TWI520512B - Network connection device and system - Google Patents

Description

網路連接裝置及系統

本發明是有關於一種連接裝置及系統，特別是指一種用於乙太網路供電的網路連接裝置及系統。

乙太網路供電(Power over Ethernet,PoE)是指，在現有乙太網路架構下，供電端設備(例如網路交換機)可透過一條網路傳輸線(例如RJ45傳輸線)，同時傳輸電力與網路資料至一受電端設備(例如無線路由器、網路攝影機或網路電話)，藉此，受電端設備不用再另外電連接電源插頭或電池即可運作，相當方便。

現有的供電端設備之架構中，主要是透過一組網路變壓器來同時傳輸電力與網路資料。但目前受電端設備的功能越來越多，其所需要的功率也隨之逐漸增加，舊有的網路變壓器已逐漸無法承受現有之受電端設備所需的功率。惟，若要提高網路變壓器的傳輸功率，勢必要增加該網路變壓器的鐵心體積，並同時增加纏繞在該鐵心上的銅線直徑，如此才能提高網路變壓器的傳輸功率。但改變鐵心體積與銅線粗細，又會影響網路變壓器的電感值，導致原先靠近該網路變壓器的電路都要重新設計，其阻抗才 能互相匹配，造成所述網路變壓器與相關電路之設計上的困擾。

因此，本發明之目的，即在提供一種不需改變傳統網路變壓器的規格即可提高乙太網路之傳輸功率的網路連接裝置及系統。

於是，本發明網路連接裝置適用於設置在一網路設備內。該網路連接裝置包含：一殼體、一變壓模組，以及一電力處理模組。

該變壓模組安裝在該殼體內，並可傳輸該網路設備產生的一網路訊號。該電力處理模組安裝在該殼體內，並電連接該變壓模組，該電力處理模組可傳輸該網路設備產生的一直流電力，且其電感值大於該變壓模組的電感值。

本發明之功效在於：透過額外連接一個電力處理模組，配合該電力處理模組的電感值大於該變壓模組的電感值之設計，讓本發明欲改變該直流電力的傳輸功率時，僅需要改變該電力處理模組的規格容量與電感值，該變壓模組及該網路設備內的其他相關電路都不用再重新更改設計，相當實用。

於是，本發明網路連接系統適用於設置在一網路供電設備與一網路受電設備內。該網路供電設備包括一可產生一網路訊號的網路訊號產生裝置，以及一可產生一直流電力的電源供應裝置。該網路受電設備包括一網路訊 號接收裝置，以及一電源接收裝置。該網路連接系統包含：一第一網路連接裝置，以及一第二網路連接裝置。

該第一網路連接裝置包括一電連接該網路訊號 產生裝置且可輸出該網路訊號的供電端變壓單元，以及一電連接該電源供應裝置與該供電端變壓單元且可輸出該直流電力的供電處理單元，其中，該供電處理單元的電感值大於該供電端變壓單元。該第二網路連接裝置包括一電連接該供電端變壓單元與該網路訊號接收裝置，且可將該網路訊號輸出給該網路訊號接收裝置的受電端變壓單元，以及一電連接該受電端變壓單元與該供電處理單元，且可將該直流電力傳送給該電源接收裝置的受電處理單元，其中，該受電處理單元的電感值大於該受電端變壓單元。

本發明之功效在於：由於該第一網路連接裝置 與該第二網路連接裝置分別額外連接該供電處理單元與該受電處理單元，加上該供電處理單元與該受電處理單元的電感值設計，因此欲調整該第一網路連接裝置與該第二網路連接裝置之間的直流電力傳輸功率時，僅需要改變該供電處理單元與該受電處理單元的規格容量，其餘元件都不需再更改設計。

10‧‧‧網路連接裝置

100‧‧‧網路設備

101‧‧‧網路供電設備

102‧‧‧網路受電設備

11‧‧‧網路訊號產生裝置

12‧‧‧電源供應裝置

13‧‧‧網路訊號接收裝置

14‧‧‧電源接收裝置

15‧‧‧第一網路連接裝置

16‧‧‧第二網路連接裝置

2‧‧‧變壓模組

21‧‧‧供電端變壓單元

211‧‧‧供電端網路變壓器

212‧‧‧第一側部

213‧‧‧第二側部

22‧‧‧受電端網路變壓單元

221‧‧‧受電端變壓器

223‧‧‧第三側部

224‧‧‧第四側部

3‧‧‧電力處理模組

31‧‧‧供電處理單元

311‧‧‧供電變壓器

32‧‧‧受電處理單元

321‧‧‧受電變壓器

4‧‧‧殼體

41‧‧‧基座

42‧‧‧封蓋

43‧‧‧電路板

44‧‧‧接腳

45‧‧‧接座

46‧‧‧容室

461‧‧‧上空間

462‧‧‧下空間

9‧‧‧負載

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本發明網路連接裝置的一第一較佳實施例的剖視示意圖； 圖2是該第一較佳實施例的電路示意圖；圖3是本發明網路連接裝置的一第二較佳實施例的剖視示意圖；圖4是該第二較佳實施例的電路示意圖；及圖5是本發明網路連接系統的一第三較佳實施例的電路示意圖。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1~2，本發明網路連接裝置10之一第一較佳實施例，適用於設置在一網路設備100內，並電連接一負載9。該網路設備100包括一可輸出一網路訊號的網路訊號產生裝置11，以及一可輸出一直流電力的電源供應裝置12。在本實施例中，該網路設備100為一供電端設備(Power Source Equipment,PSE)，例如網路交換器。而該負載9為一受電端設備(Power Device,PD)，例如無線路由器、網路攝影機或網路電話，此外該網路設備100與該負載9之間可透過一圖未示的RJ45網路線電連接。該網路連接裝置10包含：一殼體4、一變壓模組2，以及一電力處理模組3。

本實施例的殼體4為一般習知的結構，並且安裝在該網路設備100內。該殼體4包括一基座41、一封蓋42、一電路板43、數條接腳44，以及一接座45。該封蓋42蓋設在該基座41上方，並與該基座41共同界定一容室 46。該電路板43設置在該容室46內，並且位於該基座41與該封蓋42之間，而將該容室46區隔出一上空間461與一下空間462。該等接腳44分別直立地穿過該電路板43與該基座41，而將該電路板43固定在該基座41上。該接座45設置在該封蓋42上方。

本實施例的變壓模組2安裝在該殼體4的下空 間462內，並包括一供電端變壓單元21。該供電端變壓單元21具有二個供電端網路變壓器211。其中一個供電端網路變壓器211具有一電連接該網路訊號產生裝置11的第一側部212，以及一與該第一側部212耦合的第二側部213，該第一側部212可接收該負載9回傳的該網路訊號，而該第二側部213則可輸出該網路訊號。另一個供電端網路變壓器211的第二側部213則用於接收該網路訊號，其第一側部212則將該網路訊號送回該網路訊號產生裝置11，藉此形成一個迴路。在本實施例中，該等供電端網路變壓器211為已知的網路變壓器結構，且每一個供電端網路變壓器211的第二側部213都有其固定的電感值。

本實施例的電力處理模組3安裝在該殼體4的 上空間461內，並與該電路板43固接。該電力處理模組3包括一個供電處理單元31。而該供電處理單元31具有二個供電變壓器311(圖1中僅顯示一個，另一個供電變壓器311位在後側而被遮蔽)。該等供電變壓器311分別電連接該電源供應裝置12、該等供電端網路變壓器211的第二側部213與該負載9。其中一供電變壓器311(正電端)將該直流電力 與該網路訊號結合，以改變該網路訊號的直流偏壓，而產生一可傳送給該負載9使用的電力網路訊號。另一個供電變壓器311(負電端)則用於接收該電力網路訊號，藉以形成一個電迴路。在本實施例中，每一供電變壓器311的電感值大於與其對應之供電端網路變壓器211的第二側部213的電感值。除此之外，該等供電變壓器311為自藕變壓器，但實施時，不以自藕變壓器為限，只要是由鐵心與線圈組成而具有電感值的元件即可。

本發明例如作為網路交換器使用時，該供電端 變壓單元21可將該網路訊號產生裝置11傳送而來的網路訊號傳送至該供電處理單元31，再經由該供電處理單元31傳送給該負載9，也可將該負載9回傳的網路訊號再送回該網路訊號產生裝置11。另一方面，該電源供應裝置12提供的直流電力則可透過該供電處理單元31與該網路訊號結合後，產生該網路電力訊號並傳送至該負載9，以供負載9使用。而在電力傳送的過程中，由於每一供電變壓器311的電感值大於與其對應之供電端網路變壓器211的第二側部213的電感值，且需大於1.1倍以上，此時該供電變壓器311與該第二側部213並聯後，其等效電感值還是約略等於該第二側部213的電感值。也就是說，只要將每一供電變壓器311的電感值設計成大於與其對應之供電端網路變壓器211的第二側部213的電感值，即可將該等供電變壓器311之規格容量任意調整。

值得一提的是，由於RJ45網路線有八條導線， 而前述兩個供電變壓器311只佔用了四條導線，因此本發明的供電處理單元31與供電端變壓單元21可各包含四個供電變壓器311與四個供電端網路變壓器211。如此，一方面可以倍數提高本發明的輸出功率，另一方便還可提高RJ45網路線的使用率。

綜上所述，利用每一供電變壓器311電連接與 其對應之供電端網路變壓器211的第二側部213的設計，使得每一供電變壓與對應之第二側部213並聯連接後，兩者之間的等效電感值還是約略等同於該第二側部213的電感值。也就是說，透過電連接一個供電處理單元31，讓本發明可依負載9需求調整輸出功率，因而能供應多種規格的負載9來使用。而且，本發明配合負載9需求調整輸出功率時，僅需要更改該等供電變壓器311的規格(例如耐壓、耐流與電感值)，而該等供電端網路變壓器211、該網路訊號產生裝置11，及其他相關電路都不用再重新更改設計，相當實用。最後，由於該供電處理單元31是安裝在習知殼體4多餘的空間內，因此該殼體4也不需重新開發設計，進一步還能減少開發成本。

參閱圖3~4，本發明網路連接裝置10之一第二 較佳實施例，適用於設置在一網路設備100內，且該網路設備100連接一個網路供電設備101。該網路設備100包括的一個網路訊號接收裝置13與一個電源接收裝置14。該網路供電設備101則可輸出一網路電力訊號。在本實施例中，該網路設備100為一受電端設備(Power Device,PD)，例 如無線路由器、網路攝影機或網路電話，而該網路供電設備101則為一供電端設備(PSE)。該網路連接裝置10包含：一殼體4、一變壓模組2，以及一電力處理模組3。

本實施例的殼體4與第一較佳實施例相同，不再說明。

該電力處理模組3同樣安裝在該殼體4的上空間461內，並且連接固定在該電路板43上。該電力處理模組3包括一電連接該網路供電設備101的受電處理單元32。該受電處理單元32包括兩個受電變壓器321(圖3中僅顯示一個，另一個受電變壓器321位在後側而被遮蔽)，其中一受電變壓器321(正電端)可擷取該電力網路訊號的電力而只輸出一直流電力至該電源接收裝置14，另一個受電變壓器321(負電端)則用於回傳該直流電力至該網路供電設備101，因而與該網路供電設備101形成一個電迴路。在本實施例中，該等受電變壓器321同樣為自藕變壓器，但實施時，不以自藕變壓器為限，只要是由鐵心與線圈組成而具有電感值的元件即可。

本實施例的變壓模組2同樣安裝在該殼體4的下空間462內。該變壓模組2包括一個受電端變壓單元22。而該受電端變壓單元22具有二個受電端網路變壓器221，每一受電端網路變壓器221都具有一連接與其對應之受電變壓器321的第三側部223，以及一與該第三側部223耦合並電連接該網路訊號接收裝置13的第四側部224。其中一個受電端網路變壓器221的第四側部224可將該網路 電力訊號的直流成分隔離，而只輸出該網路訊號給該網路訊號接收裝置13。另一個受電端網路變壓器221的第四側部224接收該網路訊號接收裝置13傳送而來的網路訊號，並經由該第三側部223輸出，藉此形成一個迴路。在本實施例中，該等受電端網路變壓器221同樣為已知的網路變壓器，而每一個受電端網路變壓器221的第三側部223都有其固定的電感值，且其電感值小於與其對應之受電變壓器321的電感值。

本實施例使用時，可利用一圖未視的RJ45網路 線與該網路供電設備101電連接。過程中，該受電處理單元32可將該網路供電設備101傳送而來的直流電力傳送給該電源接收裝置14使用，而該電源接收裝置14則將該直流電力分配到該網路設備100內的各個電路使用。另一方面，該受電端變壓單元22則將該網路訊號傳送給該網路訊號接收裝置13。也就是說，若該網路設備100為無線路由器，此時該網路設備100即可將該網路訊號接收裝置13接收到的網路訊號以無線通訊的方式發射出去，讓使用者攜帶的電子裝置可進行無線上網。

具體而言，由於每一受電變壓器321的電感值 大於與其對應之受電端網路變壓器221的第三側部223的電感值(需大於1.1倍以上)，因此，該受電變壓器321與該第三側部223並聯後，其等效電感值還是約略等於該第三側部223的電感值。因此，以無線路由器為例，若該網路設備100需要增加無線發射功率，勢必要吸收更多電力來 達到此功能，此時只要提高該等受電變壓器321的規格容量，並注意該等受電變壓器321的電感值，本發明即可接收功率更大的直流電力。

綜上所述，本實施例透過該受電處理單元32與 該網路供電設備101電連接，藉此，當本發明需要更多電力時，僅需要改變該受電處理單元32的規格與電感值，其餘元件與相關電路都不用再更改設計，藉此達到與該第一較佳實施例相同之功效。

參閱圖5，本發明網路連接系統之一第三較佳 實施例，適用於設置在一網路供電設備101與一網路受電設備102內。該網路供電設備101包括一可產生一網路訊號的網路訊號產生裝置11，以及一可產生一直流電力的電源供應裝置12，該網路受電設備102包括一網路訊號接收裝置13，以及一電源接收裝置14。該網路連接系統包含：一第一網路連接裝置15，以及一第二網路連接裝置16。

該第一網路連接裝置15包括一電連接該網路訊 號產生裝置11的供電端變壓單元21，以及一電連接該電源供應裝置12與該供電端變壓單元21的供電處理單元31。

該第二網路連接裝置16包括一電連接該供電端 變壓單元21與該網路訊號接收裝置13，以及一電連接該受電端變壓單元22、該供電處理單元31與該電源接收裝置14的受電處理單元32。

在本實施例中，該第一網路連接裝置15的供電 端變壓單元21及該供電處理單元31的結構及功能與該第 一較佳實施例相同，而該第二網路連接裝置15的受電端變壓單元22及受電處理單元32的結構及功能則與該第二較佳實施例相同，因此不再贅述。

本實施例運作時，該供電處理單元31將該網路 訊號與該直流電力結合，並產生該網路電力訊號。而該受電處理單元32則接收該網路電力訊號，並只擷取該網路電力訊號的電力成分，以將該直流電力傳送給該電源接收裝置14。最後，該受電端變壓模組2則將該網路電力訊號的直流成分隔離，並將該網路訊號傳送給該網路訊號接收裝置13。

具體而言，本實施例若要調該網路供電設備101 與該網路受電設備102之間的傳輸功率時，僅需要改變該供電處理單元31與該受電處理單元32的規格容量，並維持一定的電感值即可，其餘元件都不用再更動設計，因此可達到同於該第一、第二較佳實施例之功效。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

10‧‧‧網路連接裝置

212‧‧‧第一側部

100‧‧‧網路設備

213‧‧‧第二側部

11‧‧‧網路訊號產生裝置

3‧‧‧電力處理模組

12‧‧‧電源供應裝置

31‧‧‧供電處理單元

21‧‧‧供電端變壓單元

311‧‧‧供電變壓器

211‧‧‧供電端網路變壓器

9‧‧‧負載

Claims (12)

1. 一種網路連接裝置，適用於設置在一網路設備內，並包含：一殼體；一變壓模組，安裝在該殼體內，並可傳輸該網路設備產生的一網路訊號；及一電力處理模組，安裝在該殼體內，並電連接該變壓模組，該電力處理模組可傳輸該網路設備產生的一直流電力，且其電感值大於該變壓模組的電感值。
2. 如請求項1所述的網路連接裝置，其中，該變壓模組包括一供電端變壓單元，該供電端變壓單元具有一電連接該網路設備的一網路訊號產生裝置的第一側部，以及一與該第一側部耦合且可輸出該網路訊號產生裝置產生的一網路訊號的第二側部。
3. 如請求項2所述的網路連接裝置，其中，該電力處理模組包括一電連接該第二側部與該網路設備的一電源供應裝置的供電處理單元，該供電處理單元將該電源供應裝置產生的一直流電力與該網路訊號結合，並改變該網路訊號的直流偏壓而產生一電力網路訊號。
4. 如請求項3所述的網路連接裝置，其中，該供電處理單元的電感值大於該供電端變壓單元的第二側部的電感值。
5. 如請求項1所述的網路連接裝置，電連接一可輸出一電力網路訊號的網路供電設備，其中，該電力處理模組包 括一電連接該網路供電設備的受電處理單元，該受電處理單元可擷取該電力網路訊號的電力而只輸出一直流電力至該網路設備的一電源接收裝置。
6. 如請求項5所述的網路連接裝置，其中，該變壓模組包括一受電端變壓單元，該受電端變壓單元具有一電連接該受電處理單元與該網路供電設備的第三側部，以及一與該第三側部耦合且電連接該網路設備的一網路訊號接收裝置的第四側部，該第四側部可隔離該電力網路訊號的電力而只輸出一網路訊號給該網路訊號接收裝置。
7. 如請求項6所述的網路連接裝置，其中，該受電處理單元的電感值大於該受電端變壓單元的第三側部的電感值。
8. 一種網路連接系統，適用於設置在一網路供電設備與一網路受電設備內，該網路供電設備包括一可產生一網路訊號的網路訊號產生裝置，以及一可產生一直流電力的電源供應裝置，該網路受電設備包括一網路訊號接收裝置，以及一電源接收裝置，該網路連接系統包含：一第一網路連接裝置，包括一電連接該網路訊號產生裝置且可輸出該網路訊號的供電端變壓單元，以及一電連接該電源供應裝置與該供電端變壓單元且可輸出該直流電力的供電處理單元，其中，該供電處理單元的電感值大於該供電端變壓單元；及一第二網路連接裝置，包括一電連接該供電端變壓單元與該網路訊號接收裝置，且可將該網路訊號輸出給 該網路訊號接收裝置的受電端變壓單元，以及一電連接該受電端變壓單元與該供電處理單元，且可將該直流電力傳送給該電源接收裝置的受電處理單元，其中，該受電處理單元的電感值大於該受電端變壓單元。
9. 如請求項8所述的網路連接系統，其中，該第一網路連接裝置的供電端變壓單元具有一電連接該網路訊號產生裝置的第一側部，以及一與該第一側部耦合且可輸出該網路訊號至該供電處理單元的第二側部，該供電處理單元將該直流電力與該網路訊號結合，並改變該網路訊號的直流偏壓而產生一電力網路訊號。
10. 如請求項9所述的網路連接系統，其中，該供電處理單元的電感值大於該供電端變壓單元的第二側部的電感值。
11. 如請求項9所述的網路連接系統，其中，該第二網路連接裝置的受電處理單元可擷取該電力網路訊號的電力而只輸出該直流電力至該電源接收裝置，該受電端變壓單元具有一電連接該受電處理單元與該供電處理單元的第三側部，以及一與該第三側部耦合且電連接該網路訊號接收裝置的第四側部，該第四側部可隔離該電力網路訊號的電力而只輸出該網路訊號給該網路訊號接收裝置。
12. 如請求項11所述的網路連接系統，其中，該受電處理單元的電感值大於該受電端變壓單元的第三側部的電感值。