JP5231811B2 - 出力電流を決定および制御するためのオートゼロ回路を有する給電側機器 - Google Patents

Description

本願は、２００５年１月２５日に出願され、「進んだ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、より詳細には、パワーオーバーイーサネット（登録商標）（ＰｏＥ）システムにおける給電側機器（Power Sourcing Equipment）（ＰＳＥ）の出力電流を決定および制御するための回路ならびに方法論に関する。

背景技術
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（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ず、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き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。決定したＰＤのクラスに基づいて、ＰＳＥは必要な電力をＰＤに加える。

電力がＰＤに供給されるとき、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格は、短絡状態のＰＳＥの最大出力電流などの、ある電流制限しきい値（Ｉ_LIM）および過負荷電流検出範囲（Ｉ_CUT）について出力電流をモニタすることによりＰＳＥが過電流状態をチェックすることを要求する。特にＰＳＥは、短絡を通る電流の大きさがＩ_LIMを超えない場合には、電力供給ケーブル内のあるワイヤの短絡を任意の他のワイヤに適用することに損傷なく耐えることができなければならない。さらに、５０ミリ秒から７５ミリ秒までの範囲に設定される過負荷時限（Ｔ_ovld）を超える期間にわたってＰＳＥの出力電流がＩ_CUTを超えると、過負荷状態が検出され得る。ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に従うために、Ｉ_LIMの値は４００ｍＡから４５０ｍＡまでの範囲に維持されなければならない一方で、Ｉ_CUTの値は、１５．４Ｗ／Ｖ_Portより大きいが４００ｍＡ未満のレベルに保たれなければならず、ここでＶ_PortはＰＳＥの出力電圧である。

さらに、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格は、ＰＤが特定された最小電流を引込んでいることを確認するためにＰＳＥが不足電流状態をチェックすることを要求する。特に、維持電力シグネチャ（Maintain Power Signature）（ＭＰＳ）要件に従って、ＰＳＥは、ＭＰＳドロップアウト時限（Ｔ_MPDO）よりも大きな期間にわたって出力電流がアイドル（ＩＤＬＥ）状態の電流（Ｉ_Min）を下回る場合にポートから電力を取除くために出力電流をモニタし得る。ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格は、Ｉ_Minの値が５ｍＡから１０ｍＡまでの範囲にあることを要求する。

したがって、ＰＳＥは、出力電流が電流制限しきい値を超えるときには過電流状態に応答し、出力電流がある最小値を下回るときには不足電流状態に応答するために出力電流を測定するよう要求される。通常、ＰＳＥは、センスレジスタの両端間のセンス電圧を決定することにより出力電流を測定する。

熱または電圧の無歪限界（headroom）の理由から、特に電流が広ダイナミックレンジを有する場合に、センスレジスタをできる限り小さくすることが望ましい。たとえば、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に従うために０．５Ωのレジスタが用いられてもよい。センスレジスタの値が低いという理由で、センス電圧を測定し、対応する電流を必要なしきい値レベルと比較するために用いられる通常の差動増幅器は、増幅器回路に関連付けられるオフセット電圧に起因して重大なエラーを引起す可能性がある。たとえば、オフセット電圧は、熱、光および放射条件などの動的な条件によって、入力段トランジスタの大きさの違いによって、これらのトランジスタのドーピングおよびベース拡散の違いによって、ならびに他の回路の欠陥によって引起される可能性がある。オフセット電圧のために、差動増幅器は、入力に印加された電圧が同じであっても、出力において何らかの信号を生成し得る。

したがって、増幅器の出力において正しい値を生成するために増幅器回路のオフセット電圧を補償するであろう電流測定回路をＰＳＥに与えることが望ましいであろう。

開示の概要
この開示は、電流制限しきい値に基づいてＰＳＥの出力を制御するための新規なシステムおよび方法論を提供する。この開示の一局面に従えば、ＰＳＥは、ＰＳＥの出力を制御するためにＰＳＥのモニタされる出力電流を電流制限しきい値と比較するためのオートゼ
ロ回路を備える。オートゼロ回路は、オートゼロ比較器またはオートゼロ増幅器を含み得る。

たとえば、オートゼロ増幅器は、出力電流が短絡状態のＰＳＥの最大出力電流を超えることを防ぐように出力電流を制御するために、モニタされる出力電流を短絡状態のＰＳＥの最大出力電流と比較し得る。

さらに、オートゼロ比較器は、第１の予め定められた時間間隔を超える期間にわたって出力電流が過負荷電流検出範囲を超えるとＰＳＥの出力から電力を取除くために、モニタされる出力電流を過負荷電流検出範囲と比較し得る。

さらに、オートゼロ比較器は、第２の予め定められた時間間隔を超える期間にわたって出力電流が予め定められた最小電流を下回るとＰＳＥの出力から電力を取除くために、モニタされる出力電流を、予め定められた最小電流と比較するよう構成され得る。

この開示の実施例に従えば、オートゼロ回路は、ＰＳＥのセンスレジスタの両端間のセンス電圧をモニタすることによりＰＳＥの出力電流をモニタするよう構成され得る。オートゼロ回路は、センス電圧を、電流制限しきい値を表わす基準電圧と比較し得る。

制御回路は、オートゼロ比較器の入力に、過負荷電流検出範囲を表わす第１の基準信号または予め定められた最小電流を表わす第２の基準信号を選択的に供給するために設けられることができる。

制御回路は、センス電圧がいつ第１の基準信号を超えるか、およびセンス電圧がいつ第２の基準信号よりも低くなるかを判断するためにオートゼロ比較器の出力をモニタし得る。

制御回路は、第１のタイミング装置によって規定される第１の予め定められた時間間隔後にセンス電圧が第１の基準信号を超える場合にＰＳＥの出力から電力を取除くために、センス電圧が第１の基準信号を超えると第１のタイミング装置を活性化し得る。

さらに、制御回路は、第２のタイミング装置によって規定される第２の予め定められた時間間隔後にセンス電圧が第２の基準信号未満である場合にＰＳＥの出力から電力を取除くために、センス電圧が第２の基準信号未満であると第２のタイミング装置を活性化し得る。

この開示の方法に従えば、ＰＳＥの出力を制御するために以下のステップが行なわれる：
・ＰＳＥの出力電流をモニタするステップ、および
・オートゼロ増幅器の別の入力に供給される電流制限しきい値と比較するために、出力電流を表わす出力値をオートゼロ回路の１つの入力に供給するステップ、である。

この開示の別の局面に従えば、ＰｏＥシステムは、受電側機器（ＰＤ）に電力を与えるためのＰＳＥと、予め定められた電流しきい値レベルに基づいてＰＳＥの出力を制御するための制御回路とを備える。制御回路は、ＰＳＥの出力電流を、予め定められた電流しきい値レベルと比較するためのオートゼロ回路を含む。

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慮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、記載される。記載されるように、この開示は他の、および
異なる実施例が可能であり、いくつかの詳細はさまざまな明白な観点から、開示の精神から全く逸脱することなく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。ここで特徴は必ずしも一定の比例に応じて描かれていないが、関連する特徴を最も良く図示するよう描かれている。

実施例の詳細な開示
この開示は、パワーオーバーイーサネット（登録商標）（ＰｏＥ）システムにおいて短絡状態のＰＳＥの最大出力電流（Ｉ_LIM）、過負荷電流検出範囲（Ｉ_CUT）およびアイドル状態の電流（Ｉ_Min）についてＰＳＥの出力電流をモニタするためのオートゼロ回路を利用する例を用いて行なわれる。しかしながら、本明細書に記載される概念は、任意の値についてＰＳＥの任意の出力信号をモニタすることに適用可能であることが明らかになる。

図１は、パワーオーバーイーサネット（登録商標）（ＰｏＥ）システム１０を示す簡略化されたブロック図であり、パワーオーバーイーサネット（登録商標）（ＰｏＥ）システム１０は、それぞれのリンクを介して受電側機器（ＰＤ）１から４に接続可能な複数のポート１から４を有する給電側機器（ＰＳＥ）１２を含み、リンクの各々はイーサネット（登録商標）ケーブル内の２組または４組のツイストペアを用いて与えられ得る。図１はＰＳＥ１２の４つのポートを示すが、当業者はいかなるポート数も与えられ得ることを認識するであろう。

ＰＳＥ１２は、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に従って各ＰＤと相互作用することができる。特に、ＰＳＥ１２およびＰＤはＰＤ検出手順に参加し、その間ＰＳＥ１２はＰＤを検出するためにリンクを調査する。ＰＤが検出されると、ＰＳＥ１２は、それが有効か非有効かを決定するためにＰＤ検出シグネチャをチェックする。有効な検出シグネチャおよび非有効な検出シグネチャはＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格で規定されている。有効なＰＤ検出シグネチャはＰＤが電力を受取る状態であることを示す一方、非有効なＰＤ検出シグネチャはＰＤが電力を受取らない状態であることを示す。

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き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。決定したＰＤのクラスに基づいて、ＰＳＥは必要な電力をＰＤに加える。

電力がＰＤに供給されるとき、ＰＳＥ１２は、短絡状態のＰＳＥの最大出力電流などの、ある電流制限しきい値（Ｉ_LIM）、過負荷電流検出範囲（Ｉ_CUT）およびアイドル状態の電流（Ｉ_Min）について出力電流をモニタすることにより過電流状態および不足電流状態をチェックする。

特にＰＳＥ１２は、短絡を通る電流の大きさがＩ_LIMを超えない場合には、電力供給ケーブル内のあるワイヤの短絡を任意の他のワイヤに適用することに損傷なく耐えることができなければならない。したがってＰＳＥ１２は、出力電流がＩ_LIMレベルを超えることを防ぐために出力電流をモニタし得る。Ｉ_LIMの値は４００ｍＡから４５０ｍＡまでの範囲に維持される。

さらに、５０ミリ秒から７５ミリ秒までの範囲に設定される過負荷時限（Ｔ_ovld）を超える期間にわたってＰＳＥ１２の出力電流がＩ_CUTを超えると、過負荷状態が検出され得る。Ｉ_CUTの値は、１５．４Ｗ／Ｖ_Portより大きいが４００ｍＡ未満のレベルに保たれ、ここでＶ_PortはＰＳＥの出力電圧である。

さらに、ＰＤが少なくとも特定された最小電流を引込んでいることを確認するために、ＭＰＳドロップアウト時限（Ｔ_MPDO）よりも大きな期間にわたってＰＳＥ１２の出力電流がアイドル状態の電流（Ｉ_Min）を下回る場合に不足電流状態が検出され得る。Ｉ_Minの値は５ｍＡから１０ｍＡまでの範囲である。

したがって、ＰＳＥ１２は、出力電流がＩ_LIMレベルに達するおよび／またはＩ_CUTレベルを超えるときには過電流状態に応答し、出力電流がＩ_Minレベルを下回るときには不足電流状態に応答するために出力電流を測定し得る。以下により詳細に記載するように、ＰＳＥは、センスレジスタの両端間のセンス電圧を決定することにより出力電流を測定する。

熱または電圧の無歪限界の理由から、特に電流が広ダイナミックレンジを有する場合に、センスレジスタをできる限り小さくすることが望ましい。たとえば、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に従うために０．５Ωのレジスタが用いられてもよい。センスレジスタの値が低いという理由で、センス電圧を測定し、対応する電流を必要なしきい値レベルと比較するために用いられる通常の差動増幅器は、増幅器回路に関連付けられるオフセット電圧に起因して重大なエラーを引起す可能性がある。たとえば、オフセット電圧は、熱、光および放射条件などの動的な条件によって、入力段トランジスタの大きさの違いによって、これらのトランジスタのドーピングおよびベース拡散の違いによって、ならびに他の回路の欠陥によって引起される可能性がある。オフセット電圧のために、差動増幅器は、入力に印加された電圧が同じであっても、出力において何らかの信号を生成し得る。

小さな値のセンスレジスタの両端間のセンス電圧の正確な測定を行なうために、この開示のＰＳＥ１２は、センス電圧をモニタし、それを予め定められたしきい値レベルと比較するためのオートゼロ回路を含む。オートゼロ回路は典型的には、クロックサイクル当たり２つの位相で動作する。第１の位相では、オートゼロ回路は入力をともに短絡させ、結果として生じるオフセットを内部に蓄積する。第２の位相では、蓄積されたオフセットによって入力オフセットエラーを補償する間、オートゼロ回路は差入力信号を出力する。以下に記載するように、オートゼロ回路はオートゼロ比較器である場合もあれば、オートゼロ増幅器である場合もある。

図２は、過負荷状態および／または不足電流状態に応答してＰＳＥ１２の出力ポートから電力を取除くための例示的な回路２０を示す。ＰＳＥ１２からＰＤへの電力の送達は、端子ゲート（Ｇａｔｅ）を介してパワーＭＯＳＦＥＴ２２のゲートドライブ電圧を制御することにより行なわれることができる。たとえば、ＭＯＳＦＥＴ２２は、ＰＤの電力要件を満たす制御された態様で−４８Ｖの入力供給をＰＳＥ出力ポートに結合してもよい。ＰＳＥ１２の出力電流は、ＭＯＳＦＥＴ２２に結合されたセンスレジスタＲｓｅｎｓｅの両端間の電圧Ｖｓｅｎｓｅをモニタすることにより、端子センス（Ｓｅｎｓｅ）を介して測定される。上述のように、センスレジスタＲｓｅｎｓｅをできる限り小さくすることが望ましい。たとえば、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に従うために０．５Ωのレジスタが用いられてもよい。ＭＯＳＦＥＴ２２、センスレジスタＲｓｅｎｓｅならびに端子ゲートおよびセンスは、ＰＳＥ１２のポート１から４の各々に対して設けられることができる。

センス端子は、オートゼロ比較器２４の第１の入力に接続されて、オートゼロ比較器２４にセンス電圧Ｖｓｅｎｓｅの検出された値を供給する。オートゼロ比較器２４の第２の
入力は、選択された電流制限しきい値に対応する基準電圧を供給される。たとえば、オートゼロ比較器２４はセンス電圧Ｖｓｅｎｓｅを電圧Ｖ_CUT＝Ｉ_CUT×Ｒｓｅｎｓｅまたは電圧Ｖ_Min＝Ｉ_Min×Ｒｓｅｎｓｅと比較してもよく、ここでＲｓｅｎｓｅはセンスレジスタＲｓｅｎｓｅの抵抗値である。スイッチ２６は、オートゼロ比較器２４の第２の入力に第１の基準電圧源Ｖｒｅｆ１からのＶ_CUT電圧または第２の基準電圧源Ｖｒｅｆ２からのＶ_Min電圧を選択的に供給するために設けられることができる。

オートゼロ比較器２４は、センス電圧が選択された基準電圧を超えると第１の値の出力デジタル信号を生成し、センス電圧が選択された基準電圧レベルを下回ると第２の値の出力デジタル信号を生成するために、センス電圧Ｖｓｅｎｓｅを、選択された基準電圧と比較する。たとえば、センス電圧Ｖｓｅｎｓｅが過負荷電流検出範囲Ｉ_CUTに対応するＶ_CUT電圧を超えると、オートゼロ比較器２４は出力において論理１を生成してもよく、センス電圧Ｖｓｅｎｓｅがアイドル状態の電流Ｉ_Minに対応するＶ_Min電圧未満であると、オートゼロ比較器２４は出力において論理０を生成してもよい。比較器回路によって発生するオフセットを排除するためのオートゼロ手順を実行する任意の比較器の構成がオートゼロ比較器２４として用いられ得ることを当業者は認識するであろう。

ポートの各々から供給された出力電流をモニタおよび制御するために、単一のオートゼロ比較器２４がＰＳＥ１２のポート１から４によって共有されてもよい。代替的には、別個のオートゼロ比較器がポートごとに設けられてもよい。

オートゼロ比較器２４の動作は、オートゼロ比較器２４の第２の入力に第１の基準電圧源Ｖｒｅｆ１からのＶ_cut電圧および第２の基準電圧源Ｖｒｅｆ２からのＶ_Min電圧を供給するように所定の態様でスイッチ２６を制御するコントローラ２８によって制御される。たとえば、コントローラ２８は、ポート１から４の各々からの出力電流を過負荷電流検出範囲Ｉ_CUTとシーケンシャルに比較するためにオートゼロ比較器２４の入力を第１の基準電圧源Ｖｒｅｆ１に接続するようにスイッチ２６を制御し得る。その後、コントローラ２８は、ポート１から４の各々からの出力電流をアイドル状態の電流Ｉ_Minとシーケンシャルに比較するためにオートゼロ比較器２４の入力を第２の基準電圧源Ｖｒｅｆ２に切換えることができる。代替的には、第１のポートからの出力電流を過負荷電流検出範囲Ｉ_CUTおよびアイドル状態の電流Ｉ_Minと比較してもよい。その後、次のポートからの出力電流を過負荷電流検出範囲Ｉ_CUTおよびアイドル状態の電流Ｉ_Minと比較するなどしてもよい。

同時に、コントローラ２８は、それぞれのポートからの出力電流が過負荷電流検出範囲Ｉ_CUTを上回るかまたはアイドル状態の電流Ｉ_Minを下回るかを判断するためにオートゼロ比較器２４の出力を分析する。特に、コントローラ２８がオートゼロ比較器２４の第２の入力を第１の基準電圧源Ｖｒｅｆ１に切換えると、コントローラ２８は、オートゼロ比較器２４の第１の入力におけるセンス電圧Ｖｓｅｎｓｅの値が第２の入力におけるＶ_CUT電圧の値よりも高いことを示す論理１をオートゼロ比較器２４の出力において検出し得る。この場合、コントローラ２８は過負荷時限Ｔ_ovldに対応する値をカウントするようにプログラムされたタイマ３０を始動させる。タイマ３０によってカウントされた時間間隔が終了するときにセンス電圧Ｖｓｅｎｓｅが依然としてＶ_CUT電圧を上回っている場合、コントローラ２８はこの端子に接続されたＭＯＳＦＥＴ２２をオフにするためにそれぞれのゲート端子をプルダウンすることができる。

さらに、コントローラ２８がオートゼロ比較器２４の第２の入力を第２の基準電圧源Ｖｒｅｆ２に切換えると、コントローラ２８は、オートゼロ比較器２４の第１の入力におけるセンス電圧Ｖｓｅｎｓｅの値が第２の入力におけるＶ_Min電圧の値未満であることを示す論理０をオートゼロ比較器２４の出力において検出し得る。この場合、コントローラ２８はＭＰＳドロップアウト時限Ｔ_MPDOに対応する値をカウントするようにプログラムされたタイマ３２を始動させる。タイマ３２によってカウントされた時間間隔が終了するときにセンス電圧Ｖｓｅｎｓｅが依然としてＶ_Min電圧未満である場合、コントローラ２８はこの端子に接続されたＭＯＳＦＥＴ２２をオフにするためにそれぞれのゲート端子をプルダウンすることができる。

図３は、短絡状態を防ぐためにＰＳＥの出力電流を調整するための例示的な回路４０を示す。特に、回路４０は、出力電流が短絡状態のＰＳＥの最大出力電流Ｉ_LIMを超えることを防ぐために出力電流を調整する。

上述のように、ＰＳＥの出力電流は、ＭＯＳＦＥＴ２２に結合されたセンスレジスタＲｓｅｎｓｅの両端間の電圧Ｖｓｅｎｓｅをモニタすることにより端子センスを介して測定されることができる。オートゼロ増幅器４２は、電圧Ｖｓｅｎｓｅを、基準電圧源Ｖｒｅｆから供給された基準電圧と比較して、ＭＯＳＦＥＴ２２のゲート電圧を制御するために設けられることができる。たとえば、基準電圧は電圧Ｖ_LIM＝Ｉ_LIM×Ｒｓｅｎｓｅに対応し得る。

電圧Ｖｓｅｎｓｅはオートゼロ増幅器４２の第１の入力に供給され得るのに対して、電圧Ｖ_LIMはその第２の入力に供給され得る。オートゼロ増幅器４２の出力は、Ｖ_LIMとＶｓｅｎｃｅとの間の差に対応する電圧を生成し得る。出力電流の増大とともに増大する電圧ＶｓｅｎｓｅがＶ_LIMに近づくと、オートゼロ増幅器４２の出力は、ＭＯＳＦＥＴ２２のゲートにおける電圧を減少させることによって応答する。ＭＯＳＦＥＴ２２のゲートにおける電圧を低減させることによって、結果的にＭＯＳＦＥＴの抵抗が増大することになり、これは次にＰＳＥ１２のそれぞれのポートにおける出力電流を低減することになる。それぞれの値の出力信号を生成することによって入力において差信号に応答する任意のオートゼロ増幅器の構成がオートゼロ増幅器４２として用いられ得ることを当業者は認識するであろう。

ポートの各々から供給された出力電流をモニタおよび制御するために、単一のオートゼロ増幅器４２がＰＳＥ１２のポート１から４によって共有されてもよい。代替的には、別個のオートゼロ増幅器がポートごとに設けられてもよい。

先の説明は、この発明の局面を例示し、記載する。さらに、この開示は単に好ましい実施例を示し、記載するが、前述のように、この発明は、さまざまな他の組合せ、変更、および環境において用いることができ、上記の教示、および／または関連する技術のスキルまたは知識に対応して、本明細書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。たとえば、センス電圧をＩ_CUT、Ｉ_Minおよび／またはＩ_LIMしきい値と比較する代わりに、この開示のオートゼロ増幅器はＰＳＥの任意の出力信号をＰＳＥまたはＰＤの任意のパラメータと比較してもよい。

上述の実施例は、この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この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、この発明を本明細書に開示される形式に限定するようには意図されない。また、特許請求の範囲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。

この開示のＰＳＥを示すブロック図である。 比較結果に基づいてＰＳＥの出力から電力を取除くために出力電流を電流制限しきい値と比較するためのオートゼロ比較器を示す図である。 出力電流が電流制限しきい値を超えることを防ぐためにＰＳＥの出力電流を制御するためのオートゼロ増幅器を示す図である。

Claims (16)

1. パワーオーバーイーサネット（登録商標）システムにおける電力を供給するための給電側機器（ＰＳＥ）であって、
   ツイストペア線を通じて前記ＰＳＥから受電側機器（ＰＤ）へ電力を与えるように制御される出力ポートと、
   前記ＰＳＥの出力電流をモニタするように構成された小さな抵抗値のセンスレジスタと、
   パワーオーバーイーサネット（登録商標）規格の要件に従って前記ＰＳＥの出力電流を制御するようにパワーオーバーイーサネット（登録商標）規格により設けられた電流制限しきい値に対応する基準電圧を与えるための基準回路と、
   前記出力ポートを制御するために前記センスレジスタの両端にかかるセンス電圧を前記基準電圧と比較するためのオートゼロ回路とを備え、
   前記オートゼロ回路は、前記センス電圧が前記基準電圧と比較されるとき、前記センスレジスタの小さな抵抗値のために生成されるオフセットエラーを補償するために前記センスレジスタに結合される、ＰＳＥ。
2. 前記オートゼロ回路は、前記出力電流が短絡状態の前記ＰＳＥの最大出力電流を超えることを防ぐために前記センス電圧を短絡状態の前記ＰＳＥの前記最大出力電流に対応する前記基準電圧と比較するためのオートゼロ増幅器を備える、請求項１に記載のＰＳＥ。
3. 前記オートゼロ回路は、第１の予め定められた時間間隔を超える期間にわたって前記出力電流が過負荷電流検出範囲を超えると前記ＰＳＥの前記出力から電力を取除くために前記センス電圧を前記過負荷電流検出範囲に対応する前記基準電圧と比較するためのオートゼロ比較器を備える、請求項１に記載のＰＳＥ。
4. 前記オートゼロ回路は、第２の予め定められた時間間隔を超える期間にわたって前記出力電流が予め定められた最小電流を下回ると前記ＰＳＥの前記出力から電力を取除くために前記センス電圧を前記予め定められた最小電流に対応する前記基準電圧と比較するためのオートゼロ比較器を備える、請求項１に記載のＰＳＥ。
5. 前記オートゼロ比較器の入力に、過負荷電流検出範囲を表わす第１の基準電圧または予め定められた最小電流を表わす第２の基準電圧を選択的に与えるための制御回路をさらに備える、請求項３に記載のＰＳＥ。
6. 前記制御回路は、前記センス電圧がいつ前記第１の基準電圧を超えるか、および前記センス電圧がいつ前記第２の基準電圧よりも低くなるかを判断するために前記オートゼロ比較器の出力をモニタするよう構成される、請求項５に記載のＰＳＥ。
7. 前記制御回路は、第１のタイミング装置によって規定される第１の予め定められた時間間隔後に前記センス電圧が前記第１の基準電圧を超える場合に前記ＰＳＥの前記出力から電力を取除くために、前記センス電圧が前記第１の基準電圧を超えると前記第１のタイミング装置を活性化するよう構成される、請求項６に記載のＰＳＥ。
8. 前記制御回路は、第２のタイミング装置によって規定される第２の予め定められた時間間隔後に前記センス電圧が前記第２の基準電圧未満である場合に前記ＰＳＥの前記出力から電力を取除くために、前記センス電圧が前記第２の基準電圧未満であると前記第２のタイミング装置を活性化するよう構成される、請求項７に記載のＰＳＥ。
9. イーサネットツイストペア線を通じて受電側機器（ＰＤ）に電力を供給するＰＳＥの出力を制御する方法であって、
   前記ＰＳＥの出力において構成される小さな抵抗値のセンスレジスタを用いて前記ＰＳＥの出力電流をモニタするステップと、
   パワーオーバーイーサネット（登録商標）規格の要件に従って前記ＰＳＥの出力電流を制御するようにパワーオーバーイーサネット（登録商標）規格により設けられた電流制限しきい値に対応する基準電圧を生成するステップと、
   前記センス電圧が前記基準電圧と比較されるとき、前記センスレジスタの小さな抵抗値のために生成されるオフセットエラーを補償するために前記センスレジスタに結合されるオートゼロ回路を用いて、前記センスレジスタの両端にかかるセンス電圧を前記基準電圧と比較するステップとを備える、方法。
10. 前記比較するステップは、前記出力電流が短絡状態の前記ＰＳＥの最大出力電流を超えることを防ぐために短絡状態の前記ＰＳＥの前記最大出力電流を表わす前記基準電圧を前記センス電圧と比較するステップを含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記比較するステップは、第１の予め定められた時間間隔を超える期間にわたって前記出力電流が過負荷電流検出範囲を超えると前記ＰＳＥの前記出力から電力を取除くために前記過負荷電流検出範囲を表わす前記基準電圧を前記センス電圧と比較するステップを含む、請求項９に記載の方法。
12. 前記比較するステップは、第２の予め定められた時間間隔を超える期間にわたって前記出力電流が予め定められた最小電流を下回ると前記ＰＳＥの前記出力から電力を取除くために前記予め定められた最小電流を表わす前記基準電圧を前記センス電圧と比較するステップを含む、請求項９に記載の方法。
13. ＰｏＥシステムであって、
    受電側機器（ＰＤ）に電力を与えるためのＰＳＥを備え、前記ＰＳＥは、ツイストペア線を通じて前記ＰＳＥから前記ＰＤへ電力を与えるように制御される出力ポートと、前記ＰＳＥの出力電流をモニタするように構成された小さな抵抗値のセンスレジスタとを含み、前記ＰｏＥシステムは、さらに、
    パワーオーバーイーサネット（登録商標）規格の要件に従って前記ＰＳＥの出力電流を制御するようにパワーオーバーイーサネット（登録商標）規格により設けられた電流制限しきい値に対応する基準電圧を与えるための基準回路と、
    予め定められた電流しきい値制限レベルに基づいて前記ＰＳＥの前記出力ポートを制御するための制御回路とを備え、
    前記制御回路は、前記センスレジスタの両端にかかるセンス電圧を前記基準電圧と比較するためのオートゼロ回路を備え、
    前記オートゼロ回路は、前記センス電圧が前記基準電圧と比較されるとき、前記センスレジスタの小さな抵抗値のために生成されるオフセットエラーを補償するために前記センスレジスタに結合される、ＰｏＥシステム。
14. 前記オートゼロ回路は、前記出力電流が短絡状態の前記ＰＳＥの最大出力電流を超えることを防ぐために前記センス電圧を短絡状態の前記ＰＳＥの前記最大出力電流に対応する前記基準電圧と比較するためのオートゼロ増幅器を含む、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記オートゼロ回路は、第１の予め定められた時間間隔を超える期間にわたって前記出力電流が過負荷電流検出範囲を超えると前記ＰＳＥの前記出力から電力を取除くために前記センス電圧を前記過負荷電流検出範囲に対応する前記基準電圧と比較するためのオートゼロ比較器を含む、請求項１３に記載のシステム。
16. 前記オートゼロ回路は、第２の予め定められた時間間隔を超える期間にわたって前記出力電流が予め定められた最小電流を下回ると前記ＰＳＥの前記出力から電力を取除くために前記センス電圧を前記予め定められた最小電流に対応する前記基準電圧と比較するためのオートゼロ比較器を含む、請求項１３に記載のシステム。