JP6587256B2

JP6587256B2 - 通信ケーブルを介して搬送される電力を制御するための方法及びシステム

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Publication number: JP6587256B2
Application number: JP2016531911A
Authority: JP
Inventors: ピカールジーン; テイラーウィリアム
Original assignee: 日本テキサス・インスツルメンツ合同会社; テキサスインスツルメンツインコーポレイテッド
Priority date: 2013-07-31
Filing date: 2014-07-31
Publication date: 2019-10-09
Anticipated expiration: 2034-07-31
Also published as: CN105453360A; US20150035365A1; WO2015017708A1; US10411504B2; JP2016536891A; CN105453360B

Description

本願は、概してネットワーキング技術に関し、特に、通信ケーブルを介して電力供給デバイスに搬送される電力を制御するための方法及びシステムに関連する。

パワーオーバーイーサネット（ＰｏＥ）技術は、カメラ及び他のオーディオビジュアル機器及びワイヤレスアクセスポイントなど、ネットワークに接続される一つ又は複数のデバイスへの電力の供給を促進する。給電側機器（ＰＳＥ：power sourcing equipment）は、イーサネット通信ケーブルの一つの端部への電力供給接続を提供し、受電側デバイス（ＰＤ：power consuming device）は第２の端部に接続される。幾つかの高電力ＰｏＥ応用例において、安全関連機関により設定される安全仕様及びガイドラインに合致しつつ、一つ又は複数の電力供給されるデバイスに最大量の電力を提供することが望ましい。ＰｏＥシステムにおいて印加される電力の供給及び制御は、通常、エンドスパンイーサネットスイッチ又は間にある（ミッドスパン）デバイスにおける、ソース端部において提供され、そのソース端部において、給電側機器は、電力供給されるデバイス又はデバイスを照会し、許容される以上の電力をその負荷が引き出さないことを確実にする。典型的なＰｏＥ給電側機器は、ＩＥＥＥ８０２．３規格により規定されるように過電流状態を検出することのみが可能であるが、供給電圧の変動により、検出される電流が、搬送される電力の量を正確に反映しない状況となる恐れがあり、システムが、電力供給されるデバイスに電力の最大安全量を搬送しない可能性がある。

記載される例において、通信ケーブルを介してデバイスに電力供給するため、供給電圧が電源により通信ケーブルに供給され、供給電流が通信ケーブルを介して流れる。この供給電圧及び供給電流が測定される。測定された供給電圧に少なくとも部分的に基づいて電源の所定の安全動作電力出力レベルに対応して、リミット信号が生成される。測定された供給電流がこのリミット信号を超える場合、電源から通信ケーブルへの電力の供給が選択的に中断される。

イーサネットケーブルの２つのポートを介する電力供給されるデバイスへの電力の供給を制御する適応性電流制限回路を備えたパワーオーバーイーサネット給電側機器コントローラ集積回路を含む通信システムの概略図である。

図１のシステムにおける例示の電流制限回路の概略図である。

電流制限回路により実装される一定電力リミットに対応する測定される供給電圧の関数としての適応性電流リミットのグラフである。

イーサネットケーブルの２つのポートを介する電力供給されるデバイスへの電力の供給を制御する２つの適応性電流制限コントローラ集積回路を備えた別の通信システムの概略図である。

通信ケーブルを介する電源から電力供給されるデバイスへの電力の供給を制御する例示の方法のフローチャートである。

図１は、イーサネットケーブル１０６の２つのポート（ＰＯＲＴ１及びＰＯＲＴ２）を介する電力供給されるデバイス１０４への電力の供給を制御する適応性電流制限回路１３４を備えたＰＳＥコントローラＩＣ１２０により動作されるパワーオーバーイーサネット給電側機器１０２を備えたイーサネット通信システム１００を示す。例示の実施例の種々の態様が、電力がデータケーブルを介して供給される他の形式又はタイプのシステムにおいて実装され得る。図１のイーサネットの例は、ＲＪ−４５コネクタを有する第１及び第２の端部１０６ａ及び１０６ｂ、及びケーブル端部１０６ａ及び１０６ｂ間に個別に延在する４つのワイヤ対１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、及び１０７ｄを含む。また、この例では、２つのワイヤ対１０７の対応するセットを介して送信（ＴＸ）及び受信（ＲＸ）通信を提供するなどの、２つの通信ポートが提供され、第１のポートＰＯＲＴ１が第１及び第２のワイヤ対１０７ａ及び１０７ｂを用い、第２のポートＰＯＲＴ２が第３及び第４のワイヤ対１０７ｃ及び１０７ｄを用いる。他の実施例が、単一ポート又は任意の適切な数のポートを用い得る。給電側機器１０２は、対応するデータトランスフォーマ１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、及び１０８ｄのセンタータップを介して、コネクタ１０６の第１の端部１０６ａにおいてワイヤ対１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、及び１０７ｄに電気的に接続される。個別のトランスフォーマ１０８は、通信インタフェース（図示せず）への接続のための一次巻線、及びケーブル１０６の対応するワイヤ対１０７に接続されるセンタータップされた二次巻線を有する。

図１に示すように、給電側機器１０２は電源１２２を含み、電源１２２は、データトランスフォーマ１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、及び１０８ｄの対応するセンタータップに個別に接続される接続１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、及び１１０ｄを介してワイヤ対１０７と動作可能に結合される。この例では、電源１２２は、それぞれ、第１及び第２のポートに供給電流Ｉ１及びＩ２を提供するため第１の端部１０６ａにおいて第１及び第３のワイヤ対１０７ａ及び１０７ｃのセンタータップに接続１１０ａ及び１１０ｃを介して接続される第１の（例えば、正の）端子１２２ａを備えたＤＣ源である。図１の例において、ツェナーダイオードＤ１が、並列キャパシタＣ１と共に、任意選択で接続１００ａ及び１００ｂ間に提供され得る。同様に、ツェナーダイオードＤ２及びキャパシタＣ２が、接続１００ｃ及び１００ｄ間に接続され得る。

通信ケーブル１０６の電力供給されるデバイス端部１０６ｂ上で、対応するワイヤ対１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、及び１０７ｄに接続されるセンタータップされた二次巻線を有して、トランスフォーマ１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、及び１１２ｄが提供され、トランスフォーマ１１２ａ及び１１２ｂのセンタータップは、ダイオードブリッジ整流器回路１１６ａへの入力として、それぞれ、接続１１４ａ及び１１４ｂを介して接続され、ダイオードブリッジ整流器回路１１６ａの出力端子は、電力供給されるデバイス１０４の正及び負の入力端子に接続１１８及び１２０を介して接続される。同様に、ケーブル１０６の第２のポートに供給される電力は、トランスフォーマ１１２ｃのセンタータップから接続１１４ｃを介して第２のダイオードブリッジ整流器回路１６０ｂの入力端子へもたらされ、リターン電流が整流器回路１１６ｂの第２の入力端子から接続１１４ｄを介してトランスフォーマ１１２ｄのセンタータップへ流れる。この例では、第２の整流器回路１１６ｂの出力も、電力供給されるデバイス１０４の入力に接続１１８及び１２０を介して接続され、それにより、電力供給されるデバイス１０４に電力供給するように整流器回路１１６ａ及び１６０ｂの出力が並列に接続される。一つ又は複数の整流器回路１１６の他の構成が、種々の実装において通信ケーブル１０６の第２の端部で実装され得る。

給電側機器１０２において、第１のスイッチングデバイスＱ１が、リターン接続１１０ｂと第２の（負の）電源端子１２２ｂとの間に第１の感知レジスタＲＳ１と直列に接続され、第２のスイッチングデバイスＱ２が、リターン接続１１０ｄと負の電源端子１２２ｂとの間に第２の感知レジスタＲＳ２と共に接続される。スイッチングデバイスＱ１及びＱ２は、それぞれの接続１１０ｂ及び１１０ｄに接続されるドレイン端子Ｄを有し、且つ、対応する感知レジスタＲＳ１及びＲＳ２に接続されるソース端子Ｓを有するＮＭＯＳトランジスタであるが、他のスイッチングデバイス（ＭＯＳトランジスタ及びバイポーラトランジスタなど）を用いてもよい。レジスタＲＳ１及びＲＳ２は任意の適切なタイプとし得、好ましくは、低インピーダンス及び高ワット数定格（例えば、０．５Ω、１．０Ｗ）のものとし得る。スイッチングデバイスＱ１及びＱ２は各々、ゲートが第１の電圧範囲（例えば、ＨＩ）にあるとき、対応する供給電流Ｉ１、Ｉ２を、第２、第４のワイヤ対１０７ｂ、１０７ｄから負の電源端子１２２ｂへ流れるようにさせるよう、対応するスイッチを第１のモード（ＯＮ又は導通）で動作させるように、ゲート制御端子Ｇを含む。スイッチＱ１及びＱ２は、対応するゲート端子Ｇが第２の電圧範囲（例えば、ＬＯＷ）にあるとき、ケーブル１０６から電源端子１２２ｂへの電流フローを中止するよう、第２のモードでオフ（非導通）にされる。ポート電力回路のいずれか又は両方が動作している（Ｑ１及び／又はＱ２がＯＮである）とき、図１に示すようにリターン電流ＩＲＥＴが電源１２２の第２の端子１２２ｂへ流れる。

電源１２２は、端子１２２ａ及び１２２ｂ間の供給電圧Ｖｓを提供し、Ｑ１がＯＮであるとき供給電流Ｉ１を第１の端子１２２ａから第１のワイヤ対１０７ａへ選択的に提供し、Ｑ２がＯＮであるとき供給電流Ｉ２を第３のワイヤ対１０７ｃに提供する。或る実装において、互いに並列に及び／又は直列に接続される、複数の電源が給電側機器１０２に提供され得る。上述したように、ＰｏＥ及び他の電力供給されるデータケーブルシステムが、給電側機器１０２と電力供給されるデバイス１０４との間の最大電力伝送のためにレーティングされ得る。図１に示すように、電源１２２を介してポートの１つ又は両方に供給される電力は、対応するスイッチＱ１、Ｑ２をオフにすることによって、抑制され得るか又は完全に中断され得る。この場合の給電側機器１０２はＰＳＥ制御回路を含み、ＰＳＥ制御回路は、幾つかの実施例において、それぞれ、スイッチングデバイスＱ１及びＱ２の選択的オペレーションのためスイッチ制御出力信号ＧＡＴ１及びＧＡＴ２の対を提供するように、スイッチ制御出力端子１４４及び１４６と結合されるスイッチ制御回路要素１３８及び１４２を備えたコントローラＩＣ１２０として実装される。スイッチング制御信号は、対応するデバイスＱ１、Ｑ２をオフにするため第１の状態（例えば、この例ではＬＯＷ）で、或いは、対応するスイッチングデバイスＱ１、Ｑ２をオンにするように第２の状態（ＨＩ）でのいずれかで、コントローラ１２０により提供される。オペレーションにおいて、スイッチングデバイスＱ１及びＱ２の制御された動作状態は、スイッチングデバイスをオン又はオフにするために特定の範囲内の電圧信号の提供により実装されてもよい。

図２及び図３は、例示のコントローラ回路１２０の補足的な詳細を示し、コントローラ回路１２０は、コンパレータ１３８及び任意選択の遅延回路１４２を備えたスイッチ制御回路、及び、感知された供給電圧入力信号ＶＳＥＮに基づいて電力（Ｖ×Ｉ）リミット制御機能を提供するリミット回路１３４を含む。オペレーションにおいて、コンパレータ１３８の出力１４０は、スイッチングデバイスＱ１、Ｑ２のゲート端子Ｇを駆動するように直接的に結合されようと、又は任意選択の遅延回路１４２を介して結合されるようと、感知された電流がリミット回路１３４によって提供されるリミットを超えることに応答してスイッチＱ１、Ｑ２の一方又は両方をオフにするように第１の状態（この例ではＬＯＷ）で動作する。そうでない場合（コンパレータ出力１４０におけるＨＩ信号）、コンパレータ出力１４０は、感知された供給電流がリミットを下回るときスイッチＱ１、Ｑ２を導通又はオン状態のままとし得る。この例では、供給電流Ｉ１及びＩ２は、電流感知入力信号ＩＳＥＮ１及びＩＳＥＮ２を受信する入力端子１２４及び１２６を介して個別に感知され、これらの電流感知入力信号は、加算（例えば、加算増幅器）回路１２８を介して加算され、第１の（例えば、反転）入力としてコンパレータ１３８に提供される。この例では、コンパレータ１３８において、第２のコンパレータ入力１３６（非反転）は、リミット回路１３４から出力信号（ＩＣＵＴ）を受信するように結合される。

この例では、リミット回路１３４は、オペアンプ２００、レジスタＲ１〜Ｒ４、及び電圧基準ＶＲＥＦを含む差動増幅器回路を用いることによるなど、供給電圧感知信号ＶＳＥＮに従って電源１２２の一定電力出力に対応するリミット信号ＩＣＵＴを提供する。この実装において、Ｒ１における第１のリミット回路入力が、ＩＣ端子１３２から供給電圧感知信号ＶＳＥＮを受信し、基準電圧ＶＲＥＦがＲ２において第２の入力に印加される。この例では、出力電圧信号ＩＣＵＴは、ＶＲＥＦ×（（Ｒ１＋Ｒ３）／Ｒ１）×（Ｒ４／（Ｒ４＋Ｒ２））−ＶＳＥＮ×（Ｒ３／Ｒ１）として与えられる。図３のグラフ３００における曲線３０２に示すように、感知された供給電圧信号ＶＳＥＮと出力信号（ＩＣＵＴ）で表す電流制限値との間の概して反転の関係を提供するようにＲ１〜Ｒ４に対して任意の適切な値を用いることができる。図２のリミット回路１３４における抵抗値は、ＰｏＥシステム１００及びその給電側機器１０２のオペレーションのための所与の所望の最大電力リミットに従って調整され得る。また、図２に示すように２つ又はそれ以上の対応する電流センサ入力１２４及び１２６を備えた複数のポートを用いる実施例に対して任意の適切な加算回路１２８を用いることができる。この例では、図示するように接続されるレジスタＲ５、Ｒ６、Ｒ７、及びＲ８を用いてオペアンプ２０２を介して非反転加算増幅器回路が提供され、その結果の出力信号ＩＳＥＮが、個別の電流感知入力信号ＩＳＥＮ１＋ＩＳＥＮ２の和を表すため提供される。レジスタＲ５〜Ｒ８に対して、好ましくはＲ６及びＲ７に等しい値を用いて、任意の適切な抵抗値を用いることができる。

このようにして、コンパレータ１３８を用いる感知された電流信号ＩＳＥＮとの比較のため、概して一定電力リミット閾値がリミット回路１３４により実装され得る。その結果、コントローラＩＣ１２０は、「適応性ヒューズ」又は適応性電流制限特性を実装する。オペレーションにおいて、リミット回路１３４によって提供される信号ＩＣＵＴが電源１２２の一定電力出力に対応するので、制限オペレーションは効率的に、負荷（ＰＤ）１０４がＰＳＥ１０２から電力供給される一方で供給電圧レベルＶ_Ｓの変動性に関わらず電力（例えば、ワット）の最大（又は最大近くの）安全量が消費されることを可能にし得る。例えば、図３における曲線３０２は、２つの例示の供給電圧レベル４８Ｖ及び５７Ｖを示す、１００ＶＡ一定制限に対応する。４８Ｖ動作ポイントにおいて、一定電力制限は約２．０８Ａの供給電流レベルに対応する。５７Ｖの供給電圧でのオペレーションは、約１．７５Ａの安全供給電流レベルに対応する。従って、従来の固定電流制限比較のアプローチは、１．７５Ａを表すように電流制限を設定する必要があるが、４８Ｖのみを提供する電源を備えたオペレーションは、ＰＳＥシステムのための効率的な電力制限が、電力供給されるデバイス１０４に８４Ｗのみを提供し得ることを意味し得る。従って、感知された供給電圧信号ＶＳＥＮに少なくとも部分的に基づいてリミット信号ＩＣＵＴを提供する適応性電流制限アプローチは、有利にも、電力供給されるデバイス１０４が、従来のアプローチを用いて可能だったより多くの電流を通信ケーブル１０６を介して潜在的に引き出すことを可能にする一方で、その状況でも、適切な関連機関の定格又はその他の安全性考慮事項に従った安全動作条件を保つ。また、リミット制御回路１３４は、この問題に対するシンプルで低コストの解決策を提供し、それにより、給電側機器１０２からの電力の最大安全量を従来のアプローチを用いて実現不能であった（ソース電圧Ｖ_Ｓに潜在的な変動性がある場合）度合いまで利用可能とする。

図４は、２つの適応性電流制限コントローラＩＣ１２０を用いる代替の通信システム実装４００を示し、２つの適応性電流制限コントローラＩＣ１２０は、概して上述のとおりであるが、コンパレータ１３８の反転入力１３０に提供される単一の電流感知入力１３０を個別に含み、コンパレータ１３８及びリミット回路１３４のオペレーションが、電力供給されるデバイス１０４へのイーサネットケーブル１０６の対応するポートを介する電力の供給を個別に制御する。

また、図１、図２、及び図４に示すように、或る実施例が、スイッチ制御回路出力１４０とゲート制御出力１４４、１４６との間に結合される遅延回路１４２を含み得、遅延回路１４２は、信号ＩＳＥＮが所定の時間の間リミット信号ＩＣＵＴを超える場合、スイッチングデバイスゲート電圧を第２の電圧範囲（例えば、ＬＯＷ）にあるように選択的に制御するように動作し得る。このようにして、コントローラＩＣ１２０は、やっかいなトリッピング（tripping）を有利に避ける一方で、電力供給されるデバイス１０４からの断続的なピーク電力引出しに対処する一方で、その状況でもＰｏＥシステム１００における安全動作条件を保つ。

図５は、電源から電力供給されるデバイスへの通信ケーブル１０６を介する電力の供給を制御する例示の方法５００を示し、この方法は、或る実施例において、説明される制御回路要素１２０を用いて実装され得る。これらの方法は、本明細書に記載される適応性電力供給リミット制御機能性を提供するため、図示され及び上述されたようなハードウェアにおいて、及び／又は、プロセッサ実行ソフトウェア、プロセッサ実行ファームウェア、ＦＰＧＡ、論理回路要素、又はそれらの組み合わせを用いて、実装され得る。

５０２において、電源１２２によって提供される供給電圧Ｖ_Ｓは（例えば、コントローラ１２０により感知されたＶＳＥＮ信号を介して）測定され、或る実施例において測定された供給電圧Ｖ_Ｓに少なくとも部分的に基づいて電源１２２の所定の安全動作電力出力レベルに対応して、５０４においてリミット信号ＩＣＵＴが生成される。例えば、生成されるリミット信号ＩＣＵＴは、図３の例における測定された供給電圧Ｖ_Ｓでの電源１２２の所定の安全動作電力出力レベルに対応する供給電流レベルを表すように５０４において生成され得る。５０６において、通信ケーブル１０６を介して流れる供給電流が測定される。例えば、５０６において、プロセス５００は、二つ又はそれ以上の供給電流（例えば、Ｉ１及びＩ２）の測定と、通信ケーブル１０６を介して流れる総供給電流（例えば、Ｉ１＋Ｉ２）を判定するためのそれらの測定された供給電流の加算とを含み得る。５０８において、供給電流がリミット信号（ＩＣＵＴ）と比較される。５１０において、測定された供給電流Ｉ１がリミット信号ＩＣＵＴを超える場合、電源１２２から通信ケーブル１０６への電力の供給が選択的に中断される。また、５１０において、提供される電力の中断は、測定された電流が所定のノンゼロ時間の間ＩＣＵＴを上回って維持される場合に電力が中断されるように、任意選択の遅延（例えば、遅延回路１４２を介する）を含み得る。

従って、記載される例において、ＰｏＥ及び他のシステムにおいて給電側機器を動作させるための装置及び方法が開示され、これらの装置及び方法において、適応性電流制限手法が、コントローラＩＣ又はその他の回路要素において実装され、それにより、感知された又は測定された電流が、供給電圧に大きな変動性がある場合でもデータケーブルを介して電力の最大許容量を安全に供給するように測定された供給電圧に少なくとも部分的に従って生成される適応性電流基準と比較され得る。例示の実施例の手法及び装置は、最大安全レベルに近い電力引出しを必要とする一定電力負荷に電力供給するための低コストな解決策を提供するため適用され得、所与のシステムが、安全性機関の要件に合致しつつ、著しく高い電力の応用例のために設計され得る。

第１及び第２のワイヤ対を備えた通信ケーブルと、供給電圧を提供するように及び第１のワイヤ対に電流を供給するように動作し得る電源とを含む通信システムが提供される。このシステムは更にスイッチングデバイスを含み、スイッチングデバイスは、第２のワイヤ対と結合される第１のスイッチ端子、第２の電源端子と結合される第２のスイッチ端子、及び制御端子を含む。スイッチングデバイスは、制御端子が第１の電圧範囲にあるとき供給電流が第２のワイヤ対から第２の電源端子へ流れ得るようにするように第１のモードで、及び制御端子が第２の電圧範囲にあるとき第２のワイヤ対から第２の電源端子への電流フローを阻止するように第２のモードで、動作し得る。スイッチ制御回路及びリミット回路が提供され、スイッチ制御回路は、第２のワイヤ対から第２の電源端子へ流れる供給電流を少なくとも部分的に表す第１の感知信号と、リミット信号とを受信する。スイッチ制御回路の出力が、第１の感知信号がリミット信号を超えることに応答してスイッチングデバイス制御端子における電圧を第２の電圧範囲にあるように選択的に制御する。リミット回路は、供給電圧を表す第２の感知信号を受信する入力と、第２の感知信号に少なくとも部分的に基づいてリミット信号をスイッチ制御回路の第２の入力に提供するように結合される出力とを含む。種々のスイッチ制御回路実施例が、有利にもスイッチングデバイスをオフにし、それにより、測定された供給電圧に少なくとも部分的に従って生成される適応性電流リミット信号を感知された電流が超えることに応答して通信ケーブルへの電力の供給を中止し、それにより、「適応性」電流制限又は「適応性ヒューズ」性能を達成する。

或る実施例において、リミット信号は、第２の感知信号に少なくとも部分的に反転的に関連し、リミット回路は、電源の一定電力出力に対応するリミット信号を提供し得る。或る実施例においてリミット回路は、第２の感知信号を受信する第１の入力とオフセット信号と結合される第２の入力とを備える増幅器回路、及びリミット信号を提供する増幅器出力を含む。供給をオフにするオペレーションは、遷移条件のため不要なトリッピング（tripping）を緩和するため遅延され得、或る実施例は、第１の感知信号が所定の時間の間リミット信号を超える場合にスイッチ制御端子電圧を第２の電圧範囲にあるよう選択的に制御するように、スイッチ制御回路からの出力と結合される遅延回路を含む。

第３及び第４のワイヤ対を有するケーブルに対してマルチポート実施例が可能であり、こういった実施例において、第１の電源端子は、第２の供給電流を第３のワイヤ対に提供するように結合され、第４のワイヤ対と第２の電源端子との間に結合される第２のスイッチングデバイスを備える。加算回路が、それぞれ、第２及び第４のワイヤ対から第２の電源端子へ流れる供給電流を表す第１及び第２の電流感知信号を受信し、加算回路出力が、第２の電源端子へ流れる供給電流の和を表す第１の感知信号をスイッチ制御回路の第１の入力に提供する。スイッチ制御回路出力は、第１の感知信号がリミット信号を超えることに応答してスイッチングデバイス制御端子における電圧を第２の電圧範囲にあるように選択的に制御する。

電源から電力供給されるデバイスへイーサネット又はその他の通信ケーブルを介して提供される電力を制御するための更なる開示される態様に従って、集積回路（ＩＣ）が提供される。ＩＣは、ケーブルを介して流れる供給電流を表す第１の感知信号を受信する第１の入力端子と、供給電圧を表す第２の感知信号を受信する第２の入力端子と、第２の感知信号に少なくとも部分的に基づいて電源の一定電力出力に対応するリミット信号を提供する出力とを含む。ＩＣは、第１の入力端子と結合される第１の入力と、リミット回路出力と結合される第２の入力とを備えたコンパレータ回路を含む。コンパレータ回路は、第１のコンパレータ入力電圧が第２のコンパレータ入力電圧より大きいとき第１の状態で、及び第１のコンパレータ入力電圧が第２のコンパレータ入力電圧より小さいとき第２の状態で、出力信号を提供する。ＩＣは更に、コンパレータ出力と結合される出力端子を更に含み、出力端子は、コンパレータ出力がコンパレータ出力信号を第１の状態で提供することに応答して電源とイーサネットケーブルとの間に接続されるスイッチングデバイスをオフにするように、スイッチ制御出力信号を第１の状態で提供するように動作し得る。

ＩＣの実施例は、コンパレータ出力信号が、第１の状態に遷移し、ノンゼロの所定の時間の間その状態のままである場合、スイッチングデバイスをオフにするように遅延回路を含み得る。或る実施例において、リミット回路は、第２の感知信号を受け取るように結合される第１の入力と、オフセット電圧信号を受け取るように結合される第２の入力とを備える差動増幅器回路、及び、リミット信号を第２のコンパレータ入力に提供するように結合される差動増幅器出力を含む。

マルチポート制御が或るＩＣ実施例において提供され、こういった実施例において、第３の入力端子が、ケーブルを介して流れる第２の供給電流を表す第３の感知信号を受信し、第２の出力端子が、電源とケーブルとの間に接続される第２のスイッチングデバイスを制御するようにコンパレータ出力と結合され、ＩＣは、ケーブルを介して流れる供給電流の和を表す電圧信号として第１のコンパレータ入力に出力を提供する加算回路を含む。

例示の実施例の更なる態様が、パワーオーバーイーサネットシステムにおいて通信ケーブルを介してデバイスに電力供給する方法を提供する。この方法は、供給電圧を測定すること、測定された供給電圧に少なくとも部分的に基づいて電源の所定の安全動作電力出力レベルに対応するリミット信号を生成すること、通信ケーブルを介して流れる供給電流を測定すること、測定された供給電流をリミット信号と比較すること、及び測定された供給電流がリミット信号を超える場合、電源から通信ケーブルへの電力の供給を選択的に中止することを含む。或る実施例において、第２の供給電流が測定され、測定された供給電流が合計され、総供給電流がリミット信号と比較される。或る実施例においてリミット信号は、測定された供給電圧での電源の所定の安全動作電力出力レベルに対応する供給電流レベルを表すように生成される。この方法の実施例が、測定された供給電流が所定のノンゼロ時間の間リミット信号を超える場合に電源から通信ケーブルへの電力の供給を中止することに関与し得る。

本発明の特許請求の範囲内で、説明した例示の実施例に変形が成され得、多くの他の実施例が可能である。

Claims

通信システムであって、
第１及び第２の端部と、前記第１及び第２の端部間に個別に延在する第１及び第２のワイヤ対と、前記第１及び第２の端部間に個別に延在する第３及び第４のワイヤ対とを含む通信ケーブルと、
前記通信ケーブルの前記第１の端部において前記第１のワイヤ対と前記第３のワイヤ対とに結合される第１の電源端子と、第２の電源端子とを含む電源であって、前記第１及び第２の電源端子間で供給電圧を提供し、前記第１の電源端子から前記第１のワイヤ対へ第１の供給電流を提供し、前記第１の電源端子から前記第３のワイヤ対へ第２の供給電流を提供するように動作可能である、前記電源と、
前記第２のワイヤ対と結合される第１のスイッチ端子と、前記第２の電源端子と結合される第２のスイッチ端子と、制御端子とを含む第１のスイッチングデバイスであって、前記制御端子が第１の電圧範囲にあるときに前記第１の供給電流が前記第２のワイヤ対から前記第２の電源端子へ流れ得るように第１のモードで、前記制御端子が第２の電圧範囲にあるときに前記第２のワイヤ対から前記第２の電源端子への電流フローを阻止するように第２のモードで動作し得る、前記第１のスイッチングデバイスと、
前記第４のワイヤ対と結合される第１のスイッチ端子と、前記第２の電源端子と結合される第２のスイッチ端子と、制御端子とを含む第２のスイッチングデバイスであって、前記制御端子が第１の電圧範囲にあるときに前記第２の供給電流が前記第４のワイヤ対から前記第２の電源端子へ流れ得るように第１のモードで、前記制御端子が第２の電圧範囲にあるときに前記第４のワイヤ対から前記第２の電源端子への電流フローを阻止するように第２のモードで動作し得る、前記第２のスイッチングデバイスと、
加算回路であって、前記第２のワイヤ対から前記第２の電源端子へ流れる前記第１の供給電流を表す第１の電流感知信号を受信する第１の入力と、前記第４のワイヤ対から前記第２の電源端子へ流れる前記第２の供給電流を表す第２の電流感知信号を受信する第２の入力と、前記第２の電源端子に流れる前記第１及び第２の供給電流の和を表す第１の感知信号を提供する加算回路出力とを含む、前記加算回路と、
リミット回路であって、前記電源により提供される前記供給電圧を表す第２の感知信号を受信する入力と、前記電源の一定電力出力に対応して前記第２の感知信号に基づくリミット信号を提供する出力とを有する、前記リミット回路と、
スイッチ制御回路であって、前記第１の感知信号を受信する第１の入力と、前記リミット信号を受信する第２の入力と、前記第１の感知信号が前記リミット信号を超えることに応答して前記第１のスイッチングデバイス及び／又は前記第２のスイッチングデバイスの前記制御端子における電圧を前記第２の電圧範囲にあるように、そうでない場合に前記第１の電圧範囲にあるように、選択的に制御するように動作可能な出力とを含む、前記スイッチ制御回路と、
を含む、通信システム。
請求項１に記載のシステムであって、
前記リミット回路が、前記第２の感知信号に反転的に関連して前記リミット信号を提供するように動作し得る、システム。
請求項１に記載のシステムであって、
前記リミット回路が、前記第２の感知信号を受信する第１の入力と、オフセット信号と結合される第２の入力と、前記リミット信号を提供する増幅器出力とを有する増幅器回路を含む、システム。
請求項１に記載のシステムであって、
前記第１のスイッチングデバイスの前記第２のスイッチ端子と前記第２の電源端子との間に接続される第１の感知抵抗と、
前記第２のスイッチングデバイスの前記第２のスイッチ端子と前記第２の電源端子との間に接続される第２の感知抵抗と、
を更に含み、
前記加算回路の前記第１の入力が、前記第２のワイヤ対から前記第２の電源端子へ流れる前記第１の供給電流を表す電圧信号として前記第１の電流感知信号を受信するように、前記第１の感知抵抗と前記第１のスイッチングデバイスの前記第２のスイッチ端子とに接続され、
前記加算回路の前記第２の入力が、前記第４のワイヤ対から前記第２の電源端子へ流れる前記第２の供給電流を表す電圧信号として前記第２の電流感知信号を受信するように、前記第２の感知抵抗と前記第２のスイッチングデバイスの前記第２のスイッチ端子とに接続される、システム。
請求項１に記載のシステムであって、
前記スイッチ制御回路の前記出力と結合される遅延回路であって、前記第１の感知信号が所定の時間の間に前記リミット信号を超える場合に、前記第１のスイッチングデバイスと前記第２のスイッチングデバイスとの前記制御端子における電圧を前記第２の電圧範囲にあるように選択的に制御するように動作し得る、前記遅延回路を更に含む、システム。
イーサネットケーブルを介して電源から電力供給されるデバイスへの電力の供給を制御するための集積回路であって、
前記イーサネットケーブルを介して流れる第１の供給電流を表す第１の感知信号を受信する第１の入力端子と、
前記イーサネットケーブルを介して流れる第２の供給電流を表す第２の感知信号を受信する第２の入力端子と、
前記電源により供給される供給電圧を表す第３の感知信号を受信する第３の入力端子と、
前記電源の一定電力出力に対応して前記第３の感知信号に基づくリミット信号を提供するリミット回路と、
加算回路であって、前記第１の入力端子からの前記第１の感知信号を受信する第１の加算入力と、前記第２の入力端子からの前記第２の感知信号を受信する第２の加算入力と、前記イーサネットケーブルを介して流れる前記第１の供給電流と前記第２の供給電流との和を表す電圧信号としての加算回路出力信号を提供する加算出力とを含む、前記加算回路と、
コンパレータ回路であって、前記加算回路出力信号を受信する第１のコンパレータ入力と、前記リミット信号を受信する第２のコンパレータ入力と、前記第１のコンパレータ入力における電圧が前記第２のコンパレータ入力における電圧より大きいときに第１の状態で、前記第１のコンパレータ入力における前記電圧が前記第２のコンパレータ入力における前記電圧より小さいときに第２の状態で、コンパレータ出力信号を提供するように動作し得るコンパレータ出力とを含む、前記コンパレータ回路と、
前記コンパレータ出力と結合される第１の出力端子であって、前記コンパレータ出力が前記コンパレータ出力信号を第１の状態で提供することに応答して、前記電源と前記イーサネットケーブルとの間に接続される第１のスイッチングデバイスをオフにするように第１のスイッチ制御出力信号を前記第１の状態で提供するように動作し得る、前記第１の出力端子と、
前記コンパレータ出力と結合される第２の出力端子であって、前記コンパレータ出力が前記コンパレータ出力信号を第１の状態で提供することに応答して、前記電源と前記イーサネットケーブルとの間に接続される第２のスイッチングデバイスをオフにするように第２のスイッチ制御出力信号を前記第１の状態で提供するように動作し得る、前記第２の出力端子と、
を含む、集積回路。
請求項６に記載の集積回路であって、
遅延回路であって、前記コンパレータ出力信号を受け取るように接続される入力と、前記コンパレータ出力信号が所定のノンゼロ時間の間に前記第１の状態に維持される場合に前記第１のスイッチングデバイスをオフにするように前記第１の出力端子において前記第１のスイッチ制御出力信号を提供する第１の遅延回路出力と、前記コンパレータ出力信号が所定のノンゼロ時間の間に前記第１の状態に維持される場合に前記第２のスイッチングデバイスをオフにするように前記第２の出力端子において前記第２のスイッチ制御出力信号を提供する第２の遅延回路出力とを含む、前記遅延回路を更に含む、集積回路。
請求項６に記載の集積回路であって、
前記リミット回路が差動増幅器回路を含み、前記差動増幅器回路が、前記第３の入力端子からの前記第３の感知信号を受け取るように結合される第１の入力と、オフセット電圧信号を受け取るように結合される第２の入力と、前記リミット信号を前記第２のコンパレータ入力に提供するように結合される差動増幅器出力とを備える、集積回路。
パワーオーバーイーサネットシステムにおいて通信ケーブルを介してデバイスに電力供給する方法であって、
電源により前記通信ケーブルへ提供される供給電圧を測定することと、
前記電源の一定動作電力出力レベルに対応して前記測定された供給電圧に基づくリミット信号を生成することと、
前記通信ケーブルを介して流れる第１の供給電流を測定することと、
前記通信ケーブルを介して流れる第２の供給電流を測定することと、
前記通信ケーブルを介して流れる総供給電流を判定するために前記測定された第１及び第２の供給電流を加算することと、
前記総供給電流を前記リミット信号と比較することと、
前記総供給電流が前記リミット信号を超える場合に前記電源から前記通信ケーブルへの電力の供給を選択的に中止することと、
を含む、方法。
請求項９に記載の方法であって、
前記生成されたリミット信号が、前記測定された供給電圧での前記電源の前記一定動作電力出力レベルに対応する供給電流レベルを表す、方法。
請求項９に記載の方法であって、
前記電力の供給を選択的に中止することが、前記総供給電流が所定のノンゼロ時間の間に前記リミット信号を超える場合に、前記電源から前記通信ケーブルへの電力の供給を中止することを含む、方法。