TWI462520B - 在乙太網路上供電之系統中之電力結合 - Google Patents

在乙太網路上供電之系統中之電力結合 Download PDF

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Description

在乙太網路上供電之系統中之電力結合
本發明係關於在乙太網路上供電(PoE)之技術，且特定言之關於增大至一PoE賦能之經供電器件(PD)之電力同時符合PoE之IEEE標準之方法。
本申請案主張由Ryan Huff及Jeffrey Heath於2011年8月30日申請之標題為「PD Power Combining in Power Over Ethernet System」之序號第61/528,917號之美國臨時申請案之優先權，該案之全文以引用的方式併入本文中。
許多PoE客戶想要多於當前IEEE標準允許之電力用於一PD。此等客戶之一些亦想要仍然完全順應於IEEE 802.3 PoE規範。IEEE 802.3規範以引用的方式併入本文中。對於此等客戶，使用PoE獲得更多電力之唯一方式係結合來自兩個或兩個以上順應IEEE 802.3的電力源設備(PSE)PoE通道之電力(諸如結合透過攜載PoE之兩個或兩個以上乙太網路電纜所供應之電力)以對一單個PD供電。
結合來自多個PSE通道之電力之傳統方法係各PSE通道具有一對應PD介面控制器及一隔離式PD電力供應器(PDPS)，其中所有PDPS之輸出並聯連接且至單個PD負載。根據IEEE PoE規範，PSE通道之各者將標準電壓(諸如44伏特至57伏特)供應給其等之相關聯乙太網路電纜中之適合對之電纜。在PD側，來自各PSE通道之電壓藉由單獨的隔離式電力供應器(PDPS)DC-DC轉換成由該單個PD負 載所需之所要電壓。接著，所有PDPS經設計使得各PDPS供應總負載電流之一相等份。此需要所有PDPS之間的通信。例如，一PDPS可用作主控裝置且另一PDPS可用作一從動裝置。該主控裝置接著控制該從動裝置以與該主控裝置同步操作以將一半電流以一經調節電壓供應給單個PD負載。PSE側上之電力供應器(供應44伏特至57伏特)亦可視需要彼此通信。
使兩個或兩個以上PDPS一起同步以供應相等電力添加複雜度且限制可在一乙太網路系統中使用之PDPS之類型。
因此，需要一種當一單個PD負載需要多於一PDPS可供應之電力時兩個或兩個以上PDPS結合其等之電力用於該PD負載之技術，其中該等PDPS無須同步而將其等之結合電力提供給該PD負載。
本方法將多於一單個順應PoE的PSE通道及相關聯PDPS可供應之電力供應給一PD負載。多個PDPS無需同步而將其等之結合電力供應給該PD負載。
假定一習知PSE交換機具有多個PSE通道，其中各通道傳統上意欲使用一單獨的乙太網路電纜而連接至一不同PD。各PSE通道經由該電纜而連接至一單個PDPS。
描述用於使用兩個或兩個以上PDPS而將電力供應給一單個PD負載之本發明之一實例，各PDPS諸如藉由一單獨的乙太網路電纜而連接至一單獨的PSE通道。
PSE通道之各者經由用於各PDPS之一PD介面控制器而連接至一相關聯隔離式PDPS。若PDPS中之電壓轉換器使用一二極體整流之次級繞組輸出，則該PDPS之輸出並聯連接(諸如至一PD負載電力匯流排)。若(使用一同步開關)同步整流PDPS之次級繞組輸出，則PDPS輸出透過二極體或理想的二極體整流器而並聯連接以防止當該同步開關閉合時一PDPS將電流供應給其他PDPS。
由於一隔離式PDPS之典型製造容差，故並聯連接各PDPS之輸出不足以阻止PDPS之任何者主導整個PD負載電流，此係因為輸出最高電壓之PDPS將係具有將其連接至PD負載之一正向偏壓二極體之唯一PDPS之故。若一PDPS(在一PD通道中)主導該PD負載，且該負載超過由IEEE標準對於一單個PSE通道所指定之最大電流，則對應PSE通道將達到其最大電力輸出限制且該PSE通道將由該等IEEE標準所指定之PSE中之電流偵測電路自動切斷。換言之，該PSE通道將去除其埠。
為了對抗此，根據本發明之一實施例，在各PDPS中提供恰好低於其對應PSE通道之額定值之一輸入電力限制。當達到該輸入電力限制位準時，防止該PDPS將任何額外電力提供給PD負載。接著，另一PSE通道之PDPS起始將電力貢獻於該PD負載，同時該第一PDPS繼續供應其全受限電力。此負載交遞情節將對於各PDPS繼續，直至達到該全PD負載電流為止。
據此，輸出最高電壓之一第一PDPS(連接至一第一PSE 通道)將電力供應給PD負載直至該負載需要多於該第一PSE通道可容許之電力之電力為止。接著，該第一PDPS電力被迫受該PDPS中之電力限制電路限制。接著，輸出下一最高電壓之一第二PDPS(連接至一第二PSE通道)經由其正向偏壓二極體而耦合至該負載之電力匯流排，以將額外電力供應給該負載，同時該第一PDPS提供最大可允許之電力。此交遞處理對於各PDPS繼續。各PSE通道之電流限制被IEEE標準指定為一類型1 PSE之350 mA及一類型2 PSE之600 mA，其等可藉由該等電流限制乘以由該PSE通道所供應之電壓而轉換為電力限制。
一種上文技術之替代係在各PDPS中提供一輸入電流(Iin)限制而非一輸入電力限制。各PDPS將具有其輸入電流限制，設定為恰好低於其對應PSE通道之斷流電流(Icut)，其係上文所提及之350 mA或600 mA。Icut為一平均電流限制。
所描述之技術允許各PDPS在一額外PDPS經由一正向偏壓二極體而耦合至負載之電力匯流排前自其對應PSE通道獲得最多可用電力。若不同電力位準(即，類型1或類型2)可自不同PSE通道獲取，則PDPS之輸入電力限制或電流限制可自動修改以匹配對應PSE通道之能力。
除指定350 mA(類型1)或600 mA(類型2)之一平均電流限制(Icut)之用於PoE之IEEE標準外，該等IEEE標準亦指定400 mA(類型1)或684 mA(類型2)之一最小瞬時(快速)電流限制(Ilim)。若該瞬時PSE通道電流超過該快速電流限制， 則該PSE通道可立即終止至該通道之電力。在一實施例中，該等PDPS亦包含一快速電流限制器以防止瞬時PSE通道電流超過指定之快速電流限制。此快速電流限制器防止至一PDPS中之任何電流暫態觸發PSE通道電流限制關閉。一暫態之一實例係當PDPS控制迴路隨著一額外PDPS變成耦合至PD電力匯流排以將額外電力供應給負載而自輸出電壓控制過渡至輸入電力(或電流)限制控制時。另一實例係可使任何特定PSE通道進入其Ilim關閉模式之大的快速PD負載暫態。若一PSE通道關閉，則PD介面控制器將偵測一欠壓且使其相關聯PDPS與該PSE通道斷接。保持任何PSE通道離開其Ilim模式將確保PD電力匯流排上之PDPS電壓不會由於去除一PSE通道而下降。
上文技術之一優點係在PD通道之間無需互連或通信匯流排。此係由於各PD通道基於其自身PDPS之操作點及PSE通道之特定電力位準而獨立組態其自身。互連及通信之此缺點削減成本、大小及複雜度且允許使用不具有一同步能力之組件。
在乙太網路上供電(PoE)係一種藉此將受限電力自一乙太網路交換機傳輸至乙太網路連接之設備(例如，VoIP電話、WLAN傳輸器、保全攝影機等)之方法。來自該交換機之DC電力在標準CAT-5電纜布設中之兩組雙絞對線上傳輸。相同的兩組雙絞對線亦可傳輸差分資料信號，此係因為DC共同模式電壓不影響該資料之故。以此方式，可消 除對於提供「經供電器件」(PD)之任何外部電力源之需要。IEEE 802.3中陳述PoE之標準，其以引用的方式併入本文中。
圖1代表使用PoE之一典型乙太網路系統。一「電力源設備」(PSE)12可為將電力及資料供應給一PD 14之任何乙太網路器件。PSE 12及PD 14通常經由與標準乙太網路8接腳(四個雙絞對)連接器端接之一標準CAT-5電纜而連接。
PSE 12通常由主電源電壓(120VAC)供電且使用一外部或內部電壓轉換器16以產生44伏特與57伏特之間的一DC電壓。PoE標準需要PSE 12將至少37伏特在輸入處供應給PD 14。沿著電纜之電壓降隨著距離增大。
指派雙絞對18及20之兩者用於攜載PoE電力，且此等對亦可攜載差分資料。亦展示剩餘兩對。所有使用中之對藉由變壓器(諸如變壓器22及24)在PD 14處端接。假定雙絞對18提供44伏特且雙絞對20連接至地面。對變壓器22及24之中心分接頭進行一連接以將44伏特提供給PD 14。由於DC電壓係共同模式，故其不影響差分資料。其他習知端接電路(諸如極性校正電路)亦包含在端接區塊25中，但是與本發明不相干。
44伏特施加至用於將該電壓轉換成PD 14所要之任何電壓或多個電壓之一DC-DC轉換器26。負載28(例如，一保全攝影機)由轉換器26供電且經由雙絞線對而與PSE 12通信。
IEEE標準需要PSE 12與PD 14之間的特定低電流交握程 序以便偵測一PoE供電器件之存在且以便在PSE 12使全電力可用於PD 14前傳達PSE 12及PD 14之有關特性。用於處置PoE之交握程序且接著將經供應電壓自PSE連接至PD 14中之DC-DC轉換器26之電路有時稱作PD介面控制器。
下文係PSE 12與PD 14之間的交握協定之一簡化摘要。
當一PoE賦能之乙太網路電纜插入PD 14中時，PSE 12詢問PD 14以判定其是否PoE賦能。此週期稱作偵測階段。在該偵測階段期間，PSE 12經由雙絞線對18及20而將一電流受限之電壓斜線上升施加至PD 14，且藉由偵測所得電流而尋找來自PD 14之一特性阻抗(約25K歐姆)。若未偵測到正確阻抗，則PSE 12假定該負載不是PoE賦能且關閉PoE產生端。接著，該系統操作為一標準乙太網路系統。
若偵測到簽名阻抗，則PSE 12移動至一選用分類階段。PSE 12繼續向上斜線上升至PD 14之電壓。PSE 12產生一脈衝(指示其為一類型1 PSE)或兩個脈衝(指示其為一類型2 PSE)。PD 14回應於具有特定電流位準之分類脈衝以識別PD 14是類型1還是類型2。一類型1 PD需要小於13 W。一類型2 PD最多需要25.5 W之一最大值。亦可識別各與此等類型內之一最大平均電流位準(Icut)及一最大瞬時電流位準(Ilim)相關聯之各種等級(例如，五個等級)。接著，PSE 12使用此電力需量資訊以判定其是否可將所要電力供應給PD 14，且PD 14使用該資訊以判定其是否可用PSE 12完全操作。存在用於偵測及分類階段之最大時間窗。
當完成偵測及分類階段時，PSE 12斜線上升其輸出電壓 以高於42 V。一旦已在PD 14處偵測到一欠壓封鎖(UVLO)臨限值，則接通一內部FET。此時，PD 14開始正常操作，且其繼續正常操作，只要輸入電壓仍然高於一所要位準。
由一習知偵測/分類電路29(亦稱作一PD介面控制器)執行交握階段及PSE電壓至DC-DC轉換器26之連接。
若PD負載28可完整由在雙絞線對18及20上供應電力之單個PSE通道供電，則圖1之組態係適當的。然而，一使用者可能想要提供恆定地或間斷地需要大於可由一單個PSE通道所提供之電力位準之一電力位準之一負載。圖2之發明電路可用於將電力自多個PSE通道供應給一單個PD負載。
在圖2中，僅展示兩個PSE通道30及32，但是可對本發明使用任何數目個PSE通道。各PSE通道可與在圖1中所示之單個PSE通道相同。
各PSE通道30/32分別連接至一相關聯PDPS 34及36。各PDPS 34/36之輸出連接至將電力提供給一單個PD負載之一電力匯流排38。PDPS 34及36可容置在一單個PD 40中，PD 40具有用於經由乙太網路電纜或其他佈線組態而連接至兩個PSE通道30及32之兩個或兩個以上乙太網路連接器。
上文所描述之一習知偵測/分類邏輯電路42執行交握階段且經由開關43而將PSE通道電壓(約44伏特)連接至PDPS 34/36中之電壓轉換器之輸入。邏輯電路42經程式化以識別PDPS為一類型1(13 W最大值)或類型2(25.5 W最大值)(如 上文所描述)，使得PSE通道30/32可判定其是否可供應請求之電力位準且施加對應電流限制。
在圖2之實例中，假定PDPS 34及36為類型1，具有350 mA之平均(或慢速)電流限制及400 mA之瞬時(或快速)電流限制。該平均電流限制為在一指定時間恆定週期內平均之電流。
一25K歐姆電阻器44識別PDPS 34/36係PoE相容的。邏輯42可在交握階段後斷開電阻器44。
假定PD負載需要大於13 W且小於25.5 W之一最大電力，使得一單個PDPS 34或36(各僅可供應最多13 W)無法供應該PD負載所要之所有電力。
各PDPS 34/36具有經由一二極體50/52而連接至電力匯流排38之其Vout端子46/48。若一相關聯PDPS 34/36之Vout約大於匯流排38上之電壓0.7伏特(若使用肖特基二極體，則約0.5伏特)，則二極體50/52將僅變成正向偏壓。由於各種容差，故各種PDPS之Vout將稍微相異，因此最初二極體50/52之一者將首先傳導，同時另一二極體將反向偏壓直至匯流排38電壓變成小於施加至二極體50/52之陽極之Vout 0.7伏特為止。在一實施例中，PDPS 34/36輸出近似5伏特，因此包括降壓轉換器。
若各PDPS 34/36之Vout相同，則二極體50/52兩者將為導電，因此允許PDPS 34及36兩者將電流供應給負載。
許多類型之DC-DC轉換器可會合允許將來自多個電力供應器之電力結合用於一單個負載而無需同步之本發明技術 而使用。圖2之實例中之DC-DC轉換器操作如下。
當開始一時脈循環時，一時脈信號CLK設定一RS正反器56以將一邏輯高電壓施加至MOSFET 58之閘極以使其接通。
接著，電流傳導通過電感器60及隔離變壓器之初級繞組62。一斜線上升電流流動通過一低值感測電阻器64以產生一斜線上升Isense電壓。Isense施加至一脈衝寬度調變(PWM)比較器66之一輸入。
通過初級繞組62之斜線上升電流對變壓器充電。二極體70此時為關。
假定輸出電容器71已自先前充電循環充電至Vout。Vout連接至一電阻分壓器(未展示)以產生一分開的回饋電壓Vfb。替代地，可由用於隔離回饋電路與Vout端子之變壓器之一第三繞組產生Vfb。
一誤差放大器72(一跨導放大器)接收Vfb及一參考電壓Vref，且誤差放大器72之輸出電流對補償電容器74充電或放電以產生一臨限電壓Vth。Vth連接至PWM比較器66之另一輸入。當斜線上升Isense跨越Vth時，觸發PWM比較器66以重設RS正反器56以切斷MOSFET 58直至下一時脈循環為止。切斷MOSFET 58使橫跨次級繞組75之電壓反向以正向加偏壓於二極體70。通過次級繞組75之電流對輸出電容器71充電，該輸出電容器71平滑輸出電壓Vout且將電流提供給負載。
電流及電壓回饋迴路調整控制MOSFET 58之工作循環之 Vth之位準以使Vfb等於Vref。選擇電阻分壓器(未展示)中之電阻器值或第三繞組之匝數以產生所要Vout。
PDPS 36中之轉換器在理想情況下與PDPS 34中之轉換器相同，但是由於組件及處理容差，故兩個轉換器之Vout將稍微相異。將假定PDPS 34之Vout稍微大於PDPS 36之Vout。
在PDPS 34及36兩者已完成其等之交握階段且已達到其等之穩定狀態Vout位準後，僅二極體50將正向偏壓以將來自PDPS 34之Vout耦合至匯流排38，此係因為假定PDPS 36之Vout稍微低於PDPS 34之Vout之故。電容器76提供匯流排38與Vout之間的平滑以防止匯流排38上之暫態切斷二極體50。
假定PSE通道30/32及PDPS 34/36為具有13 W之一最大可允許電力之類型1。根據類型1 PoE之IEEE標準，由各PSE通道30/32所供應之最大可允許平均電流為350 mA，且假定由各PSE通道30/32所供應之最大可允許瞬時電流為400 mA。
若連接至匯流排38之PD負載僅需要小於13 W，則僅PDPS 34需要將所有電力供應給該負載，且PDPS 36中之二極體52將仍然反向偏壓。
在該負載連續或暫時需要多於13 W之事件中，下文發明技術及電路開始起作用。連接至匯流排38之各PoE賦能之PDPS具有相同電路且操作該相同電路。
電感器60以及電容器80及82平均(低通濾波)來自PSE通道30之輸入電流Iin，使得存在很小由於切換MOSFET 58之 漣波。與電感器60串聯之一低值感測電阻器可用於偵測Iin，其中橫跨該電阻器連接之一差分放大器產生與Iin成比例之一電壓。
與Iin成比例之此電壓連同與Vin恰當地成比例之一電壓連接至一乘法器84，使得乘法器84之輸出為與由PSE通道30所供應之平均電力(Vin x Iin)成比例之一值Vp。
一邏輯區塊86產生對應於13 W之一類型1電力或25.5 W之一類型2電力(取決於在交握階段期間所偵測到之類型)之一電力參考電壓Vref,p。在交握階段期間所偵測到之一脈衝指示一類型1系統，且在交握階段期間所偵測到之兩個脈衝指示一類型2系統。
值Vref,p及Vp施加至一電力限制放大器88(一跨導放大器)之輸入，僅當Vp超過Vref,p時，該電力限制放大器88在其輸出處沈入一電流。換言之，僅當由該負載所要之電力超過由PSE通道30所供應之可允許電力時，放大器88在吸收其輸出處沈入一電流。
當放大器88沈入電流時，接通二極體90，該二極體90維持Vth在一位準使得轉換器無法將任何多於13 W供應給匯流排38。因此，由放大器88所汲取之電流恰好足以保持Vth在電力限制位準。
在本實例中，限制電力本質上與限制輸入電流Iin相同，此係因為Vin被IEEE標準指定在一特定範圍內之故。由於Vin近似已知，故電力可簡單藉由量測輸入電流而近似已知。
一個二極體92連接在誤差放大器72與補償電容器74之間 以防止至電力限制放大器88中之電流源自誤差放大器72。一弱上拉電阻器93連接至電容器74以將其充電至Vth，同時誤差放大器72及電力限制放大器88僅用於自電容器74汲取電荷以提供回饋控制。
圖2之電路亦限制至PD 34中之瞬時電流以防止PSE通道30超過其快速電流限制。Isense信號連接至一電流限制比較器94之一輸入，且一快速電流限制參考電壓Vref,cl連接至另一輸入。Vref,cl為與通過初級繞組62之一峰值電流相關聯之一值，其對應於PSE通道30之快速電流限制(例如，400 mA)。若Isense超過Vref,cl，則比較器94產生一低電壓，其正向加偏壓於二極體96且立即重設RS正反器，關閉MOSFET 58。因此，工作循環受限以防止任何瞬時電流觸發PSE通道30之快速電流限制模式。
連接至PWM比較器66之選用二極體98防止至放大器94中之電流源自PWM比較器66。若使用二極體98，則RS正反器56之重設輸入處之一弱上拉電阻器99用於弱地加偏壓於RS正反器56之重設端子，使得PWM比較器56或電流限制放大器94可在觸發其等時下拉該重設端子以切斷MOSFET 58。
保證將不超過PSE通道30/32之瞬時電流限制亦可藉由偵測PDPS 34/36中之任何合適節點處之一瞬時輸入電流而實現。超過該瞬時電流限制可指示在PD負載或一暫態中存在一異常，因此PDPS中之轉換器之工作循環之限制可係永久(直至取代該負載為止)或暫時的。
一旦PDPS 34輸出電壓Vout變成受Vth之限制或快速電流限制所限制，則PD負載之電流需量將下拉PDPS 34之Vout。此造成匯流排38上之電壓稍微降低，引起PDPS 36之二極體52現變成正向偏壓。由PDPS 36所產生之電流現供應給匯流排38，使得匯流排38仍然在所要電壓。二極體50及52兩者因此正向偏壓以將電流傳導至該負載，同時PDPS 34供應13 W之其最大電力且PDPS 36供應該負載所要之任何額外電力。
任何數目個PDPS可並聯連接，如由圖2中之省略號所指示。若額外PDPS連接至匯流排，則輸出最高Vout之PDPS將使其輸出二極體(例如，二極體50、52)首先正向偏壓且遞送最多13 W(對於類型1)或25.5 W(對於類型2)之其最大電力。一旦已達到最大電力，則輸出下一最高Vout之PDPS將使其輸出二極體正向偏壓且將任何額外電力提供給該負載直至其達到其最大電力為止。剩餘PDPS將以相同交遞序列相似地貢獻電力。據此，一廣範圍之電力可遞送至一PD負載，同時符合PoE標準，其中與先前技術相比，該等PDPS無需彼此通信以同步操作。此外，PSE通道無需彼此通信以結合其等之電力。此允許在PD負載可由一單個習知PDPS供電之事件中用習知PDPS取代本發明之PDPS 34及36。
當一PDPS已恰好藉由其正向偏壓二極體(例如，50、52)而連接至電力匯流排38時，各PDPS之輸出處之電容器76平滑任何暫態。
在另一實施例中，輸入電力並非藉由Iin乘以Vin而偵測到而是僅偵測到Iin且藉由放大器88與一臨限值比較。此藉由繞越乘法器84之虛線連接100展示。在此一情況下，值Vref,p設定為恰好低於PSE通道之「慢速」電流限制(例如，350 mA或600 mA)。邏輯區塊86偵測到PSE或PD之類型且據此設定該慢速電流限制。因為PSE通道電壓近似已知(由IEEE標準所設定)而無需偵測電力，因此「慢速」電流限制近似對應於可允許之最大電力。
在另一實施例中，電力及電流兩者在各PDPS中被偵測到且與一電力臨限值及一電流臨限值比較以限制電力及電流兩者。
展示PDPS 34及36使用二極體(例如，二極體70)整流；然而，反而可使用一同步整流器(例如，一MOSFET)且經控制以相反切換至MOSFET 58。若PDPS使用一同步整流器，則PDPS輸出仍應經由二極體50/52而連接至匯流排38以防止一PDPS將電流供應給其他PDPS。一理想的二極體整流器亦可用於50/52，其比較電壓且當偵測到所要極性時觸發一低損耗開關。將一PDPS耦合至共同負載之任何二極體或開關一般在本文稱作一極性偵測器件，其僅當由該PDPS所產生之電壓近似等於或大於已連接至該負載之電壓時將該PDPS自動耦合至該負載。
可結合本文所描述之特徵之任何者。本發明與在PDPS中所使用之電力轉換器之類型無關。該轉換器可為一降壓或一升壓轉換器(或一結合)、一電流模式轉換器、一電壓 模式轉換器，或任何其他類型之轉換器。圖2展示一電流模式轉換器。一電壓模式轉換器可恰好比較Vth與一斜線上升振盪器信號。
各PDPS可經由一標準乙太網路電纜或任何其他合適的導體而連接至其相關聯PSE通道。PD負載可為任何類型之負載，包含使用一廣範圍之電力位準之負載。PSE通道可在一單個乙太網路交換機中或來自由不同製造商所出售之單獨的PoE源。PSE通道可為不同類型(例如，IEEE標準類型1及類型2或一專屬PoE標準)之一結合，且PDPS可為不同類型之一結合。PDPS 34/36可在與PD負載相同之外殼中或單獨提供。
雖然已展示及描述本發明之特定實施例，但是熟習此項技術者將明白可在不背離本發明情況下在其更廣態樣中進行變更及修改，且因此隨附申請專利範圍將本發明之真實精神及範疇內之所有此等變更及修改涵蓋在其等之範疇內。
12‧‧‧電力源設備(PSE)
14‧‧‧經供電器件(PD)
16‧‧‧外部或內部電壓轉換器
18‧‧‧雙絞線對
20‧‧‧雙絞線對
22‧‧‧變壓器
24‧‧‧變壓器
25‧‧‧終止區塊
26‧‧‧DC-DC轉換器
28‧‧‧負載
29‧‧‧偵測/分類電路
30‧‧‧電力源設備(PSE)通道
32‧‧‧電力源設備(PSE)通道
34‧‧‧經供電器件(PD)電力供應器(PDPS)
36‧‧‧經供電器件(PD)電力供應器(PDPS)
38‧‧‧電力匯流排
40‧‧‧經供電器件(PD)
42‧‧‧偵測/分類邏輯電路
43‧‧‧開關
46‧‧‧Vout端子
48‧‧‧Vout端子
50‧‧‧二極體
52‧‧‧二極體
56‧‧‧RS正反器
58‧‧‧MOSFET
60‧‧‧電感器
62‧‧‧初級繞組
64‧‧‧低值感測電阻器
66‧‧‧PWM比較器
44‧‧‧25K歐姆電阻器
70‧‧‧二極體
71‧‧‧輸出電容器
72‧‧‧誤差放大器
74‧‧‧補償電容器
75‧‧‧次級繞組
76‧‧‧電容器
80‧‧‧電容器
82‧‧‧電容器
84‧‧‧乘法器
86‧‧‧邏輯區塊
88‧‧‧電力限制放大器
90‧‧‧二極體
92‧‧‧二極體
93‧‧‧弱上拉電阻器
94‧‧‧電流限制比較器
96‧‧‧二極體
98‧‧‧二極體
99‧‧‧弱上拉電阻器
100‧‧‧虛線連接
圖1圖解說明一習知的PoE賦能之乙太網路系統。
圖2圖解說明一PoE賦能之乙太網路系統，其中經供電器件(PD)側上之多個隔離式電力供應器獨立操作以結合其等之輸出電力用於一單個PD負載同時順應於用於PoE之IEEE標準。
30‧‧‧電力源設備(PSE)通道
32‧‧‧電力源設備(PSE)通道
34‧‧‧經供電器件(PD)電力供應器(PDPS)
36‧‧‧經供電器件(PD)電力供應器(PDPS)
38‧‧‧電力匯流排
40‧‧‧經供電器件(PD)
42‧‧‧偵測/分類邏輯電路
43‧‧‧開關
44‧‧‧25K歐姆電阻器
46‧‧‧Vout端子
48‧‧‧Vout端子
50‧‧‧二極體
52‧‧‧二極體
56‧‧‧RS正反器
58‧‧‧MOSFET
60‧‧‧電感器
62‧‧‧初級繞組
64‧‧‧低值感測電阻器
66‧‧‧PWM比較器
70‧‧‧二極體
71‧‧‧輸出電容器
72‧‧‧誤差放大器
74‧‧‧補償電容器
75‧‧‧次級繞組
76‧‧‧電容器
80‧‧‧電容器
82‧‧‧電容器
84‧‧‧乘法器
86‧‧‧邏輯區塊
88‧‧‧電力限制放大器
90‧‧‧二極體
92‧‧‧二極體
93‧‧‧弱上拉電阻器
94‧‧‧電流限制比較器
96‧‧‧二極體
98‧‧‧二極體
99‧‧‧弱上拉電阻器
100‧‧‧虛線連接

Claims (23)

  1. 一種用於經由在乙太網路上供電(PoE)結合來自多個電力供應器之電力至一負載之方法，該多個電力供應器耦合至提供PoE之相關聯電力源設備(PSE)，該相關聯PSE包括至少一第一PSE及一第二PSE，各PSE在其電力輸出端子處提供電力，各PSE具有一第一電力限制或一第一電流限制之至少一者，該方法包括：提供至少一第一電力供應器及一第二電力供應器，該第一電力供應器耦合至該第一PSE且該第二電力供應器耦合至該第二PSE；將該第一電力供應器之一輸出耦合至一第一負載電力端子以僅由該第一電力供應器將電力供應給該第一負載直至偵測到由該第一PSE供應給該第一電力供應器之一電力或一電流之至少一者分別等於一第一電力臨限值或一第一電流臨限值為止，且作為回應，限制該第一電力供應器至該第一負載之一電力或電流輸出以確保由該第一PSE所供應之該電流不超過該第一電力限制或該第一電流限制；及由該第二電力供應器自動偵測到該第一電力供應器之該電力或電流輸出已受限，且作為回應，將該第二電力供應器耦合至該第一負載電力端子以將額外電力供應給該第一負載，同時由該第一電力供應器所供應之該電力或電流仍然受限。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包括： 藉由該第一電力供應器將由該第一PSE所供應之一電壓轉換成一第一輸出電壓；藉由該第二電力供應器將由該第二PSE所供應之一電壓轉換成一第二輸出電壓；提供將該第一電力供應器之該第一輸出電壓選擇性耦合至該第一負載電力端子之一第一極性偵測器件；提供將該第二電力供應器之該第二輸出電壓選擇性耦合至該第一負載電力端子之一第二極性偵測器件；由該第一極性偵測器件偵測到由該第一電力供應器所產生之該第一輸出電壓大於該第一負載電力端子處之一電壓，且回應於此偵測，將該第一電力供應器之該輸出連接至該第一負載電力端子以將來自該第一電力供應器之電力提供給該第一負載，其中限制該第一電力供應器至該第一負載之該電力或電流輸出之步驟造成該第一負載電力端子處之該電壓降低；及由該第二極性偵測器件偵測到由該第二電力供應器所產生之該第二輸出電壓大於該第一負載電力端子處之該電壓，且回應於此偵測，將該第二電力供應器之一輸出連接至該第一負載電力端子以將來自該第二電力供應器之額外電力提供給該第一負載，同時該第一電力供應器提供該受限電力或電流。
  3. 如請求項2之方法，其中該第一極性偵測器件為一第一二極體，且該第二極性偵測器件為一第二二極體。
  4. 如請求項1之方法，其中偵測由該第一PSE提供給該第一電力供應器之該電力或電流是否等於該第一電力臨限值或該第一電流臨限值之步驟包括偵測由該第一PSE提供給該第一電力供應器之該電力是否等於該第一電力臨限值。
  5. 如請求項1之方法，其中偵測由該第一PSE提供給該第一電力供應器之該電力或電流是否等於該第一電力臨限值或該第一電流臨限值之步驟包括偵測由該第一PSE提供給該第一電力供應器之該電流是否等於該第一電流臨限值。
  6. 如請求項1之方法，其中該第一電力供應器與該第二電力供應器相同。
  7. 如請求項1之方法，其中該第一電力供應器及該第二電力供應器包括隔離式降壓轉換器。
  8. 如請求項1之方法，其進一步包括該第一電力供應器及該第二電力供應器各偵測分別由該第一PSE及該第二PSE供應以與該第一電流臨限值比較之一平均電流。
  9. 如請求項1之方法，其進一步包括：偵測該第一電力供應器中之一電流是否等於一第二臨限電流以不超過該第一PSE之一瞬時電流限制，且回應於此偵測，限制至該第一電力供應器中之一電流輸入以防止由該第一PSE所供應之電流超過該瞬時電流限制。
  10. 如請求項9之方法，其中偵測該第一電力供應器中之該電流是否等於該第二臨限電流包括偵測通過該第一電力 供應器中之一電力開關之一瞬時電流。
  11. 如請求項1之方法，其中該第一PSE及該第二PSE將電力供應給根據IEEE標準802.3之專用線對。
  12. 如請求項1之方法，其中該第一電力供應器包括具有受控制之一工作循環之一第一電壓轉換器，使得該第一電壓轉換器輸出一經調節電壓，其中限制該第一電力供應器之該電力或電流輸出之步驟包括限制該第一電壓轉換器之該工作循環，藉此該第一負載電力端子處之一電壓由於該工作循環不足以將電流以該經調節電壓供應給該第一負載而降低。
  13. 如請求項1之方法，其中在該第一電力供應器與該第二電力供應器之間不存在用於使該第一電力供應器及該第二電力供應器之操作同步之連接。
  14. 如請求項1之方法，其中該第一PSE為一PSE交換機之一第一PSE通道，且該第二PSE為該PSE交換機之一第二PSE通道。
  15. 如請求項1之方法，其進一步包括：在該第一PSE與該第一電力供應器之間執行一交握常式，該交握常式識別各PSE之該第一電力限制或該第一電流限制；及自動設定該第一電力臨限值或該第一電流臨限值以與在該交握常式期間所識別之該第一電力限制或該第一電流限制對應。
  16. 一種用於經由在乙太網路上供電(PoE)結合來自多個電力 供應器之電力至一負載之系統，該多個電力供應器耦合至提供PoE之相關聯電力源設備(PSE)，該相關聯PSE包括至少一第一PSE及一第二PSE，各PSE在其電力輸出端子處提供電力，各PSE具有一第一電力限制或一第一電流限制之至少一者，該系統包括：至少一第一電力供應器及一第二電力供應器，該第一電力供應器耦合至該第一PSE且該第二電力供應器耦合至該第二PSE，該第一電力供應器包括用於將由該第一PSE所供應之一電壓轉換成該第一電力供應器之一第一輸出電壓之一第一電壓轉換器；該第二電力供應器包括用於將由該第二PSE所供應之一電壓轉換成該第二電力供應器之一第二輸出電壓之一第二電壓轉換器；一第一極性偵測器件，其當判定該第一電力供應器之該第一輸出電壓大於該第一負載電力端子處之該電壓時，將該第一電力供應器之該第一輸出電壓選擇性耦合至一第一負載電力端子；一第二極性偵測器件，其當判定該第二電力供應器之該第二輸出電壓大於該第一負載電力端子處之該電壓時，將該第二電力供應器之該第二輸出電壓選擇性耦合至該第一負載電力端子；及該第一電力供應器中之一第一偵測器，其用於偵測由該第一PSE供應給該第一電力供應器之一電力或一電流 之至少一者分別等於一第一電力臨限值或一第一電流臨限值，且作為回應，限制該第一電力供應器至該第一負載電力端子之一電力或電流輸出以確保由該第一PSE所供應之該電力或電流分別不超過該第一電力限制或該第一電流限制，其中限制該第一電力供應器至該第一負載電力端子之該電力或電流輸出造成該第一負載電力端子處之該電壓降低，其中回應於該第一電力供應器之該電力或電流輸出已受限，該第二極性偵測器件將該第二電力供應器耦合至該第一負載電力端子，以將來自該第二電力供應器之額外電力提供給該第一負載電力端子，同時該第一電力供應器提供該受限電力或電流。
  17. 如請求項16之系統，其中該第一極性偵測器件為一第一二極體，且該第二極性偵測器件為一第二二極體。
  18. 如請求項16之系統，其中該第一偵測器偵測到由該第一PSE供應給該第一電力供應器之該電力等於該第一電力臨限值。
  19. 如請求項16之系統，其中該第一偵測器偵測到由該第一PSE供應給該第一電力供應器之該電流等於該第一電流臨限值。
  20. 如請求項16之系統，其中該第一電流限制係一平均電流限制。
  21. 如請求項16之系統，其進一步包括該第一電力供應器中之一第二偵測器，其用於偵測該第一電力供應器中之一 節點處之一瞬時電流等於一第二電流臨限值，且作為回應，限制該第一電力供應器至該第一負載電力端子之一電流輸出以確保由該第一PSE所供應之該電流不超過該第一PSE之一瞬時電流限制，其中限制該第一電力供應器至該第一負載電力端子之該電流輸出造成該第一負載電力端子處之該電壓降低。
  22. 如請求項16之系統，其中在該第一PSE與該第一電力供應器之間執行一交握常式，該交握常式識別各PSE之該第一電力限制或該第一電流限制，該系統進一步包括一邏輯電路，該邏輯電路用於自動設定該第一電力臨限值或該第一電流臨限值以與在該交握常式期間所識別之該第一電力限制或該第一電流限制對應。
  23. 如請求項16之系統，其中該第一電力供應器包括一回饋電路，該回饋電路產生用於設定一電力開關之一工作循環之一臨限電壓，其中在偵測到由該第一PSE供應給該第一電力供應器之該電力或電流分別等於該第一電力臨限值或該第一電流臨限值後，該第一偵測器限制該臨限電壓。
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