送出する。ステップＳ１００９では、受電装置１２０のＰＯＥインタフェース回路５０４に内蔵の分類抵抗に分類用電圧が通電され、所定の電圧が発生する。ステップＳ１０１０では、給電装置１１０は、受電装置１２０の分類抵抗により発生した電圧を検出し、受電装置１２０の消費電力を分類し、給電フェーズに移行し、ステップＳ１０１１に進む。

ステップＳ１０１１では、給電装置１１０は、ケーブル１３０を介して、受電装置１２０の給電線路間に約４８Ｖの電圧を送出し、ＰＯＥ給電を開始する。ステップＳ１０１２では、受電装置１２０は、ＰＯＥ給電を受け、一対の給電線路ＴａｐＰおよびＴａｐＮに電力を出力する。ＰＯＥインタフェース回路５０４は、内蔵の給電スイッチをオンにし、給電線路ＴａｐＰおよびＴａｐＮの電力をＰＯＥ電源回路５０５に出力する。ＰＯＥ電源回路５０５は、給電線路ＴａｐＰ，ＴａｐＮとＰＯＥインタフェース回路５０４を介して電力を受電し、電圧変換および安定化を行い、機器回路５０９に電源電圧を供給し、受電装置１２０が起動する。その後、ステップＳ１０１３では、給電装置１２０と受電装置１２０は、通信を開始する。

以上のように、不平衡検出部５０２は、給電装置１１０の検出フェーズにおける検出用電圧を基に、給電線路１１９の不平衡量に応じた直流電圧Ｖを検出する。認証抵抗調整部５０３は、直流電圧Ｖに応じて、給電線路ＴａｐＰおよびＴａｐＮ間を流れる電流Ｉｓ１を増大させ、センス電圧Ｖｉｃが閾値Ｖｔｈより高くなる方向に、センス電圧Ｖｉｃを増大させる。給電装置１１０は、センス電圧Ｖｉｃが閾値Ｖｔｈより高くなるので、受電装置１２０の接続を検出することができる。また、給電線路１１９が不平衡である場合、受電装置１２０がセンス電圧Ｖｉｃを制御することができるので、既設の給電装置１１０やその接地状態など、ネットワーク設備を交換することなく、接続性の向上した給電システム１００を構築可能である。

なお、認証抵抗調整部５０３は、ＦＥＴ９１１を用いたが、これに限定せずに、バイポーラトランジスタを用いてもよい。また、ＦＥＴ９１１は、デバイス単体ではなく、電子負荷の構造としてもよい。

また、認証抵抗調整部５０３は、不平衡量を示す直流電圧Ｖに応じて、認証抵抗を流れる電流Ｉｓを増大したが、電圧により抵抗を可変な素子により、認証抵抗の抵抗値を増大してもよい。例えば、認証抵抗調整部５０３は、アナログフォトカプラ（２次側がＣｄＳの構造）を用いて実現できる。また、認証抵抗調整部５０３は、複数の抵抗をスイッチ素子により切り替えることにより、認証抵抗値の値を変えるようにしてもよい。

また、不平衡検出部５０２は、抵抗８０４〜８１１とオペアンプ８０１を用いたが、その他のデバイスで実現しても、同様の効果を得ることができる。

また、電力蓄積部５０１と不平衡検出部５０２と認証抵抗調整部５０３の全てまたは一部は、同一の半導体基板上に形成することができる。この場合は、消費電力をより小さくできるという効果がある。

また、給電装置１１０と受電装置１２０は、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格にて定められているＰＯＥに準拠している例を説明したが、その規格の上位規格であるＩＥＥＥ８０２．３ａｔ規格によるＰＯＥ Ｐｌｕｓに準拠しているものでもよい。ＰＯＥ Ｐｌｕｓは、ＰＯＥに対して、受電装置１２０の検出フェーズのアルゴリズムが同じであるため、同様の効果を得ることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１１０ 給電装置、１２０ 受電装置、１３０ ケーブル、５０１ 電力蓄積部、５０２ 不平衡検出部、５０３ 認証抵抗調整部、５０４ ＰＯＥインタフェース回路、５０５ ＰＯＥ電源回路、５０６ コネクタ、５０７ トランス、５０８ トランシーバ、５０９ 機器回路

Claims (16)

1. 一対の線路を介して電力を受電する受電装置であって、
   前記一対の線路の電圧に応じて、前記一対の線路のインピーダンスの不平衡量を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された不平衡量を基に、前記一対の線路の間に流れる電流値を調整する調整手段と
   を有することを特徴とする受電装置。
2. 前記検出手段は、給電装置が前記受電装置の接続を検出するために前記一対の線路を介して出力した検出用電圧に応じて、前記一対の線路のインピーダンスの不平衡量を検出し、
   前記調整手段の調整の後、前記給電装置から前記一対の線路を介して電力を受電する電源手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の受電装置。
3. 入力した２つの電圧の直流成分を抽出し、前記抽出した２つの直流成分の電圧を前記一対の線路に出力する抽出手段をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載の受電装置。
4. 前記一対の線路の電圧に基づく電力を蓄積する蓄積手段をさらに有し、
   前記検出手段は、前記蓄積手段により蓄積された電力の供給を受け、前記不平衡量を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の受電装置。
5. 前記調整手段は、前記検出手段により検出された不平衡量を基に、前記一対の線路の間の抵抗値を調整することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の受電装置。
6. 前記一対の線路は、第１の線路と第２の線路を有し、
   前記検出手段は、前記第１の線路およびグランド電位のノードの間の電圧と前記第２の線路および前記グランド電位のノードの間の電圧との電位差に応じた電圧を出力し、
   前記調整手段は、前記検出手段により出力される電圧を基に、前記一対の線路の間に流れる電流値を調整することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の受電装置。
7. 前記検出手段は、
   前記第１の線路および前記グランド電位のノードの間の電圧に基づく電圧と、前記第２の線路および前記グランド電位のノードの間の電圧に基づく電圧との電位差を増幅する差動増幅手段と、
   前記差動増幅手段の出力電圧を整流する整流手段とを有することを特徴とする請求項６に記載の受電装置。
8. 前記調整手段は、
   ドレインが前記第１の線路に接続され、ソースが前記第２の線路に接続され、ゲートが前記検出手段により出力される電圧を入力する電界効果トランジスタと、
   前記電界効果トランジスタのゲートとソースとの間に接続される抵抗とを有することを特徴とする請求項６または７に記載の受電装置。
9. 前記蓄積手段は、前記一対の線路から入力する周期的または間欠的な電圧に基づく電力を蓄積することを特徴とする請求項４に記載の受電装置。
10. 前記蓄積手段は、整流回路と容量を有することを特徴とする請求項４または９に記載の受電装置。
11. 前記容量は、電気二重層容量であることを特徴とする請求項１０に記載の受電装置。
12. 前記抽出手段は、２つの１次側コイルの中間タップが前記一対の線路に接続されるトランスを有することを特徴とする請求項３に記載の受電装置。
13. 前記検出手段と前記調整手段と前記蓄積手段は、同一の半導体基板上に形成されていることを特徴とする請求項４、９〜１１のいずれか１項に記載の受電装置。
14. 前記受電装置は、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格のＰＯＥに準拠した受電装置であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の受電装置。
15. 前記受電装置は、ＩＥＥＥ８０２．３ａｔ規格のＰＯＥ Ｐｌｕｓに準拠した受電装置であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の受電装置。
16. 一対の線路を介して電力を受電する受電装置の制御方法であって、
    検出手段により、前記一対の線路の電圧に応じて、前記一対の線路のインピーダンスの不平衡量を検出するステップと、
    調整手段により、前記検出された不平衡量を基に、前記一対の線路の間に流れる電流値を調整するステップと
    を有することを特徴とする受電装置の制御方法。

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