JP3834217B2 - イーサネット給電方式および給電機能を有するｈｕｂおよび受電機能を有する端末ならびに給電装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イーサネットにおける端末への電力供給方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
イーサネットにおいて、接続されたイーサネット端末に必要な電力を、給電機能を有するＨＵＢ１から供給する方式として、イーサネット回線を使用して端末に電力を供給するファントム給電方式が用いられている。この給電方式に対応する端末は、ファントム給電に対応する構成を有することが必要である。
【０００３】
しかしながら、ファントム給電によって端末に必要な電力を常に供給している給電機能を有するＨＵＢのポートに、受電に対応していない従来の端末を接続すると、給電電力に耐えきれずに、受電に対応していない端末の回路を破損するおそれがある。
【０００４】
そこで、従来の技術にあっては、給電機能を有するＨＵＢのポートに端末を接続する場合、接続された端末がファントム受電可能な端末であるか否かを、給電開始前に判断する必要があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、イーサネット端末がファントム受電機能を有するか否かを事前に調べることなく、給電機能を有するＨＵＢのポートに端末を接続した時点で、ファントム給電による電力供給の可否を判断して、自動的に給電を可能とする給電機能を有するシステムおよびＨＵＢならびにイーサネット端末、給電装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
ファントム受電機能を有する端末を確認できない時は、給電機能を有するＨＵＢ１は低電力のみ供給する。給電機能を有するＨＵＢ１は、イーサネット端末から給電要求を受けたときに、要求に見合う電力を供給する方法とする。
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、ＨＵＢと、ＨＵＢのポートに接続されるイーサネット端末からなるイーサネット上で電力を供給するイーサネット給電方式において、ＨＵＢは、電源回路と、ポートに接続されたイーサネット端末との間で低電圧（低電力）で受電機能を有するか否かを問い合わせる機能と、イーサネット端末が受電機能を有するときに所定の高電圧（高電力）を供給する機能を有し、イーサネット端末は、ＨＵＢとの間で、低電圧で自己が受電機能を有することを通知する機能と、ＨＵＢから所定の電力の供給を受けたときに高電圧電源回路に電力を供給する機能を有する。
【０００８】
本発明は、上記イーサネット給電方式において、電力の供給をファントム給電方式によって行う。
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、上記イーサネット給電方式を実現する給電機能を有するＨＵＢにおいて、電源回路と、ポートに接続されたイーサネット端末がファントム給電による受電機能を有するか否かを低電圧（低電力）で問い合わせる機能と、イーサネット端末がファントム給電による受電機能を有するときに電源回路の出力を高電圧（高電力）にして供給する機能とを有する。さらに、ファントム給電中にイーサネット端末との間で定期的に給電情報を交換し、給電情報があるときにファントム給電を継続し、給電情報がないときに供給電圧（供給電力）を低電圧（低電力）とする機能を有する。
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、上記イーサネット給電方式を実現するイーサネット端末において、ＨＵＢからの低電圧でのファントム受電機能の有無に関する問い合わせに対してファントム受電機能を有する旨を回答する機能と、ＨＵＢからの給電電力を検出して給電電力を判定する機能と、給電電力が高電力であるときに大電力回路に高電力を供給する機能とを有することを特徴とする受電機能を有する。さらに、大電力回路からの高電力を下位のイーサネット端末に供給する機能を有する。
【００１１】
上記課題を解決するために本発明は、ＨＵＢと、ＨＵＢのポートに接続されるイーサネット端末からなるイーサネット上に電力を供給する給電装置が、ＨＵＢとイーサネット端末間に接続され、イーサネット端末に対して低電力でファントム受電機能を有するか否かを問い合わせる機能と、イーサネット端末がファントム受電機能を有するときに所定の電力を供給する機能を有する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１を用いて、本発明にかかるファントム給電を用いた給電システムの構成を説明する。
【００１３】
ファントム給電を用いた給電システムは、ポート毎の給電の可否を設定する給電スイッチとを備えたファントム給電機能を有するＨＵＢ１に、複数の端末３と、サーバ５を接続して構成される。端末３ａは受電機能を有する端末の例であり、端末３ｂは受電機能と下位に接続された端末への給電機能を有する端末であり、３ｃ，３ｄ，３ｅは、電源から電力の供給を受けて動作する端末である。
【００１４】
給電システムの電力供給側の各ポート毎の給電電力特性は、図２（Ａ）に示すように、▲１▼ケーブル接続前は低電圧（１．５から３．３Ｖ）で小（低）電力を供給する、▲２▼ケーブル接続後もネゴシエーションが行わる間は低電圧（１．５から３．３Ｖ）で小（低）電力を供給する、▲３▼ネゴシエーション後電力供給する場合には高電圧（４８Ｖ）で大（高）電力を供給するという特性である。ネゴシエーションの結果、端末に受電機能が備わっていない場合には、低電圧（低電力）でイーサネット通信を行う。
【００１５】
給電システムの受電側の電力特性は、図２（Ｂ１）に示すように、▲１▼ケーブル接続前は電力がない、▲２▼ケーブル接続後低電圧で小電力回路が動作可能となる、▲３▼ネゴシエーション中は低電圧で小電圧回路が動作し、▲４▼ネゴシーエーションの結果電力供給を受ける場合には、高電圧（高電力）で受電して低電圧の電力を受電装置に出力するという特性である。一方受電端末の電源供給コネクタの出力電圧特性は、図２（Ｂ２）に示すように、▲１▼電源供給コネクタへ下位の端末ケーブルが接続されてからＨＵＢとの間のネゴシエーションが終了するまでの間は、低電圧で低電力が供給され、▲２▼ネゴシエーションが終了して、電力供給を受けた時点から高電圧で高電力が供給される。
【００１６】
給電機能を有するＨＵＢ１の給電部分を主とした構成の概要を、図３を用いて説明する。給電機能を有するＨＵＢ１は、送信データ蓄積部１１１と、データ送受信回路１１２と、送受信インタフェース１１３ａと、パルストランス１１４ａと、コネクタ１１５ａと、送受信インタフェース１１３ｂと、パルストランス１１４ｂと、コネクタ１１５ｂと、データ受信回路１１６と、比較データ蓄積回路１１７と、比較回路１１８と、給電判定回路１２０と、電源回路１３と、可変電力回路１３１と、送受信データ制御回路１５とを有して構成される。
【００１７】
送信データ蓄積部１１１は、受電端末３の受電制御回路と通信するためのデータを蓄積する蓄積部である。
【００１８】
データ送受信回路１１２は、給電判定回路１２０から指示を受けて、送信データを送出する回路である。
【００１９】
送受信インタフェース１１３ａは、送受信データ制御回路１５とパルストランス１１４ａとの通信メディア変換回路である。
【００２０】
パルストランス１１４ａは、イーサネット通信データを送受信するパルストランスであり、ファントム給電方式で受電装置へ電力を送り出すための給電回路部である。
【００２１】
コネクタ１１５ａは、イーサネット通信および電力を給電するコネクタである。
【００２２】
送受信インタフェース１１３ｂは、送受信データ制御回路１５とパルストランス１１４ａとの通信メディア変換回路である。
【００２３】
パルストランス１１４ｂは、イーサネット通信データの送受信するパルストランスであり、給電機能は持っていない。
【００２４】
コネクタ１１５ｂは、イーサネット通信をするコネクタである。
【００２５】
データ受信回路１１６は、送受信インタフェース１１３ａからデータを受信し、給電情報を蓄積する回路である。
【００２６】
比較データ蓄積回路１１７は、データ受信回路１１６からの情報と比較判定するために必要な情報を格納するデータ蓄積回路である。
【００２７】
比較回路１１８は、データ受信回路１１６からの情報と比較データの値を比較する回路である。
【００２８】
給電判定回路１２０は、給電に必要な判定や動作をする回路である。
【００２９】
電源回路１３は、装置全体に供給する電源回路であり、装置内部電源と可変電力回路１３１に供給する。
【００３０】
可変電力回路１３１は、給電電力を調整するための回路である。
【００３１】
送受信データ制御回路１５は、送受信インタフェース１１３ａのデータと送受信インタフェース１１３ｂのデータ通信を制御する回路である。
【００３２】
次に、ファントム給電に対応した受電機能を有する端末３ａの構成を、図４を用いて受電ブロックを主として説明する。
【００３３】
受電機能を有する端末３ａは、小電力回路部３１ａと、大電力回路３３と、送受信データ制御回路３５と、主制御装置３７と、ＲＯＭ３９１と、ＲＡＭ３９２とを有して構成される。
【００３４】
小電力回路３１ａは、回線からの電力を、装置内の必要最小限の回路に電力供給するための電力回路であり、機器を電力供給装置に接続する際のネゴシエーション時には、この回路のみが働く。
【００３５】
大電力回路３３は、回線からの電力を回路全体に供給する電力回路である。
【００３６】
送受信データ制御回路３５は、主制御装置３７からのデータと送受信インタフェース３１３からのデータの通信を制御する制御回路である。
【００３７】
主制御装置３７は、装置全体を制御する装置である。
【００３８】
ＲＯＭ３９１は、主制御装置３７の動作に必要なデータを蓄積する記憶装置である。
【００３９】
ＲＡＭ３９２は、主制御装置３７の動作に必要なデータを保持する、書き換え可能な蓄積装置である。
【００４０】
小電力回路部３１ａは、送信データ蓄積部３１１と、データ送信回路３１２と、送受信インタフェース３１３と、トランス３１４と、コネクタ３１５と、データ受信回路３１６と、比較データ蓄積回路３１７と、比較回路３１８と、電圧検出回路３１９と、給電判定回路３２０と、電源スイッチ３２１と、小電力回路３２２と、コンデンサ３２３とを有して構成される。
【００４１】
送信データ蓄積部３１１は、給電装置とファントム給電開始前にネゴシエーションのために用いる通信用データを蓄積したデータ蓄積部である。
【００４２】
データ送信回路３１２は、ネゴシエーション時に給電判定回路３２０から指示を受けて、ネゴシエーション用送信データを送出する回路である。
【００４３】
送受信インタフェース３１３は、送受信データ制御回路３５とトランス３１４との通信メディア変換回路である。
【００４４】
トランス３１４は、イーサネット通信データを送受信するパルストランスであり、給電装置からファントム給電時に電力を取り出すための受電回路部として働く。
【００４５】
コネクタ３１５は、イーサネット通信および電力を受電するコネクタである。
【００４６】
データ受信回路３１６は、ネゴシエーション時に送受信インタフェース３１３からデータを受信し、給電情報を蓄積する手段である。
【００４７】
比較データ蓄積回路３１７は、ネゴシエーション時にデータ受信回路３１６からの情報と比較判定するために必要な情報を格納する、蓄積回路である。
【００４８】
比較回路３１８は、データ受信回路３１３からの給電情報と比較データ蓄積回路３１７からの比較データの値を比較する比較回路である。
【００４９】
電圧検出回路３１９は、受電電圧（受電電力）を検出し、その結果を給電判定回路３２０に通知する回路である。
【００５０】
給電判定回路３２０は、給電に必要な判定や動作をする回路である。
【００５１】
電源ＳＷ３２１は、給電判定回路３２０からの指示で、大電力回路３３に高電圧で高電力を供給制御するスイッチ回路である。
【００５２】
コンデンサ３２３は、電力変動吸収用コンデンサである。
【００５３】
次に、受電した電力を下位の機器に供給するようにしたファントム給電に対応した受電機能を有する端末３ｂの構成を、図５を用いて受電ブロックの小電力回路部３１ｂを主として説明する。
【００５４】
受電端末３ｂの小電力回路部３１ｂは、送信データ蓄積部３１１と、データ送信回路３１２と、送受信インタフェース３１３ａと、トランス３１４ａと、コネクタ３１５ａと、送受信インタフェース３１３ｂと、トランス３１４ｂと、コネクタ３１５ｂと、データ受信回路３１６と、比較データ蓄積回路３１７と、比較回路３１８と、電圧検出回路３１９と、給電判定回路３２０と、電源スイッチ３２１と、小電力回路３２２と、コンデンサ３２３とを有して構成される。さらに、この受電端末３は、大電力回路３３から出力する電源供給コネクタ３３１が設けられている。
【００５５】
データ送信回路３１２と、送受信インタフェース３１３ａ，３１３ｂと、データ受信回路３１６は、送受信データ制御回路３５に接続される。
【００５６】
小電力回路３１ｂは、回線からの電力を、装置内の必要最小限の回路に電力供給するための電力回路であり、機器を電力供給装置に接続する際のネゴシエーション時には、この回路のみが働く。
【００５７】
大電力回路３３は、回線から受電した電力を回路全体に供給する電力回路である。
【００５８】
送受信データ制御回路３５は、図示を省略した主制御装置からのデータと送受信インタフェース３１３ａ、３１３ｂからのデータの通信を制御する制御回路である。
【００５９】
送信データ蓄積部３１１は、給電装置とファントム給電開始前にネゴシエーションのために用いる通信用データを蓄積したデータ蓄積部である。
【００６０】
データ送信回路３１２は、ネゴシエーション時に給電判定回路３２０から指示を受けて、ネゴシエーション用送信データを送出する回路である。
【００６１】
送受信インタフェース３１３ａは、送受信データ制御回路３５とトランス３１４ａとの通信メディア変換回路である。
【００６２】
トランス３１４ａは、イーサネット通信データを送受信するパルストランスであり、給電装置からファントム給電時に電力を取り出すための受電回路部として働く。
【００６３】
コネクタ３１５ａは、イーサネット通信および電力を受電するコネクタである。
【００６４】
送受信インタフェース３１３ｂは、送受信データ制御回路３５とトランス３１４ｂの通信メディア変換回路である。
【００６５】
トランス３１４ｂは、イーサネット通信データを送受信するパルストランスであり、給電機能は持っていない。
【００６６】
コネクタ３１５ｂは、イーサネット通信用コネクタである。
【００６７】
データ受信回路３１６は、ネゴシエーション時に送受信インタフェース３１３ａからデータを受信し、給電情報を蓄積する手段である。
【００６８】
比較データ蓄積回路３１７は、ネゴシエーション時にデータ受信回路３１６からの情報と比較判定するために必要な情報を格納する、比較データ蓄積回路である。
【００６９】
比較回路３１８は、データ受信回路３１３からの給電情報と比較データ蓄積回路３１７からの比較データの値を比較する比較回路である。
【００７０】
電圧検出回路３１９は、受電電圧（受電電力）を検出し、その結果を給電判定回路３２０に通知する回路である。
【００７１】
給電判定回路３２０は、給電に必要な判定や動作をする回路である。
【００７２】
電源ＳＷ３２１は、給電判定回路３２０からの指示で、大電力回路３３に高電圧で高電力を供給制御するスイッチ回路である。
【００７３】
コンデンサ３２３は、電力変動吸収用コンデンサである。
【００７４】
電源供給コネクタ３３１は、受電した電力を、他の装置に供給するための電力供給コネクタである。
【００７５】
このようにして、ファントム給電によりイーサネットから電力を受電できる端末は、ＨＵＢに接続されるときに、低電圧でネゴシエーションを実施し、給電機能を有するＨＵＢであるときに、高電圧を受電して高電力の供給を受けることができる。
【００７６】
以下、図６を用いて、本発明にかかる給電システムにおける給電シーケンスを説明する。
１）給電機能を有するＨＵＢ１の出力ポートに端末のケーブルが接続される以前は、受電端末に電力は供給されない。
２）ケーブルが接続されると、給電機能を有するＨＵＢ１から低電圧の小電力が供給され、受電端末３は小電力回路３１がオンとなり小電力動作が可能となる。
３）受電端末は、給電機能を有するＨＵＢ１へ、受電端末があることを示す、《受電端末有り表示》を送出する。
４）給電機能を有するＨＵＢ１は、《受信機器有り表示》を受け取ると、受電端末が接続された確認として《受電端末確認》を送出する。
５）受電端末３は、《受電端末確認》を受け取ると、受電端末に必要な電力を供給する《大電力給電要求》を送出する。
６）給電機能を有するＨＵＢ１は、《大電力給電要求》を受け取ると、受電端末３に対して、電力供給可能であれば、《大電力給電確認》を送出する。
７）この後、受電端末３が大電力回路をオンにして、給電機能を有するＨＵＢ１から受電端末３に必要な電力を供給する。
８）受電端末３が大電力を受けることで、イーサネット通信機器としての動作が可能となる。
９）ケーブル接続中は、定期的に給電情報を交換することで、ケーブルの状態を判断する。
【００７７】
このような状態で通信中に機紐抜けがあった場合の動作を図７を用いて説明する。
１）大電力供給後は、イーサネット通信機器として動作する。
２）受電端末３と給電機能を有するＨＵＢ１間で、イーサネット通信を行いながら定期的に情報交換することで、ケーブルの状態を判断する。
３）機紐抜けが生じると、受電端末３は電力を失い動作停止する。
４）給電機能を有するＨＵＢ１は、機紐抜けが生じて、受電端末３から定期的な給電情報がこなくなり、情報交換が不成立となることで、ケーブルに異常をきたしたと判断する。
５）この後、このポートへの給電電力を小電力給電状態にすることで、安全性の向上と電力の浪費を押さえることができる。
【００７８】
以上の説明では、給電システムが給電機能を有するＨＵＢと受電端末で構成される例を説明したが、給電機能をＨＵＢから分離して給電装置とした例を、図８を用いて説明する。給電装置７は、送受信インタフェース７１３と、パルストランス７１４と、コネクタ７１５と、電源回路７５と、可変電力回路７３１と、主制御装置７７と、送受信データ制御回路７５と、ＲＯＭ７９１と、ＲＡＭ７５２とから構成される。
【００７９】
送受信インタフェース７１３は、送受信データ制御回路とトランスとの通信メディア変換回路である。
【００８０】
パルストランス７１４は、イーサネット通信データを送受信するパルストランスであり、受電端末に電力をファントム給電方式で供給するための給電回路部である。。
【００８１】
コネクタ７１５は、イーサネット通信および電力供給コネクタである。
【００８２】
電源回路７５は、装置全体に電力を供給する電源回路であり、装置内部電源および可変電力回路に供給する。
【００８３】
可変電力回路７３１は、供給電力を調整する回路である。
【００８４】
主制御装置７７は、装置全体を制御する回路である。
【００８５】
送受信データ制御回路７５は、主制御装置７７からのデータと送受信インタフェース７１３からのデータの通ウォンを制御する回路である。
【００８６】
ＲＯＭ７９１は、主制御装置７７の動作に必要なデータを蓄積する回路である。
【００８７】
ＲＡＭ７５２は、主制御装置７７の動作に必要なデータを保持する書き換え可能な蓄積装置である。
【００８８】
この給電装置７を用いた給電システムの構成の概要を、図９を用いて説明する。給電装置７は、給電機能を持たない通常のＨＵＢ１’と、受電機能を有する受電端末３ａ，３ｂとの間に接続され、前記の例と同様に、受電端末３ａ，３ｂにそれぞれ電力を供給する。受電端末３は下位に接続されたイーサネット端末４に電力を供給する。
【００８９】
【発明の効果】
上記のような構成を有する給電システムは、給電機能を有するＨＵＢ１と受電端末が接続された後に、最適な電力を供給するので、ＨＵＢ１の出力ポートのプラグ部分に触れても安全である。
【００９０】
ＨＵＢ１は、普段は微小電力で受電端末を待ち受けているので、受電機能を持たない端末を接続しても、回路を破損しない。
【００９１】
普段は微小電力で、受電端末に合わせた電力供給ができるので、電力の最適化が可能となる。（給電／受電端末の低消費電力化が可能となる。）
【００９２】
給電機能を有するＨＵＢ１は、受電端末がないと判断するときは、低電圧給電させる。受電端末であることを示す通信が確認できたときに高電圧給電する。通常動作中の給電機能を有するＨＵＢ１から最小限通信が可能な電力のみを供給することで、従来のイーサネット機器を接続しても、機器に影響無く動作させることができる。
【００９３】
受電機能を有するイーサネット端末は、低電圧給電時に、ファントム受電が可能である端末であることを示す通信を行い、ファントム受電可能端末が接続されたことを給電機能を有するＨＵＢ１に知らせ、ファントム受電可能端末があることを確認した給電機能を有するＨＵＢ１が低電圧給電から高電圧給電にすることで大電力動作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかる給電システムの構成の概要を説明する図
【図２】 本発明の給電システムでの給電の態様を説明する図
【図３】 本発明の給電システムを構成する給電機能を有するＨＵＢの構成の概要を説明する図
【図４】 本発明にかかる給電システムを構成する受電端末の構成の概要を説明する図
【図５】 本発明の給電システムを構成する受電端末の他の構成を説明する図
【図６】 本発明の給電システムにおける給電シーケンスを説明する図
【図７】 本発明にかかる給電システムにおける給電中に中継紐抜けがあった場合のシーケンスを説明する図
【図８】 本発明の給電システムを構成する給電装置の構成の概要を説明する図
【図９】 図８の給電装置を用いた給電システムの構成の概要を説明する図
【符号の説明】
１ 給電機能を有するＨＵＢ
１’ 給電機能を持たないＨＵＢ
１１１ 送信データ蓄積部
１１２ データ送信回路
１１３ 送受信インタフェース
１１４ パルストランス
１１５ コネクタ
１１６ データ受信回路
１１７ 比較データ蓄積回路
１１８ 比較回路
１２０ 給電判定回路
１３ 電源回路
１３１ 可変電力回路
１５ 送受信データ制御回路
３ａ，３ｂ 受電端末
３ｃ、３ｄ、３ｅ 受電機能を持たない端末
３１ 小電力回路部
３１１ 送信データ蓄積部
３１２ データ送信回路
３１３ 送受信インタフェース
３１４ パルストランス
３１５ コネクタ
３１６ データ受信回路
３１７ 比較データ蓄積回路
３１８ 比較回路
３１９ 電圧検出回路
３２０ 給電判定回路
３２１ 電源スイッチ
３２２ 小電力回路
３２３ コンデンサ
３３ 大電力回路
３３１ 電源供給コネクタ
３５ 送受信データ制御回路
３７ 主制御回路
３９１ ＲＯＭ
３９２ ＲＡＭ
５ サーバ
７ 給電装置
７１３ 送受信インタフェース
７１４ パルストランス
７１５ コネクタ
７３ 電源回路
７３１ 可変電力回路
７５ 送受信データ制御回路
７７ 主制御装置
７９１ ＲＯＭ
７９２ ＲＡＭ
【発明の属する技術分野】
本発明は、イーサネットにおける端末への電力供給方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
イーサネットにおいて、接続されたイーサネット端末に必要な電力を、給電機能を有するＨＵＢ１から供給する方式として、イーサネット回線を使用して端末に電力を供給するファントム給電方式が用いられている。この給電方式に対応する端末は、ファントム給電に対応する構成を有することが必要である。
【０００３】
しかしながら、ファントム給電によって端末に必要な電力を常に供給している給電機能を有するＨＵＢのポートに、受電に対応していない従来の端末を接続すると、給電電力に耐えきれずに、受電に対応していない端末の回路を破損するおそれがある。
【０００４】
そこで、従来の技術にあっては、給電機能を有するＨＵＢのポートに端末を接続する場合、接続された端末がファントム受電可能な端末であるか否かを、給電開始前に判断する必要があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、イーサネット端末がファントム受電機能を有するか否かを事前に調べることなく、給電機能を有するＨＵＢのポートに端末を接続した時点で、ファントム給電による電力供給の可否を判断して、自動的に給電を可能とする給電機能を有するシステムおよびＨＵＢならびにイーサネット端末、給電装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
ファントム受電機能を有する端末を確認できない時は、給電機能を有するＨＵＢ１は低電力のみ供給する。給電機能を有するＨＵＢ１は、イーサネット端末から給電要求を受けたときに、要求に見合う電力を供給する方法とする。
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、ＨＵＢと、ＨＵＢのポートに接続されるイーサネット端末からなるイーサネット上で電力を供給するイーサネット給電方式において、ＨＵＢは、電源回路と、ポートに接続されたイーサネット端末との間で低電圧（低電力）で受電機能を有するか否かを問い合わせる機能と、イーサネット端末が受電機能を有するときに所定の高電圧（高電力）を供給する機能を有し、イーサネット端末は、ＨＵＢとの間で、低電圧で自己が受電機能を有することを通知する機能と、ＨＵＢから所定の電力の供給を受けたときに高電圧電源回路に電力を供給する機能を有する。
【０００８】
本発明は、上記イーサネット給電方式において、電力の供給をファントム給電方式によって行う。
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、上記イーサネット給電方式を実現する給電機能を有するＨＵＢにおいて、電源回路と、ポートに接続されたイーサネット端末がファントム給電による受電機能を有するか否かを低電圧（低電力）で問い合わせる機能と、イーサネット端末がファントム給電による受電機能を有するときに電源回路の出力を高電圧（高電力）にして供給する機能とを有する。さらに、ファントム給電中にイーサネット端末との間で定期的に給電情報を交換し、給電情報があるときにファントム給電を継続し、給電情報がないときに供給電圧（供給電力）を低電圧（低電力）とする機能を有する。
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、上記イーサネット給電方式を実現するイーサネット端末において、ＨＵＢからの低電圧でのファントム受電機能の有無に関する問い合わせに対してファントム受電機能を有する旨を回答する機能と、ＨＵＢからの給電電力を検出して給電電力を判定する機能と、給電電力が高電力であるときに大電力回路に高電力を供給する機能とを有することを特徴とする受電機能を有する。さらに、大電力回路からの高電力を下位のイーサネット端末に供給する機能を有する。
【００１１】
上記課題を解決するために本発明は、ＨＵＢと、ＨＵＢのポートに接続されるイーサネット端末からなるイーサネット上に電力を供給する給電装置が、ＨＵＢとイーサネット端末間に接続され、イーサネット端末に対して低電力でファントム受電機能を有するか否かを問い合わせる機能と、イーサネット端末がファントム受電機能を有するときに所定の電力を供給する機能を有する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１を用いて、本発明にかかるファントム給電を用いた給電システムの構成を説明する。
【００１３】
ファントム給電を用いた給電システムは、ポート毎の給電の可否を設定する給電スイッチとを備えたファントム給電機能を有するＨＵＢ１に、複数の端末３と、サーバ５を接続して構成される。端末３ａは受電機能を有する端末の例であり、端末３ｂは受電機能と下位に接続された端末への給電機能を有する端末であり、３ｃ，３ｄ，３ｅは、電源から電力の供給を受けて動作する端末である。
【００１４】
給電システムの電力供給側の各ポート毎の給電電力特性は、図２（Ａ）に示すように、▲１▼ケーブル接続前は低電圧（１．５から３．３Ｖ）で小（低）電力を供給する、▲２▼ケーブル接続後もネゴシエーションが行わる間は低電圧（１．５から３．３Ｖ）で小（低）電力を供給する、▲３▼ネゴシエーション後電力供給する場合には高電圧（４８Ｖ）で大（高）電力を供給するという特性である。ネゴシエーションの結果、端末に受電機能が備わっていない場合には、低電圧（低電力）でイーサネット通信を行う。
【００１５】
給電システムの受電側の電力特性は、図２（Ｂ１）に示すように、▲１▼ケーブル接続前は電力がない、▲２▼ケーブル接続後低電圧で小電力回路が動作可能となる、▲３▼ネゴシエーション中は低電圧で小電圧回路が動作し、▲４▼ネゴシーエーションの結果電力供給を受ける場合には、高電圧（高電力）で受電して低電圧の電力を受電装置に出力するという特性である。一方受電端末の電源供給コネクタの出力電圧特性は、図２（Ｂ２）に示すように、▲１▼電源供給コネクタへ下位の端末ケーブルが接続されてからＨＵＢとの間のネゴシエーションが終了するまでの間は、低電圧で低電力が供給され、▲２▼ネゴシエーションが終了して、電力供給を受けた時点から高電圧で高電力が供給される。
【００１６】
給電機能を有するＨＵＢ１の給電部分を主とした構成の概要を、図３を用いて説明する。給電機能を有するＨＵＢ１は、送信データ蓄積部１１１と、データ送受信回路１１２と、送受信インタフェース１１３ａと、パルストランス１１４ａと、コネクタ１１５ａと、送受信インタフェース１１３ｂと、パルストランス１１４ｂと、コネクタ１１５ｂと、データ受信回路１１６と、比較データ蓄積回路１１７と、比較回路１１８と、給電判定回路１２０と、電源回路１３と、可変電力回路１３１と、送受信データ制御回路１５とを有して構成される。
【００１７】
送信データ蓄積部１１１は、受電端末３の受電制御回路と通信するためのデータを蓄積する蓄積部である。
【００１８】
データ送受信回路１１２は、給電判定回路１２０から指示を受けて、送信データを送出する回路である。
【００１９】
送受信インタフェース１１３ａは、送受信データ制御回路１５とパルストランス１１４ａとの通信メディア変換回路である。
【００２０】
パルストランス１１４ａは、イーサネット通信データを送受信するパルストランスであり、ファントム給電方式で受電装置へ電力を送り出すための給電回路部である。
【００２１】
コネクタ１１５ａは、イーサネット通信および電力を給電するコネクタである。
【００２２】
送受信インタフェース１１３ｂは、送受信データ制御回路１５とパルストランス１１４ａとの通信メディア変換回路である。
【００２３】
パルストランス１１４ｂは、イーサネット通信データの送受信するパルストランスであり、給電機能は持っていない。
【００２４】
コネクタ１１５ｂは、イーサネット通信をするコネクタである。
【００２５】
データ受信回路１１６は、送受信インタフェース１１３ａからデータを受信し、給電情報を蓄積する回路である。
【００２６】
比較データ蓄積回路１１７は、データ受信回路１１６からの情報と比較判定するために必要な情報を格納するデータ蓄積回路である。
【００２７】
比較回路１１８は、データ受信回路１１６からの情報と比較データの値を比較する回路である。
【００２８】
給電判定回路１２０は、給電に必要な判定や動作をする回路である。
【００２９】
電源回路１３は、装置全体に供給する電源回路であり、装置内部電源と可変電力回路１３１に供給する。
【００３０】
可変電力回路１３１は、給電電力を調整するための回路である。
【００３１】
送受信データ制御回路１５は、送受信インタフェース１１３ａのデータと送受信インタフェース１１３ｂのデータ通信を制御する回路である。
【００３２】
次に、ファントム給電に対応した受電機能を有する端末３ａの構成を、図４を用いて受電ブロックを主として説明する。
【００３３】
受電機能を有する端末３ａは、小電力回路部３１ａと、大電力回路３３と、送受信データ制御回路３５と、主制御装置３７と、ＲＯＭ３９１と、ＲＡＭ３９２とを有して構成される。
【００３４】
小電力回路３１ａは、回線からの電力を、装置内の必要最小限の回路に電力供給するための電力回路であり、機器を電力供給装置に接続する際のネゴシエーション時には、この回路のみが働く。
【００３５】
大電力回路３３は、回線からの電力を回路全体に供給する電力回路である。
【００３６】
送受信データ制御回路３５は、主制御装置３７からのデータと送受信インタフェース３１３からのデータの通信を制御する制御回路である。
【００３７】
主制御装置３７は、装置全体を制御する装置である。
【００３８】
ＲＯＭ３９１は、主制御装置３７の動作に必要なデータを蓄積する記憶装置である。
【００３９】
ＲＡＭ３９２は、主制御装置３７の動作に必要なデータを保持する、書き換え可能な蓄積装置である。
【００４０】
小電力回路部３１ａは、送信データ蓄積部３１１と、データ送信回路３１２と、送受信インタフェース３１３と、トランス３１４と、コネクタ３１５と、データ受信回路３１６と、比較データ蓄積回路３１７と、比較回路３１８と、電圧検出回路３１９と、給電判定回路３２０と、電源スイッチ３２１と、小電力回路３２２と、コンデンサ３２３とを有して構成される。
【００４１】
送信データ蓄積部３１１は、給電装置とファントム給電開始前にネゴシエーションのために用いる通信用データを蓄積したデータ蓄積部である。
【００４２】
データ送信回路３１２は、ネゴシエーション時に給電判定回路３２０から指示を受けて、ネゴシエーション用送信データを送出する回路である。
【００４３】
送受信インタフェース３１３は、送受信データ制御回路３５とトランス３１４との通信メディア変換回路である。
【００４４】
トランス３１４は、イーサネット通信データを送受信するパルストランスであり、給電装置からファントム給電時に電力を取り出すための受電回路部として働く。
【００４５】
コネクタ３１５は、イーサネット通信および電力を受電するコネクタである。
【００４６】
データ受信回路３１６は、ネゴシエーション時に送受信インタフェース３１３からデータを受信し、給電情報を蓄積する手段である。
【００４７】
比較データ蓄積回路３１７は、ネゴシエーション時にデータ受信回路３１６からの情報と比較判定するために必要な情報を格納する、蓄積回路である。
【００４８】
比較回路３１８は、データ受信回路３１３からの給電情報と比較データ蓄積回路３１７からの比較データの値を比較する比較回路である。
【００４９】
電圧検出回路３１９は、受電電圧（受電電力）を検出し、その結果を給電判定回路３２０に通知する回路である。
【００５０】
給電判定回路３２０は、給電に必要な判定や動作をする回路である。
【００５１】
電源ＳＷ３２１は、給電判定回路３２０からの指示で、大電力回路３３に高電圧で高電力を供給制御するスイッチ回路である。
【００５２】
コンデンサ３２３は、電力変動吸収用コンデンサである。
【００５３】
次に、受電した電力を下位の機器に供給するようにしたファントム給電に対応した受電機能を有する端末３ｂの構成を、図５を用いて受電ブロックの小電力回路部３１ｂを主として説明する。
【００５４】
受電端末３ｂの小電力回路部３１ｂは、送信データ蓄積部３１１と、データ送信回路３１２と、送受信インタフェース３１３ａと、トランス３１４ａと、コネクタ３１５ａと、送受信インタフェース３１３ｂと、トランス３１４ｂと、コネクタ３１５ｂと、データ受信回路３１６と、比較データ蓄積回路３１７と、比較回路３１８と、電圧検出回路３１９と、給電判定回路３２０と、電源スイッチ３２１と、小電力回路３２２と、コンデンサ３２３とを有して構成される。さらに、この受電端末３は、大電力回路３３から出力する電源供給コネクタ３３１が設けられている。
【００５５】
データ送信回路３１２と、送受信インタフェース３１３ａ，３１３ｂと、データ受信回路３１６は、送受信データ制御回路３５に接続される。
【００５６】
小電力回路３１ｂは、回線からの電力を、装置内の必要最小限の回路に電力供給するための電力回路であり、機器を電力供給装置に接続する際のネゴシエーション時には、この回路のみが働く。
【００５７】
大電力回路３３は、回線から受電した電力を回路全体に供給する電力回路である。
【００５８】
送受信データ制御回路３５は、図示を省略した主制御装置からのデータと送受信インタフェース３１３ａ、３１３ｂからのデータの通信を制御する制御回路である。
【００５９】
送信データ蓄積部３１１は、給電装置とファントム給電開始前にネゴシエーションのために用いる通信用データを蓄積したデータ蓄積部である。
【００６０】
データ送信回路３１２は、ネゴシエーション時に給電判定回路３２０から指示を受けて、ネゴシエーション用送信データを送出する回路である。
【００６１】
送受信インタフェース３１３ａは、送受信データ制御回路３５とトランス３１４ａとの通信メディア変換回路である。
【００６２】
トランス３１４ａは、イーサネット通信データを送受信するパルストランスであり、給電装置からファントム給電時に電力を取り出すための受電回路部として働く。
【００６３】
コネクタ３１５ａは、イーサネット通信および電力を受電するコネクタである。
【００６４】
送受信インタフェース３１３ｂは、送受信データ制御回路３５とトランス３１４ｂの通信メディア変換回路である。
【００６５】
トランス３１４ｂは、イーサネット通信データを送受信するパルストランスであり、給電機能は持っていない。
【００６６】
コネクタ３１５ｂは、イーサネット通信用コネクタである。
【００６７】
データ受信回路３１６は、ネゴシエーション時に送受信インタフェース３１３ａからデータを受信し、給電情報を蓄積する手段である。
【００６８】
比較データ蓄積回路３１７は、ネゴシエーション時にデータ受信回路３１６からの情報と比較判定するために必要な情報を格納する、比較データ蓄積回路である。
【００６９】
比較回路３１８は、データ受信回路３１３からの給電情報と比較データ蓄積回路３１７からの比較データの値を比較する比較回路である。
【００７０】
電圧検出回路３１９は、受電電圧（受電電力）を検出し、その結果を給電判定回路３２０に通知する回路である。
【００７１】
給電判定回路３２０は、給電に必要な判定や動作をする回路である。
【００７２】
電源ＳＷ３２１は、給電判定回路３２０からの指示で、大電力回路３３に高電圧で高電力を供給制御するスイッチ回路である。
【００７３】
コンデンサ３２３は、電力変動吸収用コンデンサである。
【００７４】
電源供給コネクタ３３１は、受電した電力を、他の装置に供給するための電力供給コネクタである。
【００７５】
このようにして、ファントム給電によりイーサネットから電力を受電できる端末は、ＨＵＢに接続されるときに、低電圧でネゴシエーションを実施し、給電機能を有するＨＵＢであるときに、高電圧を受電して高電力の供給を受けることができる。
【００７６】
以下、図６を用いて、本発明にかかる給電システムにおける給電シーケンスを説明する。
１）給電機能を有するＨＵＢ１の出力ポートに端末のケーブルが接続される以前は、受電端末に電力は供給されない。
２）ケーブルが接続されると、給電機能を有するＨＵＢ１から低電圧の小電力が供給され、受電端末３は小電力回路３１がオンとなり小電力動作が可能となる。
３）受電端末は、給電機能を有するＨＵＢ１へ、受電端末があることを示す、《受電端末有り表示》を送出する。
４）給電機能を有するＨＵＢ１は、《受信機器有り表示》を受け取ると、受電端末が接続された確認として《受電端末確認》を送出する。
５）受電端末３は、《受電端末確認》を受け取ると、受電端末に必要な電力を供給する《大電力給電要求》を送出する。
６）給電機能を有するＨＵＢ１は、《大電力給電要求》を受け取ると、受電端末３に対して、電力供給可能であれば、《大電力給電確認》を送出する。
７）この後、受電端末３が大電力回路をオンにして、給電機能を有するＨＵＢ１から受電端末３に必要な電力を供給する。
８）受電端末３が大電力を受けることで、イーサネット通信機器としての動作が可能となる。
９）ケーブル接続中は、定期的に給電情報を交換することで、ケーブルの状態を判断する。
【００７７】
このような状態で通信中に機紐抜けがあった場合の動作を図７を用いて説明する。
１）大電力供給後は、イーサネット通信機器として動作する。
２）受電端末３と給電機能を有するＨＵＢ１間で、イーサネット通信を行いながら定期的に情報交換することで、ケーブルの状態を判断する。
３）機紐抜けが生じると、受電端末３は電力を失い動作停止する。
４）給電機能を有するＨＵＢ１は、機紐抜けが生じて、受電端末３から定期的な給電情報がこなくなり、情報交換が不成立となることで、ケーブルに異常をきたしたと判断する。
５）この後、このポートへの給電電力を小電力給電状態にすることで、安全性の向上と電力の浪費を押さえることができる。
【００７８】
以上の説明では、給電システムが給電機能を有するＨＵＢと受電端末で構成される例を説明したが、給電機能をＨＵＢから分離して給電装置とした例を、図８を用いて説明する。給電装置７は、送受信インタフェース７１３と、パルストランス７１４と、コネクタ７１５と、電源回路７５と、可変電力回路７３１と、主制御装置７７と、送受信データ制御回路７５と、ＲＯＭ７９１と、ＲＡＭ７５２とから構成される。
【００７９】
送受信インタフェース７１３は、送受信データ制御回路とトランスとの通信メディア変換回路である。
【００８０】
パルストランス７１４は、イーサネット通信データを送受信するパルストランスであり、受電端末に電力をファントム給電方式で供給するための給電回路部である。。
【００８１】
コネクタ７１５は、イーサネット通信および電力供給コネクタである。
【００８２】
電源回路７５は、装置全体に電力を供給する電源回路であり、装置内部電源および可変電力回路に供給する。
【００８３】
可変電力回路７３１は、供給電力を調整する回路である。
【００８４】
主制御装置７７は、装置全体を制御する回路である。
【００８５】
送受信データ制御回路７５は、主制御装置７７からのデータと送受信インタフェース７１３からのデータの通ウォンを制御する回路である。
【００８６】
ＲＯＭ７９１は、主制御装置７７の動作に必要なデータを蓄積する回路である。
【００８７】
ＲＡＭ７５２は、主制御装置７７の動作に必要なデータを保持する書き換え可能な蓄積装置である。
【００８８】
この給電装置７を用いた給電システムの構成の概要を、図９を用いて説明する。給電装置７は、給電機能を持たない通常のＨＵＢ１’と、受電機能を有する受電端末３ａ，３ｂとの間に接続され、前記の例と同様に、受電端末３ａ，３ｂにそれぞれ電力を供給する。受電端末３は下位に接続されたイーサネット端末４に電力を供給する。
【００８９】
【発明の効果】
上記のような構成を有する給電システムは、給電機能を有するＨＵＢ１と受電端末が接続された後に、最適な電力を供給するので、ＨＵＢ１の出力ポートのプラグ部分に触れても安全である。
【００９０】
ＨＵＢ１は、普段は微小電力で受電端末を待ち受けているので、受電機能を持たない端末を接続しても、回路を破損しない。
【００９１】
普段は微小電力で、受電端末に合わせた電力供給ができるので、電力の最適化が可能となる。（給電／受電端末の低消費電力化が可能となる。）
【００９２】
給電機能を有するＨＵＢ１は、受電端末がないと判断するときは、低電圧給電させる。受電端末であることを示す通信が確認できたときに高電圧給電する。通常動作中の給電機能を有するＨＵＢ１から最小限通信が可能な電力のみを供給することで、従来のイーサネット機器を接続しても、機器に影響無く動作させることができる。
【００９３】
受電機能を有するイーサネット端末は、低電圧給電時に、ファントム受電が可能である端末であることを示す通信を行い、ファントム受電可能端末が接続されたことを給電機能を有するＨＵＢ１に知らせ、ファントム受電可能端末があることを確認した給電機能を有するＨＵＢ１が低電圧給電から高電圧給電にすることで大電力動作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかる給電システムの構成の概要を説明する図
【図２】 本発明の給電システムでの給電の態様を説明する図
【図３】 本発明の給電システムを構成する給電機能を有するＨＵＢの構成の概要を説明する図
【図４】 本発明にかかる給電システムを構成する受電端末の構成の概要を説明する図
【図５】 本発明の給電システムを構成する受電端末の他の構成を説明する図
【図６】 本発明の給電システムにおける給電シーケンスを説明する図
【図７】 本発明にかかる給電システムにおける給電中に中継紐抜けがあった場合のシーケンスを説明する図
【図８】 本発明の給電システムを構成する給電装置の構成の概要を説明する図
【図９】 図８の給電装置を用いた給電システムの構成の概要を説明する図
【符号の説明】
１ 給電機能を有するＨＵＢ
１’ 給電機能を持たないＨＵＢ
１１１ 送信データ蓄積部
１１２ データ送信回路
１１３ 送受信インタフェース
１１４ パルストランス
１１５ コネクタ
１１６ データ受信回路
１１７ 比較データ蓄積回路
１１８ 比較回路
１２０ 給電判定回路
１３ 電源回路
１３１ 可変電力回路
１５ 送受信データ制御回路
３ａ，３ｂ 受電端末
３ｃ、３ｄ、３ｅ 受電機能を持たない端末
３１ 小電力回路部
３１１ 送信データ蓄積部
３１２ データ送信回路
３１３ 送受信インタフェース
３１４ パルストランス
３１５ コネクタ
３１６ データ受信回路
３１７ 比較データ蓄積回路
３１８ 比較回路
３１９ 電圧検出回路
３２０ 給電判定回路
３２１ 電源スイッチ
３２２ 小電力回路
３２３ コンデンサ
３３ 大電力回路
３３１ 電源供給コネクタ
３５ 送受信データ制御回路
３７ 主制御回路
３９１ ＲＯＭ
３９２ ＲＡＭ
５ サーバ
７ 給電装置
７１３ 送受信インタフェース
７１４ パルストランス
７１５ コネクタ
７３ 電源回路
７３１ 可変電力回路
７５ 送受信データ制御回路
７７ 主制御装置
７９１ ＲＯＭ
７９２ ＲＡＭ
Claims (7)
- ＨＵＢと、ＨＵＢのポートに接続されるイーサネット（登録商標）端末からなるイーサネット上で電力を供給するイーサネット給電方式において、
ＨＵＢは、電源回路と、ポートに接続されたイーサネット端末との間で低電力で受電機能を有するか否かを問い合わせる機能と、イーサネット端末が受電機能を有するときに所定の高電力を供給する機能を有し、
イーサネット端末は、ＨＵＢとの間で、低電力で自己が受電機能を有することを通知する機能と、ＨＵＢから所定の電力の供給を受けたときに高電力電源回路に電力を供給する機能を有する
ことを特徴とするイーサネット給電方式。 - 電力の供給がファントム給電方式によって行われることを特徴とする請求項１に記載のイーサネット給電方式。
- 請求項１に記載されたイーサネット給電方式を実現する給電機能を有するＨＵＢにおいて、
電源回路と、
ポートに接続されたイーサネット端末がファントム給電による受電機能を有するか否かを低電力で問い合わせる機能と、
イーサネット端末がファントム給電による受電機能を有するときに電源回路の出力を高電力にして供給する機能と
を有することを特徴とする給電機能を有するＨＵＢ。 - ファントム給電中にイーサネット端末との間で定期的に給電情報を交換し、給電情報があるときにファントム給電を継続し、給電情報がないときに供給電力を低電力とする機能を有することを特徴とする請求項３に記載の給電機能を有するＨＵＢ。
- 請求項１に記載されたイーサネット給電方式を実現するイーサネット端末において、
ＨＵＢからの低電力でのファントム受電機能の有無に関する問い合わせに対してファントム受電機能を有する旨を回答する機能と、
ＨＵＢからの給電電力を検出して給電電力を判定する機能と、
給電電力が高電力であるときに高電力回路に高電力を供給する機能と
を有することを特徴とする受電機能を有するイーサネット端末。 - 大電力回路からの高電力を下位のイーサネット端末に供給する機能を有することを特徴とする請求項５に記載のイーサネット端末。
- ＨＵＢと、ＨＵＢのポートに接続されるイーサネット端末からなるイーサネット上に電力を供給する給電装置において、
ＨＵＢとイーサネット端末間に接続され、
イーサネット端末に対して低電力でファントム受電機能を有するか否かを問い合わせる機能と、イーサネット端末がファントム受電機能を有するときに所定の電力を供給する機能を有する
ことを特徴とする給電装置。
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