JP6754812B2 - ＰｏＥに用いる低待機電圧の給電装置コントローラ - Google Patents

Description

本発明はＰｏＥ装置に関し、特にＰｏＥに用いる低待機電圧の給電装置（ｐｏｗｅｒ ｓｏｕｒｃｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；ＰＳＥ）コントローラである。

ＰｏＥ（ｐｏｗｅｒ ｏｖｅｒ ｅｔｈｅｒｎｅｔ）は、ツイステッドペアケーブルのイーサネットケーブルにより、電力およびデータを並行伝送する標準システムである。これは、１本のケーブルで、例えば無線アクセスポイント、防犯ウェブカメラ、インターネットプロトコル（ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｐｒｏｔｏｃｏｌ；ＩＰ）電話、およびその他のインターネットプロトコルベース端末などの装置にデータ接続および電力を提供することを許容する。

イーサネット通信は２つの通信ノード間の通信回線に、ＩＥＥＥ（電気電子学会）８０２．３イーサネット規格に基づいて動作する高速データ通信を提供する。２つのノード間の通信媒体は、ツイステッドペアケーブル、またはイーサネットに用いるか、もしくは適用できるその他タイプの通信媒体でよい。ＰｏＥ（ｐｏｗｅｒ ｏｖｅｒ ｅｔｈｅｒｎｅｔ）通信システムは、一般通信回線を介して、電力およびデータ通信を提供する。より具体的には、通信回線に接続する第１ノードの物理層（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ）の給電装置（ｐｏｗｅｒ ｓｏｕｒｃｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；ＰＳＥ）が、通信回線における第２ノード部分の受電装置（ｐｏｗｅｒｅｄ ｄｅｖｉｃｅ；ＰＤ）に直流電力（例えば、５６ボルト直流電流）を提供する。直流電源は通信媒体を介して同時に伝送され、高速データは１つのノードからもう１つのノードに伝送される。

ＰｏＥシステムにおいて、その電力はコモンモード（ｃｏｍｍｏｎ ｍｏｄｅ）で、イーサネットケーブル中の２つ以上の差動対を介して提供され、さらにＰｏＥをサポートするネットワーク装置、例えばイーサネットスイッチ内の電源から、またはミッドスパン電源（ｍｉｄｓｐａｎ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ）を介してケーブルに供給することができる。ミッドスパン電源（またはＰｏＥ電源供給器という）は、追加のＰｏＥ電源であり、非ＰｏＥスイッチと組み合わせて使用することができる。一般的に、エンドポイント給電装置（ｅｎｄ ｐｏｉｎｔ ＰＳＥ）の電源はケーブル中のデータペアが使用され、ミッドスパン給電装置（ｍｉｄｓｐａｎ ＰＳＥ）はスペアペアの使用に制限される。ここで、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格で想定されるＰｏＥの３種の変形体は、図１Ａ、１Ｂおよび１Ｃに示す通りであるが、図１Ａ、１Ｂおよび１Ｃは考えられるＰｏＥ配置を表示した例に過ぎない。図１Ａにおいて、データ通信ネットワーク１０は、統合給電装置（ＰＳＥ）５を有するスイッチ（ｓｗｉｔｃｈ）またはハブ（ｈｕｂ）３を含む。統合給電装置（ＰＳＥ）５からの電力は、センタータップ変圧器７ａおよび７ｂを経由して、データを伝送する２つのイーサネットツイステッドペアケーブル９ａおよび９ｂに供給される。非データ伝送のイーサネットツイステッドペアケーブル９ｃおよび９ｄは該変形体では使用されない。データを伝送するイーサネットツイステッドペアケーブル９ａおよび９ｂの電力は、センタータップ変圧器７ｃおよび７ｄから受電装置（ｐｏｗｅｒｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）１３に伝導され、使用される。図１Ｂにおいて、データ通信ネットワーク２０は、統合給電装置（ＰＳＥ）１５を有するスイッチ（ｓｗｉｔｃｈ）またはハブ（ｈｕｂ）３ａを含む。統合給電装置（ＰＳＥ）１５からの電力は、非データ伝送の２つのイーサネットツイステッドペアケーブル１９ｃおよび１９ｄにより供給される。データ伝送のイーサネットツイステッドペアケーブル１９ａおよび１９ｂは、該構成では電力伝送に使用されない。図に示すように、非データ伝送のイーサネットツイステッドペアケーブル１９ｃおよび１９ｄからの電力は、受電装置（ｐｏｗｅｒｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）２３に伝導され、使用される。図１Ｃにおいて、データ通信ネットワーク３０は、統合給電装置（ＰＳＥ）を有さないスイッチ（ｓｗｉｔｃｈ）またはハブ（ｈｕｂ）３ｂを含む。ミッドスパン電力挿入（ｍｉｄｓｐａｎ ｐｏｗｅｒ ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ）装置３１は、データを伝送する２つのイーサネットツイステッドペアケーブル２９ａ−１および２９ｂ−１のデータ信号を、相応するデータを伝送するイーサネットツイステッドペアケーブル２９ａ−２および２９ｂ−２に簡単に伝達する。図に示すように、ミッドスパン電力挿入装置３１中に位置する給電装置（ＰＳＥ）２５からの電力は、非データ伝送の２つのイーサネットツイステッドペアケーブル２９ｃ−２および２９ｄ−２に供給される。図に示すように、非データ伝送のイーサネットツイステッドペアケーブル２９ｃ−２および２９ｄ−２からの電力は、受電装置（ｐｏｗｅｒｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）３３に伝導され、使用される。電力エンドステーション（ｐｏｗｅｒｅｄ ｅｎｄ ｓｔａｔｉｏｎ）１１、１１ａおよび１１ｂは全て同じであるため、これらは前記各構成との互換性を実現することができる。

ＰｏＥシステムにおいて、各種規格で、および各種レベルまたはクラスの電力を伝達する非標準モードで給電装置（ＰＳＥ）を配置することができる。各ＩＥＥＥ８０２．３ａｆおよび８０２．３ａｔ規格は、いずれも規格および配置の詳細を含む。各規格の一部は、ネットワークポート（ｐｏｒｔ）に受電装置（ＰＤ）が存在するかどうかを検査する機構を各給電装置（ＰＳＥ）に提供し、例えば受電装置（ＰＤ）の抵抗を測定することによる。例えば、通電する前に、給電装置（ＰＳＥ）は受電装置（ＰＤ）を起動過程の一部とするかどうかを検査することができる。図２Ａ〜Ｂは、集積回路ベース（ＩＣ−ｂａｓｅｄ）のＰｏＥシステムにおける給電装置（ＰＳＥ）部分の従来制御のブロック図を示している。

図２Ａは、集積回路ベース（ＩＣ−ｂａｓｅｄ）のＰｏＥシステムを示しており、イーサネット接続により電気的に結合した給電装置（ＰＳＥ）２０１および受電装置（ＰＤ）２０３を含む。図２Ａの例において、イーサネット接続は、４つのツイステッドペアケーブル導体（２つの通信ポートを含む）を実現するＲＪ−４５コネクタおよびカテゴリ５ｅケーブル（ＣＡＴ５Ｅ）により示される。給電装置（ＰＳＥ）２０１は、電圧信号を生成するように配置された電圧源２０５を含む。給電装置（ＰＳＥ）２０１は、受電装置（ＰＤ）２０３の動的要求に基づいて、電力管理機能を実行する給電装置（ＰＳＥ）コントローラ２０７をさらに含む。この他、給電装置（ＰＳＥ）コントローラ２０７は、適合する受電装置（ＰＤ）２０３を検出して検証し、検証した受電装置（ＰＤ）２０３の電力の分類シグネチャを確定し、受電装置（ＰＤ）２０３に給電し、電力を監視し、さらに受電装置（ＰＤ）２０３の電力需要または要求が減少したとき、受電装置（ＰＤ）２０３の電力を除去する。受電装置（ＰＤ）２０３は１対の整流器２０９を含み、各整流器２０９は相応するポート部分でイーサネット接続に結合する。整流器２０９は、受電装置（ＰＤ）２０３に電圧信号を提供するように配置される。受電装置（ＰＤ）２０３は、ＰｏＥ配置における受電装置（ＰＤ）２０３側の電圧および電流を監視する受電装置（ＰＤ）コントローラ２１１をさらに含む。受電装置（ＰＤ）コントローラは、さらに初期設定期間に、リターンパスに必要なシグネチャ抵抗を提供する。直流−直流（ＤＣ−ＤＣ）コンバータ２１３は、負荷が接続される前に選択的に挿入され、需要に基づいて電圧を低下させ、受電装置（ＰＤ）２０３の電圧需要を満たすことができる。

図２Ｂは、１つの給電装置（ＰＳＥ）チャネルに用いる出力制御回路の機能ブロック図を示している。給電装置（ＰＳＥ）マイクロコントローラ２０７はゲート信号（制御信号）を提供して、各出力チャネル中の遮断器ＭＯＳＦＥＴ（図示せず）抵抗を変調する。ＭＯＳＦＥＴ抵抗を制御することにより、各チャネルの出力電圧を変更することができ、給電装置（ＰＳＥ）検出および制御回路２１５により、検出、分類、全電力の利用、および電力除去を実行する。電流および電圧センサは、それぞれ給電装置（ＰＳＥ）マイクロコントローラ２０７に連続したフィードバック信号を提供し、すなわちＩ_{ｓｅｎｓｅ}およびＶ_{ｓｅｎｓｅ}である。これによりＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に基づいて、電源管理を監督および実行する。

ＰｏＥ技術は、発展し続けている。ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に記された受電装置（ＰＤ）の電力制限は、いくつかの新しい応用に対してすでに不充分である。次世代ＰｏＥの応用は、より多くの電力で、要求が厳しい機能をサポートする必要があり、さらに電力効率を高め、より「グリーンエネルギー」を実現してコストを低下させることが要求される。２０１６年初め、アメリカ合衆国エネルギー省（ＤＯＥ）および欧州連合（ＥＵ）行動規範（ＣＯＣ）は、それぞれエネルギー省レベルＶＩおよびＣＯＣティアＩＩの規定を正式に公布し、これにより外部電源の平均効率（ＥＰＳ）を高め、待機電圧を低下させた。アクティブ／ＩＥＥＥ８０２．３規格に基づくＰｏＥ装置に対して、アメリカ合衆国エネルギー省レベルＶＩおよびＣＯＣティアＩＩの待機電圧は低い。これらの要求を満たすため、ＰｏＥ装置の関連回路を停止または除去し、ソフトウェアをディープスリープ状態にする必要がある。したがって、アメリカ合衆国エネルギー省レベルＶＩおよび欧州連合のＣＯＣティアＩＩの待機に対する要求に合格するため、低待機電力のＰｏＥ操作の回路構成に対して行う設計の変更は、重視する必要がある。

発明が解決しようとする課題および課題を解決するための手段

ＰｏＥに用いる低待機電圧の給電装置（ＰＳＥ）コントローラは、マイクロコントローラと、該マイクロコントローラに結合し、受電装置が上記給電装置コントローラに接続しているかどうかを検出し、上記受電装置の操作に必要な電力を決定する検出および分類回路と、上記マイクロコントローラに結合し、上記受電装置に対してその電力消費量を監視する電力制御および監視回路とを含む。上記検出および分類回路、電力制御および監視回路は、個別に上記マイクロコントローラにより電源を停止し、待機電力の消費を最小化することができる。受電装置が接続されていない場合、上記マイクロコントローラはディープスリープ状態に入ることができ；受電装置が接続されている場合、上記マイクロコントローラはディープスリープ状態からウェイクアップすることができる。

上記マイクロコントローラは、集積回路、マイクロプロセッサ、またはすべてのタイプのデジタルプログラマブル装置である。

上記電力制御および監視回路は、電子制御スイッチに結合する。マイクロコントローラから送信された制御信号を利用して、電子制御スイッチの開／閉状態を制御することにより、受電装置を駆動するか、または受電装置から電力を除去する。

上記マイクロコントローラは電圧または電流を使用して、上記給電装置（ＰＳＥ）の出力を検査し、これにより受電装置に接続したかどうかを確定する。

上記電子制御スイッチは、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）である。

給電装置（ＰＳＥ）に待機電力を提供する制御方法は、マイクロコントローラを提供することと、検出および分類回路を提供することと、電力制御および監視回路を提供することと、給電装置に結合する電源を通じさせることと、電力制御および監視回路を停止することと、第１の時間帯で検出および分類回路を作動させることとを含む。上記検出および分類回路が受電装置を検出した状況で、受電装置が結合しているかどうかを検査し、受電装置が結合している場合、検出および分類回路が停止し、電力制御および監視回路が起動して受電装置に給電する。検出および分類回路が受電装置を検出していない状況では、上記検出および分類回路が停止し、マイクロコントローラがスリープ状態に入り、第２の時間帯の後、マイクロコントローラはウェイクアップする。

検出および分類回路が受電装置を検出した状況で、検出および分類回路が所定範囲内で結合した受電装置のシグネチャ抵抗値を検査し、シグネチャ抵抗値が所定範囲内にある場合、検出および分類回路が引き続き結合した受電装置のクラスを検査する工程をさらに含む。

本発明の構成部品、特徴および利点は、明細書中に概説した好ましい実施例に対する詳細な記載および添付図により理解することができる。

図１Ａは、既存技術における、エンドスパン給電装置（ＰＳＥ）から遠隔給電を行う第１の代替配置に基づく、従来のＰｏＥシステムの機能ブロック図を示す。 図１Ｂは、既存技術における、エンドスパン給電装置（ＰＳＥ）から遠隔給電を行う第２の代替配置に基づく、従来のＰｏＥシステムの機能ブロック図を示す。 図１Ｃは、既存技術における、ミッドスパン給電装置（ｍｉｄｓｐａｎ ＰＳＥ）から遠隔給電を行う第１の代替配置に基づく、従来のＰｏＥシステムの機能ブロック図を示す。 図２Ａは、既存技術における、給電装置（ＰＳＥ）からの電力を制御する集積回路ベースの配置を示す。 図２Ｂは、既存技術における、ＰｏＥシステムの給電装置（ＰＳＥ）部分の機能ブロック図を示す。 図３は、本発明の実施例における、給電装置（ＰＳＥ）からの電力を制御する機能ブロック図を示す。 図４は、本発明の実施例における、ＰｏＥ操作に用いる待機電力の状態制御のフローチャートを示す。

ここに、本発明のいくつかの好ましい実施例をより詳細に記載する。しかしながら、本発明の好ましい実施例は説明するためのものであり、本発明を制限するものではないことを認識するべきである。他に、明確に説明するいくつかの実施例以外に、本発明は幅広いその他の実施例で実施することもでき、添付する特許請求の範囲で指定しなければ、本発明の範囲は明確に制限されない。

背景技術で言及したように、図１Ａ〜１Ｃに、ＰｏＥシステムにおける従来配置の例を示す。しかし、次世代ＰｏＥの応用に対して、より高い電力の給電装置（ＰＳＥ）で、電力消費の要求が比較的高い機能受電装置（ＰＤ）をサポートする必要があり、例えばデュアル無線アクセスポイント、防犯カメラ、およびＲＦＩＤリーダ（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｒｅａｄｅｒ）などである。

通常、給電装置（ＰＳＥ）は、例えば金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）の電子制御スイッチなどにより、外部電源からの電力をイーサネットケーブルに付加する。給電装置（ＰＳＥ）の主な機能は、回線中で電源を要求する受電装置（ＰＤ）を検索し、受電装置（ＰＤ）を選択可能に分類することである。受電装置（ＰＤ）を検出した場合、回線に給電し、回線上の電源を監視して、もう給電を要求しない、またはもう給電を必要としないときに電源を切断する。ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格で定義されたＰｏＥの検出シグネチャを示すことにより、受電装置（ＰＤ）は受電装置（ＰＤ）の検出過程に関与する。検出シグネチャが有効である場合、受電装置（ＰＤ）は給電装置（ＰＳＥ）に分類シグネチャの選択肢を示し、これにより通電時に多少の電力が必要であることを示す。

ＰｏＥシステムにおいて、給電装置（ＰＳＥ）は、有効なシグネチャ抵抗を確定することにより、受電装置（ＰＤ）を検出するように配置され、さらに２つ以上のツイステッドペアケーブル対により給電する。給電装置（ＰＳＥ）を実行する主な技術は、電源管理およびＰｏＥ供給過程である。給電装置（ＰＳＥ）はＰｏＥ過程を管理し、以下に説明するＰｏＥ過程の制御を担う。したがって、給電装置（ＰＳＥ）はＰｏＥの「知能」を保有し、中央処理装置（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ；ＣＰＵ）でＰｏＥの過程を制御する必要があり、その他のアナログモジュールは、開閉、検出および電源のフィルタリングを行う。

開始時、ポートの出力、すなわち段階（１）で、検出時間帯の間に有効な受電装置（ＰＤ）を検出するまで、小さな電圧レベルのみを感応する。給電装置（ＰＳＥ）は選択して分類を実行することができ（段階（２））、上記受電装置（ＰＤ）が消費する電力を推定する。時間制御の起動（段階（３））後、給電装置（ＰＳＥ）は受電装置（ＰＤ）に４８ボルト（４８Ｖｄｃ）電圧レベルの直流の提供を開始し（段階（４））、物理的または電気的に切断されるまで続ける（段階（５））。接続が切断されると、電圧および電源は停止する。消費の超過、ショート、電力不足、およびその他の状況により、いくつかのイベントが途中で上記過程を終了する可能性があるが、段階（１）から新たに開始する。

給電装置（ＰＳＥ）はＰｏＥ過程の順序を担うため、給電装置は受電装置（ＰＤ）を操作する前に検出信号を生成して、操作期間に生じる可能性がある各種状況を監視する。すべての検出は、電圧の感応および電流の測定により行うことができる。通電する前に、安全の要求に基づいて、有効な受電装置（ＰＤ）を給電装置（ＰＳＥ）の出力に接続しなければならない。この過程は「回路の検出」と呼ばれ、給電装置（ＰＳＥ）が特定の２５キロオーム（２５−ＫΩ）のシグネチャ抵抗を検索するのに関係する。実際の操作において、測定した抵抗値は閾値の間、例えば１７から２９ＫΩの間、または１９から２６．５ＫΩの間にある。このシグネチャ抵抗の検出は、有効な受電装置（ＰＤ）がすでに接続されており、装置への給電開始が可能であることを表す。

図３は、本発明の実施例における、給電装置（ＰＳＥ）３００からの電力を制御する機能ブロック図を示し、マイクロコントローラ３０１、検出および分類回路３０３、電力制御および監視回路３０５、電子制御スイッチ３０７、検出抵抗器３０９、５Ｖ電圧レギュレータ３１１、発光ダイオード表示（ＬＥＤ Ｇ／Ｒ）回路３１３を含む。電源を入力する負のリード（−）は、マイクロコントローラ３０１に結合し、５Ｖ電圧レギュレータ３１１に結合し、さらに検出抵抗器３０９の第１端に結合し、さらにノードＲｅｆ．ＧＮＤ（−）と定義する。検出抵抗器３０９のもう一端は、電子制御スイッチ３０７に結合する。電源の正のリード（＋）は、５Ｖ電圧レギュレータ３１１に結合し、検出および分類回路３０３と、電力制御および監視回路３０５とに結合し、さらにノードＰＧＮＤ（＋）／ｏｕｔｐｕｔ（＋）と定義する。出力（−）ノードは、検出および分類回路３０３、電力制御および監視回路３０５、および電子制御スイッチ３０７に結合する。有効な受電装置（ＰＤ）は、クロスノード出力（＋）および出力（−）を介して結合することができる。

給電装置（ＰＳＥ）３００は、入力（＋）および入力（−）ノードを介して、ＰＳＥに結合した外部電源から電力を受信することができ、さらに出力（＋）および出力（−）ノードを介して、接続した受電装置（ＰＤ）に電力を伝送する。

マイクロコントローラ３０１は、電源、５Ｖ電圧レギュレータ３１１、発光ダイオード表示（ＬＥＤ Ｇ／Ｒ）回路３１３、検出および分類回路３０３、電力制御および監視回路３０５に結合するように配置される。

１つの好ましい実施例において、マイクロコントローラ３０１は、ＰｏＥステートマシン（ｓｔａｔｅ ｍａｃｈｉｎｅ）を含むことができ、例えば、検出／分類に用いる制御ロジック、電子制御スイッチすなわちＭＯＳＦＥＴに用いるゲートドライバ、モード制御およびパワーグッドロジック（ｐｏｗｅｒ ｇｏｏｄ ｌｏｇｉｃ）などである。このうちに複数のコンパレータ、アナログ−デジタルコンバータ（ａｎａｌｏｇ ｔｏ ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）およびマルチプレクサ（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）を含み、先に言及した過程を実行する。

電源は、給電装置（ＰＳＥ）回路に結合したスイッチモード電源（ｓｗｉｔｃｈｅｄ ｍｏｄｅ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ；ＳＭＰＳ）でよく、マイクロコントローラ３０１の内部回路に直流電圧を提供し、さらに検出／分類回路３０３から直流電圧を除去する能力を有し、電力制御および監視回路３０５は電力消費を最小化する。スイッチモード電源（ＳＭＰＳ）は外部電圧源に結合し、スイッチモード電源（ＳＭＰＳ）は上記電圧源を調節して、複数のアナログ−デジタルコンバータ、分類モジュール、マルチプレクサ（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）またはマイクロコントローラコア（ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｏｒｏｌｌｅｒ ｃｏｒｅ）の少なくとも１つに電圧を提供し、電源を提供する。

検出および分類回路３０３は、マイクロコントローラ３０１、入力（＋）ノード、出力（＋）および出力（−）ノードに結合する。受電装置（ＰＤ）が、ＰｏＥ規格で規定された出力（すなわち出力（＋）および出力（−）ノード）に結合したとき、マイクロコントローラ３０１は、検出および分類回路３０３により、受電装置（ＰＤ）の検出および分類操作を実行することができる。

このうちの１つの好ましい実施例において、検出および分類回路は、受電装置（ＰＤ）検出モジュール、分類モジュール、検出および分類モジュールの選択装置を含む。受電装置検出モジュールは負荷検出器でよく、分類モジュールは電流制限回路、例えばフォールドバック電流制限回路（ｆｏｌｄ−ｂａｃｋ ｃｕｒｒｅｎｔ ｌｉｍｉｔ ｃｉｒｃｕｉｔ）を含むことができる。

開始時、検出および分類回路３０３は、マイクロコントローラ３０１によりアクティブ（イネーブル）にすることができ、検出および分類（検出／分類）機能の間で１つのモード選択制御を選択（検出／分類 選択）することにより、受電装置（ＰＤ）の検出を起動する。特定の電流レベル（ｃｕｒｒｅｎｔ ｌｅｖｅｌ）を付加し、その後、測定された電圧で受電装置（ＰＤ）の検出を検証することができる。逆も同じであり、これにより有効な受電装置（ＰＤ）シグネチャ、無効装置、負荷の開路、およびショートを区分する。

後続の工程において、マイクロコントローラ３０１は、モード選択制御（検出／分類 選択）により、検出および分類機能（検出／分類）の間で分類モードを選択することができる。給電装置（ＰＳＥ）３００は、分類の基準電圧に付与された分類電流を測定することにより、結合した受電装置（ＰＤ）の電力の分類シグネチャを確定する。

結合した受電装置（ＰＤ）の検出／分類の後、電力制御および監視回路３０５を、マイクロコントローラ３０１によりアクティブ（イネーブル）にすることができ、分類結果に対応する電流制限値を有する電子制御スイッチを通じさせる（ポート起動（Ｐｏｒｔ ＯＮ）コマンド）ことにより、受電装置（ＰＤ）に給電する。出力電流制限が閾値を一定時間超えた場合、電子制御スイッチ３０７を停止（ポート停止（Ｐｏｒｔ ＯＦＦ）コマンド）することにより、出力を停止する。１つの好ましい実施例において、電力制御および監視回路３０５は、電子制御スイッチ３０７の作動／停止（ＯＮ／ＯＦＦ）状態を制御するドライバと、負荷電流を検出する（負荷電流検出（Ｌｏａｄ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｅｎｃｅ）コマンド）ことにより、電子制御スイッチ３０７に結合した検出抵抗器３０９を流れる電流を測定する電流検出回路とを含むことができる。電力をＰＤに付加した後、マイクロコントローラ３０１は負荷を監視し続け、指定の電流、電圧および時間の範囲内に保持されることを確実に保証する。範囲のレベルを超えたことを検出した場合、電源を切断する。受電装置（ＰＤ）の電源を一旦切断すると、給電装置（ＰＳＥ）３００の検出過程が完了し、適合する受電装置（ＰＤ）がすでに接続されたことを検証するまで常に停止状態にある。マイクロコントローラ３０１は、ロードすることにより、電子制御スイッチ３０７に結合した抵抗器３０９を経過する電流を検出（負荷電流検出コマンド）し、電力制御および監視回路３０５は、出力電圧を連続して監視（出力電圧コマンド）することにより、ポートの過負荷、ポートの突入（ｐｏｒｔ ｉｎｒｕｓｈ）およびショートの保護を実行することができ、受電装置（ＰＤ）の出力／電力の監視を実行する。

発光ダイオード表示（ＬＥＤ Ｇ／Ｒ）回路３１３はポート状態のＬＥＤドライバであり、５Ｖ電圧調節回路３１１が給電する様々なポートに対する接続条件の状態を表示することができる。このうちの１つの好ましい実施例において、５Ｖ電圧調節回路は、５ボルトの直流を提供するツェナー制御トランジスタ（Ｚｅｎｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）直列電圧レギュレータでよい。マイクロコントローラ３０１は、内部のポート状態のＬＥＤドライバを制御することができ、１つのＬＥＤ（緑色または赤色ＬＥＤ）の作動／停止を起動するか、またはＬＥＤ照明モードを起動することにより、ユーザにポートの状態を通知する。例えばポートが受電装置（ＰＤ）に接続して通電している、またはポートが接続していない、またはポートが故障した装置に接続している、またはポートが通電していない状態である。マイクロコントローラ３０１は、内部矩形波、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号生成器をさらに含む。１つの好ましい実施例において、マイクロコントローラ３０１の出力（電力）制御期間に、（発光ダイオード表示（ＬＥＤ Ｇ／Ｒ）回路３１３、すなわちＬＥＤ表示器は）ＬＥＤ表示器の輝度に用いられるパルス幅変調（ＰＷＭ）方法を利用する。（ｉ）電源装置（ＰＳＥ）の出力電力（または電流）が比較的低いとき、ＬＥＤは暗くなり、パルス幅変調（ＰＷＭ）のデューティ比（ｄｕｔｙ ｃｙｃｌｅ）を低く設定して、電力を節約し、給電装置（ＰＳＥ）の出力電力が低いときに、効率を高める。（ｉｉ）給電装置（ＰＳＥ）の出力電力（または電流）が高いとき、ＬＥＤは明るく、ＰＷＭのデューティ比（ｄｕｔｙ ｃｙｃｌｅ）を高く設定する。（ｉｉｉ）給電装置（ＰＳＥ）の出力電力（または電流）を監視することにより、ＬＥＤ光の強度はマイクロコントローラ３０１により制御することができる。

給電装置（ＰＳＥ）の操作期間に、マイクロコントローラ３０１コアはスリープ状態に入ることができ、結合した検出および分類回路３０３と、電力制御および監視回路３０５とは、マイクロコントローラ３０１が単独で停止して、電力消費を低下させることができる。例えば、不連続解（ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）は回路を開路して、全電力消費を低下させ、さらにファームウェア（ｆｉｒｍｗａｒｅ；ＦＷ）をディープスリープ状態にする。低電圧または低電流信号で出力を調節するだけで、負荷（受電装置（ＰＤ））に接続したかどうかを確認する。

図４は、本発明の実施例における、ハードウェアにより制御する、ＰｏＥ操作に用いる待機電力の状態制御のフローチャートを示す。無負荷／待機期間に、給電装置（ＰＳＥ）の集積回路（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ；ＩＣ）または不連続解（ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）にロードすると、図３に示す回路は一部の回路を停止して電力消費を低下させる。不連続解（ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）は回路を開路して総電力消費を低下させ、ファームウェア（ｆｉｒｍｗａｒｅ；ＦＷ）は並行してディープスリープに入る。低電圧または低電流シグネチャで出力を検査するだけで、負荷が受電装置（ＰＤ）に接続したかどうかを確認する。

以下に、給電装置（ＰＳＥ）に待機電力を提供する制御方法を開示する。工程４０１でＰｏＥの電力が作動し、工程４０３で出力回路の制御および監視回路（図３中に３０５で示す）が停止し、工程４０５でＰｏＥシグネチャ抵抗の検出および分類回路（図３中に３０３で示す）が作動し、１０ｍｓ持続する。工程４０７で、結合した受電装置（ＰＤ）のシグネチャ抵抗（Ｒｓｉｇ）を検出しなかった場合、工程４０９に進み、工程４０９で、ＰｏＥシグネチャ抵抗の検出および分類回路（図３中に３０３で示す）が停止し、マイクロコントローラ（図３中に３０１で示す）はスリープ状態に入り、その後工程４１１に進む。工程４１１で、４秒が経過してスリープが所定の時間を超えると、マイクロコントローラ（図３で、３０１で示す）がウェイクアップし、その後、工程４０５に戻る。結合した受電装置（ＰＤ）のシグネチャ抵抗Ｒｓｉｇを検出した場合、工程４１３に進み、工程４１３で、結合した受電装置（ＰＤ）のシグネチャ抵抗値Ｒｓｉｇを検査し、おおよそ４００ｍｓ持続する。工程４１５で、結合した受電装置（ＰＤ）のシグネチャ抵抗値Ｒｓｉｇが２５ｋΩでない場合、実際の状況で、測定した抵抗が閾値外、例えば１７から２９ＫΩの間、または１９から２６．５ＫΩの間の外にあり、受電装置（ＰＤ）が接続していないと見なし、その後、工程４０９に戻る。結合した受電装置（ＰＤ）のシグネチャ抵抗が２５ｋΩである場合、例えば実際の状況で、１７から２９ＫΩの間、または１９から２６．５ＫΩの間にある場合、受電装置（ＰＤ）はすでに接続されたと見なし、その後、工程４１７に進む。工程４１７で、結合した受電装置（ＰＤ）のクラスの検出を開始し、おおよそ１００〜２００ｍｓ持続して、結合した受電装置（ＰＤ）のクラスを確定し、その後、工程４１９に進む。工程４１９で、結合した受電装置（ＰＤ）のクラスを検査する。結合した受電装置（ＰＤ）のクラスが規格に符合しない場合、工程４０９に戻る。結合した受電装置（ＰＤ）のクラスが規格に符合する場合、工程４２１に進み、工程４２１で、ＰｏＥシグネチャ抵抗の検出および分類回路（図３中に３０３で示す）が停止し、ＰｏＥ出力電力制御および監視回路（図３中に、３０５で示す）が作動し、電源が作動し、その後工程４２３に進む。工程４２３で、ＰｏＥの電力を検査する。ＰｏＥの電力が正常である場合、工程４２１に戻る。ＰｏＥの電力が正常でない場合、工程４２５に進む。工程４２５で、電源が停止し、ＰｏＥ出力電力制御および監視回路（図３中に３０５で示す）が停止し、その後、工程４０５に戻る。

当業者は、本発明に記載した好ましい実施例が本発明を説明するもので、本発明を制限するものではないことを理解することができる。このうち、すでに好ましい実施例を組み合わせて本発明について記載したが、当業者により修正が示される。したがって、本発明は該実施例に記載した技術内容に制限されず、本発明は添付した特許請求の範囲の主旨および範囲内に含まれる各種修正および類似の配置を包含する。その範囲は最も広い解釈をするべきであり、これによりこれらの修正および類似の構造はすべて包含される。上記に本発明の好適な実施例を説明および記載したが、本発明の主旨および範囲を逸脱しない状況で、各種の変更を行うことができることを理解しなければならない。

１０ データ通信ネットワーク
２０ データ通信ネットワーク
３０ データ通信ネットワーク
５ 統合給電装置（ＰＳＥ）
１５ 統合給電装置（ＰＳＥ）
２５ 統合給電装置（ＰＳＥ）
３ スイッチまたはハブ（ｈｕｂ）
３ａ スイッチまたはハブ（ｈｕｂ）
３ｂ スイッチまたはハブ（ｈｕｂ）
７ａ センタータップ変圧器
７ｂ センタータップ変圧器
７ｃ センタータップ変圧器
７ｄ センタータップ変圧器
１７ａ センタータップ変圧器
１７ｂ センタータップ変圧器
１７ｃ センタータップ変圧器
１７ｄ センタータップ変圧器
２７ａ センタータップ変圧器
２７ｂ センタータップ変圧器
２７ｃ センタータップ変圧器
２７ｄ センタータップ変圧器
９ａ データを伝送するイーサネットツイステッドペアケーブル
９ｂ データを伝送するイーサネットツイステッドペアケーブル
１９ａ データを伝送するイーサネットツイステッドペアケーブル
１９ｂ データを伝送するイーサネットツイステッドペアケーブル
２９ａ−１ データを伝送するイーサネットツイステッドペアケーブル
２９ｂ−１ データを伝送するイーサネットツイステッドペアケーブル
２９ａ−２ データを伝送するイーサネットツイステッドペアケーブル
２９ｂ−２ データを伝送するイーサネットツイステッドペアケーブル
９ｃ 非データ伝送のイーサネットツイステッドペアケーブル
９ｄ 非データ伝送のイーサネットツイステッドペアケーブル
１９ｃ 非データ伝送のイーサネットツイステッドペアケーブル
１９ｄ 非データ伝送のイーサネットツイステッドペアケーブル
２９ｃ−１ 非データ伝送のイーサネットツイステッドペアケーブル
２９ｄ−１ 非データ伝送のイーサネットツイステッドペアケーブル
２９ｃ−２ 非データ伝送のイーサネットツイステッドペアケーブル
２９ｄ−２ 非データ伝送のイーサネットツイステッドペアケーブル
１３ 受電装置（ｐｏｗｅｒｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）
２３ 受電装置（ｐｏｗｅｒｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）
３３ 受電装置（ｐｏｗｅｒｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）
３１ ミッドスパン電力挿入（ｍｉｄｓｐａｎ ｐｏｗｅｒ ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ）装置
１１ 電力エンドステーション（ｐｏｗｅｒｅｄ ｅｎｄ ｓｔａｔｉｏｎ）
１１ａ 電力エンドステーション（ｐｏｗｅｒｅｄ ｅｎｄ ｓｔａｔｉｏｎ）
１１ｂ 電力エンドステーション（ｐｏｗｅｒｅｄ ｅｎｄ ｓｔａｔｉｏｎ）
２０１ 給電装置（ＰＳＥ）
２０３ 受電装置（ＰＤ）
２０５ 電圧源
２０７ 給電装置（ＰＳＥ）コントローラ
２０９ 整流器
２１１ 受電装置（ＰＤ）コントローラ
２１３ 直流−直流（ＤＣ−ＤＣ）コンバータ
２１５ 給電装置（ＰＳＥ）検出および制御回路
３００ 給電装置（ＰＳＥ）
３０１ マイクロコントローラ
３０３ 検出および分類回路
３０５ 電力制御および監視回路
３０７ 電子制御スイッチ
３０９ 検出抵抗器
３１３ 発光ダイオード表示（ＬＥＤ Ｇ／Ｒ）回路
３１１ ５Ｖ電圧調節回路
４０１ 工程
４０３ 工程
４０５ 工程
４０７ 工程
４０９ 工程
４１１ 工程
４１３ 工程
４１５ 工程
４１７ 工程
４１９ 工程
４２１ 工程
４２３ 工程
４２５ 工程

Claims (5)

1. パワー・オーバー・イーサネット（ＰｏＥ）に用いる低待機電圧の給電装置コントローラであって、
   マイクロコントローラと；
   前記マイクロコントローラに結合し、第１の時間帯に受電装置（ｐｏｗｅｒｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）が前記給電装置コントローラに接続しているかどうかを検出し、前記受電装置の操作に必要な電力を決定するために設けられた検出および分類回路と；
   前記マイクロコントローラに結合し、前記受電装置に電力を提供し、さらにその電力消費量を監視する電力制御および監視回路と；を含み、
   前記マイクロコントローラは、待機電力の消費を最小化するために、前記検出および分類回路と、前記電力制御および監視回路とを、個別に停止するように設けられ、
   前記マイクロコントローラは、
   前記検出および分類回路が前記受電装置を検出しない場合、前記検出および分類回路を停止し、ディープスリープ状態に入り、第２の時間帯の後にウェイクアップし、
   前記検出および分類回路が前記受電装置を検出した場合、前記受電装置が接続されているかどうかを確認し、前記受電装置が接続されている場合、前記検出および分類回路を停止し、前記電力制御および監視回路を作動し、前記受電装置に電力を提供するために設けられている、給電装置コントローラ。
2. 上記電力制御および監視回路が電子制御スイッチに結合し、上記マイクロコントローラが制御信号を伝送することにより、前記電子制御スイッチの作動／停止状態を制御し、上記受電装置に電力を提供するか、または電力を除去する、請求項１に記載の給電装置コントローラ。
3. 前記給電装置コントローラに結合し、直流電圧を前記マイクロコントローラの内部回路に提供し、前記検出および分類回路と、前記電力制御および監視回路とから直流電圧を除去する能力を前記マイクロコントローラに持たせ、電力の損失を最小化するスイッチモード電源
   をさらに含む、請求項１に記載の給電装置コントローラ。
4. パワー・オーバー・イーサネット（ＰｏＥ）に用いる給電装置（ＰＳＥ）に待機電力を提供する制御方法は、
   マイクロコントローラを提供することと；
   検出および分類回路を提供することと；
   電力制御および監視回路を提供することと；
   前記給電装置に結合する電源を通じさせることと；
   電力制御および監視回路を停止することと；
   第１の時間帯に、検出および分類回路を作動させることと；を含み、
   前記検出および分類回路が受電装置を検出した状況で、前記受電装置が結合しているかどうかを検査し、前記受電装置が結合している場合、前記検出および分類回路が停止し、前記電力制御および監視回路が起動して前記受電装置に給電し、前記検出および分類回路が受電装置を検出していない状況では、前記検出および分類回路が停止し、前記マイクロコントローラがスリープ状態に入り、第２の時間帯の後、前記マイクロコントローラがウェイクアップする方法。
5. 前記検出および分類回路が受電装置を検出した状況で、
   前記検出および分類回路が所定範囲内で前記結合した受電装置のシグネチャ抵抗値を検査し、前記シグネチャ抵抗値が所定範囲内にある場合、検出および分類回路が引き続き前記結合した受電装置のクラスを検査する工程をさらに含む、請求項４に記載の方法。