TWI547119B - 電源轉換系統 - Google Patents

Description

電源轉換系統

本發明係關於一種用於乙太網供電系統之電源轉換系統，尤指一種在符合乙太網供電標準之規範下，可提高受電端設備所需供電功率之電源轉換系統。

為了解決接取乙太網路之電子裝置仍需外接電源線及增置相對應之外部電源轉換器等極不便利之問題，在原有乙太網路之傳輸標準IEEE 802.3的基礎上另增加了可在乙太網路上傳輸電源之標準，即IEEE 802.3af或IEEE 802.3at標準，以實現乙太網供電(Power Over Ethernet，POE)之技術。根據IEEE 802.3af或IEEE 802.3at之標準，一個完整的乙太網供電系統包括供電端設備(Power Sourcing Equipment，PSE)和受電端設備(Powered Device，PD)兩部分。供電端設備提供電源給受電端設備是整個乙太網供電過程的管理者，而受電端設備可經由乙太網路線獲取供電端設備所提供之電源來運作。

根據IEEE 802.3af及IEEE 802.3at標準之規範，乙太網供電系統中傳輸電源之方法可分為兩種，第一種方法是供電端設備透過乙太網路端子之第四、五順位之接腳(用來傳送電源之正電位)及第七、八順位之接腳(用來傳送電源之負電位)提供電源至乙太網路線，第二種方法則是供電端設備透過乙太網路端子之第一、二順位之接腳(用來傳送電源之正電位)及第三、六順位之接腳(用來傳送電源之負電位)提供電源至乙太網路線。如此一來，受電端設備便可經由乙太網路端子之相對應順位的接腳來獲取乙太網路線上供電端設備所傳送之電源。

另外，IEEE 802.3af及IEEE 802.3at標準中亦規定了在乙太網路上可傳輸電源之最大功率，例如IEEE 802.3af標準定義供電端設備所能提供的最大功率為15.4瓦特，及IEEE 802.3at標準定義供電端設備所能提供的最大功率為25.5瓦特。也就是說，若電子裝置為如網路橋接器(Access Point)、網路電話機或網路攝影機等之受電端設備時，電子裝置透過乙太網路線所能獲取之電源將不會超過IEEE 802.3af或IEEE 802.3at標準所規定之最大功率。在此情形下，隨著電子裝置所需之應用功能越來越多，IEEE 802.3af及IEEE 802.3at標準所規定的最大功率(即最大為25.5瓦特)已不足以應付電子裝置所需之耗電需求。因此，如何在相容IEEE 802.3af及IEEE 802.3at標準之規範下，提高受電端設備所需之供電功率已成為不能忽視的問題。

因此，本發明提供一種用於乙太網供電系統之電源轉換系統，其在符合乙太網供電標準之規範下，可提高受電端設備所需之供電功率。

本發明揭露一種用於一乙太網供電系統之電源轉換系統，該電源轉換系統包含有一轉接電路裝置，耦接於一第一乙太網路端子與一第二乙太網路端子，用來將該第一乙太網路端子之複數個第一接腳及該第二乙太網路端子之複數個第二接腳電性連接至複數個轉接接腳，以透過該複數個轉接接腳輸出由該複數個第一接腳所傳送之一第一電源及由該複數個第二接腳所傳送之一第二電源；以及一受電端設備，包含有一運作模組，用來執行該受電端設備之主要運作；以及一電壓轉換模組，耦接於該轉接電路裝置及該運作模組，用來結合及轉換經由該複數個轉接接腳所傳送之該第一電源及該第二電源，以提供該運作模組運作所需之電源。

10‧‧‧電源轉換系統

100‧‧‧受電端設備

120‧‧‧轉接電路裝置

102、104‧‧‧供電端設備

ENET1、ENET2‧‧‧乙太網路線

106、108‧‧‧乙太網路端子

EP1_1~EP1_8‧‧‧接腳

EP2_1~EP2_8‧‧‧接腳

EP3_1~EP3_8‧‧‧接腳

OP_1~OP1_8‧‧‧接腳

Vout‧‧‧運作電壓

110‧‧‧直流電源輸入端子

DC‧‧‧直流電源

122‧‧‧通訊裝置

124‧‧‧電壓轉換模組

114‧‧‧運作模組

J1~J7‧‧‧網路插座

J1P_1~J1P_8‧‧‧接腳

J2P_1~J2P_8‧‧‧接腳

J3P_1~J3P_8‧‧‧接腳

J4P_1~J4P_8‧‧‧接腳

J5P_1~J5P_8‧‧‧接腳

TR1~TR10‧‧‧變壓器

DCP‧‧‧正電位端

DCN‧‧‧負電位端

400‧‧‧變壓單元

402‧‧‧整流單元

404‧‧‧電源控制單元

406‧‧‧電源結合單元

PS1‧‧‧第一來源訊號

PS2‧‧‧第二來源訊號

410、412‧‧‧整流器

414、416‧‧‧電源控制電路

RS1‧‧‧第一整流訊號

RS2‧‧‧第二整流訊號

OS1‧‧‧第一結果訊號

OS2‧‧‧第二結果訊號

418‧‧‧電壓轉換電路

420‧‧‧回饋控制電路

Q1、Q2‧‧‧電晶體

D1、D2‧‧‧二極體

C1‧‧‧電容

L1‧‧‧電感

CMP‧‧‧比較訊號

CTL1‧‧‧第一控制訊號

CTL2‧‧‧第二控制訊號

Vf1‧‧‧第一回饋電壓

Vf2‧‧‧第二回饋電壓

422‧‧‧分壓電路

424‧‧‧電壓隔離器

426‧‧‧比較放大器

428‧‧‧脈衝調整器

R1、R2‧‧‧電阻

第1圖為本發明實施例一乙太網供電系統之示意圖。

第2圖為第1圖中轉接電路裝置之一實施例的示意圖。

第3圖為第1圖中電壓轉換模組之一實施例的示意圖。

請參考第1圖，第1圖為本發明實施例一電源轉換系統10之示意圖，電源轉換系統10係用於一乙太網供電系統中並根據乙太網供電系統之規範來傳輸電源。如第1圖所示，電源轉換系統10包含有供電端設備102、104、一轉接電路裝置120及一受電端設備100。供電端設備102、104是整個乙太網供電過程的管理者，其根據IEEE 802.3af或IEEE 802.3at之標準，利用乙太網路線ENET1、ENET2傳輸電源至乙太網路端子106、108。轉接電路裝置120包含有兩網路插座可分別與乙太網路端子106、108之接腳EP1_1~EP1_8及接腳EP2_1~EP2_8連接，以將供電端設備102、104分別經由接腳EP1_1~EP1_8及接腳EP2_1~EP2_8所傳輸之電源轉輸出至接腳OP_1~OP_8。受電端設備100包含有網路插座可經由乙太網路線與轉接電路裝置120之接腳OP_1~OP_8連接，並將接腳OP_1~OP_8所輸出之電源轉換後提供內部電路運作所需之電源。其中，受電端設備100可如網路橋接器(Access Point)、網路電話機或網路攝影機等，透過轉接電路裝置120來獲取供電端設備102、104經由乙太網路線ENET1、ENET2所提供之電源，同時也可經由乙太網路線ENET1、ENET2與供電端設備102或供電端設備104進行通訊。

此外，轉接電路裝置120另耦接於一直流電源輸入端子110且包含有一網路插座可經由乙太網路線與一通訊裝置122之接腳EP3_1~EP3_8連接。轉接電路裝置120利用直流電源輸入端子110所傳送之直流電源DC來對通訊裝置122透過接腳EP3_1~EP3_8所傳送之乙太網路訊號進行電壓準位之調整，以產生具有直流電源DC之乙太訊號，並透過接腳OP_1~OP_8輸出至受電端設備100。藉此，受電端設備100同時也可透過轉接電路裝置120獲取直流電源輸入端子110所傳送之直流電源DC並與通訊裝置122進行通訊。

受電端設備100包含有一電壓轉換模組124及一運作模組114。 電壓轉換模組124經由乙太網路線耦接至轉接電路裝置120，以接收轉接電路裝置120透過接腳OP_1~OP_8所傳送之電源，其中，接腳OP_1~OP_8所傳送之電源包含有供電端設備102所傳送之第一電源PWR1、供電端設備104所傳送之第二電源PWR2或直流電源輸入端子110所傳送之直流電源DC。電壓轉換模組124結合所接收到包含有第一電源PWR1、第二電源PWR2或直流電源DC之電源並進行電壓之轉換，輸出符合運作模組114可正常運作之運作電壓Vout，以提供運作模組114運作所需之電源。運作模組114接收電壓轉換模組124所產生之運作電壓Vout來獲取電源，以執行受電端設備100之主要運作如傳輸信號、網路轉接、無線分享或網路傳輸等等。其中，運作模組114可利用單一特殊應用積體電路(application-specific integrated circuit，ASIC)來實現或由多個電路模組合而成等，並非受限。

如此一來，由於IEEE 802.3af及IEEE 802.3at標準中規定了在乙太網路上可傳輸電源之最大功率(如IEEE 802.3at標準之25.5瓦特)，即代表供電端設備102、104所提供之第一電源PWR1及第二電源PWR2將不會超過所規範之最大功率。藉此，電源轉換系統10透過轉接電路裝置120將供電端設備102所提供之第一電源PWR1、供電端設備104所提供之第二電源PWR2及電源輸入端子110所傳送之直流電源DC轉換至接腳OP_1~OP_8後，受電端設備100可利用電壓轉換模組124同時接收及結合包含有第一電源PWR1、第二電源PWR2或直流電源DC之電源，進而提高受電端設備100所需之供電功率，讓受電端設備100在符合IEEE 802.3af及IEEE 802.3at標準之規範下，亦可提高受電端設備100所獲取之最大功率，以滿足各種應用功能所需之耗電需求。

詳細來說，乙太網路線ENET1、ENET2可藉由標準五類(Catalog 5)網路線來實現，其內部分別包含有8條傳輸線，用以傳輸供電端設備102、104所提供之直流電源及網路訊號，而乙太網路線ENET1、ENET2之8條傳輸線透過乙太網路端子106、108連接至轉接電路裝置120。轉接電路裝置120 利用一般常見之RJ-45網路插座與乙太網路端子106、108之接腳EP1_1~EP1_8及接腳EP2_1~EP2_8連接，其中，接腳EP1_1~EP1_8及接腳EP2_1~EP2_8分別為乙太網路端子106、乙太網路端子108(或所連接之RJ-45網路插座)之第一至八順位之接腳。

根據IEEE 802.3af及IEEE 802.3at標準之規範，供電端設備102、104可分別利用乙太網路端子106、108之第四、五順位之接腳及第七、八順位之接腳來提供電源(即接腳EP1_4、EP1_5、EP1_7、EP1_8及接腳EP2_4、EP2_5、EP2_7、EP2_8)，或者也可利用乙太網路端子106、108之第一、二順位之接腳及第三、六順位之接腳來提供電源(即接腳EP1_1、EP1_2、EP1_3、EP1_6及接腳EP2_1、EP2_2、EP2_3、EP2_6)。在此情形下，轉接電路裝置120可分別將接腳EP1_1~EP1_8及接腳EP2_1~EP2_8中用來傳送電源之接腳電性連接至接腳OP_1~OP1_8，以透過接腳OP_1~OP1_8來傳輸供電端設備102、104所傳送之第一電源PWR1及第二電源PWR2。其中，接腳OP_1~OP1_8分別代表第一至八順位之接腳並可與乙太網路端子106、108之第一至八順位之接腳相對應。

舉例來說，當供電端設備102利用接腳EP1_1、EP1_2、EP1_3、EP1_6來提供第一電源PWR1，且供電端設備104利用接腳EP2_4、EP2_5、EP2_7、EP2_8來提供第二電源PWR2時，轉接電路裝置120可分別將接腳EP1_1、EP1_2、EP1_3、EP2_4、EP2_5、EP1_6、EP2_7、EP2_8電性連接至接腳OP_1~OP1_8，以透過接腳OP_1~OP1_8來傳輸供電端設備102、104所傳送之第一電源PWR1及第二電源PWR2。再者，當供電端設備102利用接腳EP1_1、EP1_2、EP1_3、EP1_6來提供第一電源PWR1，且供電端設備104利用接腳EP2_1、EP2_2、EP2_3、EP2_6來提供第二電源PWR2時，轉接電路裝置120同樣地可分別將接腳EP1_1、EP1_2、EP1_3、EP2_1、EP2_2、EP1_6、EP2_3、EP2_6電性連接至接腳OP_1~OP1_8，以透過接腳OP_1~OP1_8來傳輸供電端設備102、104所傳送之第一電源PWR1及第二電源 PWR2。

另外，供電端設備102、104另可在相容於IEEE 802.3af及IEEE 802.3at標準之規範下，同時利用乙太網路端子104、106之第一至八順位之接腳來提供兩電源至乙太網路線。在此情形下，轉接電路裝置120亦可將用來傳送電源之接腳電性連接至接腳OP_1~OP1_8。舉例來說，當供電端設備102、104分別利用接腳EP1_1~EP1_8及接腳EP2_1~EP2_8同時提供兩電源時，轉接電路裝置120可選擇將接腳EP1_1~EP1_8或接腳EP2_1~EP2_8電性連接至接腳OP_1~OP1_8，並可透過接腳OP_1~OP1_8來傳輸供電端設備102或供電端設備104所傳送之兩組電源。

值得注意地，受電端設備100之使用者需先根據供電端設備102、104所提供電源之接腳資訊，預先設定好轉接電路裝置120內部之連接關係，使轉接電路裝置120可將接腳EP1_1~EP1_8及接腳EP2_1~EP2_8中用來傳輸電源之接腳，正確地電性連接至接腳OP_1~OP1_8。或者，轉接電路裝置120亦可根據上述乙太網路端子104、106中傳輸電源之接腳的所有種類，預先設置好可相對應之RJ-45網路插座，以讓使用者自行根據所供電端設備102、104所提供電源之接腳資訊，將乙太網路端子104、106適當地連接至其所對應之RJ-45網路插座，再經由轉接電路裝置120正確地連接至接腳OP_1~OP1_8。關於轉接電路裝置120之實現方法當可視實際應用來加以變化，而非受限。

另一方面，轉接電路裝置120另耦接於直流電源輸入端子110及通訊裝置122。轉接電路裝置120經由通訊裝置122之接腳EP3_1~EP3_8接收乙太網路訊號(不具有電源之訊號)後，轉接電路裝置120利用直流電源輸入端子110所提供之直流電源DC對乙太網路訊號進行電壓準位之調整，以產生具有直流電源之電壓準位的乙太傳輸訊號，並輸出至接腳OP_1~OP_8。需注意的是，轉接電路裝置120另也可同時利用供電端設備102、104所提供之第一電源PWR1及第二電源PWR2，轉換通訊裝置122之乙太 網路訊號(不具有電源之訊號)為具有直流電源之電壓準位的乙太傳輸訊號，並輸出至接腳OP_1~OP_8。在此情形下，轉接電路裝置120可將第一電源PWR1、第二電源PWR2或直流電源輸入端子110所提供之直流電源DC輸出至接腳OP_1~OP_8。例如當第一電源PWR1或第二電源PWR2不存在時，直流電源DC可適時地成為第一電源PWR1或第二電源PWR2而由接腳OP_1~OP_8同時輸出兩電源。或者，當第一電源PWR1及第二電源PWR2皆不存在時，直流電源DC亦可成為第一電源PWR1及第二電源PWR2由接腳OP_1~OP_8同時輸出兩電源。

電壓轉換模組124耦接於轉接電路裝置120並接收經由接腳OP_1~OP1_8所傳送之兩電源後，電壓轉換模組124會對具有電源之訊號進行電壓轉換、整流及檢測，以將兩電源結合並轉換電壓為運作電壓Vout。藉此，運作模組114可接收運作電壓Vout來獲取運作所需之電源，以執行受電端設備100之主要運作，如傳輸信號、網路轉接、無線分享或網路傳輸等等。

簡單來說，若受電端設備100只透過乙太網路端子106接收供電端設備102所提供之電源來運作時，由於IEEE 802.3af及IEEE 802.3at標準中規定了供電端設備102可傳輸之最大功率(如25.5瓦特)，故受電端設備100可運作之功率將被受限而不足以應付多種應用之需求。在此情形下，電源轉換系統10透過轉接電路裝置120將供電端設備102所提供之第一電源PWR1、供電端設備104所提供之第二電源PWR2及電源輸入端子110所傳送之直流電源DC轉換至接腳OP_1~OP_8後，受電端設備100可利用電壓轉換模組124同時接收及結合接腳OP_1~OP_8所傳送之兩電源，進而提高受電端設備100所需之供電功率，讓受電端設備100在符合IEEE 802.3af及IEEE 802.3at標準之規範下可提高所獲取之最大功率，以滿足各種應用功能所需之耗電需求。

關於轉接電路裝置120及電壓轉換模組124之實現方式不限於特定裝置或元件，可視需求由相關元件來據以實施。舉例來說，請參考第2圖， 第2圖為第1圖之轉接電路裝置120之一實施例的示意圖。轉接電路裝置120包含有網路插座J1~J7及變壓器TR1~TR4。其中，網路插座J1~J7可為RJ-45網路插座或其他定義之網路插座等而非受限，且網路插座J1~J6之第一至八順位之接腳分別為接腳J1P_1~J1P_8、接腳J2P_1~J2P_8、接腳J3P_1~J3P_8、接腳J4P_1~J4P_8、接腳J5P_1~J5P_8及接腳OP_1~OP1_8。需注意的是，變壓器TR1~TR4之實現方式並不受限，舉例來說，變壓器TR1~TR4亦可利用單顆支援千兆位元(Ghz)乙太網路系統之變壓器模組來實現，或利用雙顆支援百兆位元(100Mhz)乙太網路系統之變壓器模組來實現等，當可視實際需求來據以變化。

具體而言，轉接電路裝置120可利用網路插座J1~J5接收供電端設備所傳輸之電源，而網路插座J1~J5中具有電源之接腳會電性連接至網路插座J6之接腳OP_1~OP1_8，同時，轉接電路裝置120利用網路插座J7接收由通訊裝置122之接腳EP3_1~EP3_8所傳輸之乙太網路訊號並利用變壓器TR1~TR4產生具有直流電源DC之乙太訊號輸出至接腳OP_1~OP_8。其中，變壓器TR1跨接於接腳OP_1、OP_2之間，變壓器TR2跨接於接腳OP_3、OP_6之間，變壓器TR3跨接於接腳OP_4、OP_5之間，變壓器TR4跨接於接腳OP_7、OP_8之間，而變壓器TR1、TR3之中央抽頭連接至直流電源輸入端子110之一正電位端DCP，變壓器TR2、TR4之中央抽頭連接至直流電源輸入端子110之一負電位端DCN。藉此，轉接電路裝置120透過變壓器TR1~TR4可將直流電源輸入端子110之直流電源DC與通訊裝置122所傳輸之乙太網路訊號相結合並轉換為具有直流電源的乙太訊號。此外，由於變壓器TR1~TR4跨接於接腳OP_1~OP1_8，因此轉接電路裝置120亦可透過變壓器TR1~TR4隔離通訊裝置122所傳輸之乙太網路訊號與網路插座J1~J5所傳輸之電源後，結合網路插座J1~J5所傳輸之電源將通訊裝置122所傳輸之乙太網路訊號轉換為具有直流電源的乙太訊號。在此情形下，經由具有直流電源的乙太訊號，轉接電路裝置120除可將通訊裝置122所傳輸之 乙太網路訊號由接腳OP_1~OP_8傳送至受電端設備10外，轉接電路裝置120亦可將網路插座J1~J5所傳輸之電源及直流電源輸入端子110之直流電源DC由接腳OP_1~OP_8傳送至受電端設備10。

為了清楚說明轉接電路裝置120中傳輸電源之接腳的連接關係，於第2圖中並未將網路插座J1~J5之所有接腳的連接關係描繪出來而僅描繪出關於電源傳輸之接腳的連接關係。詳細來說，在轉接電路裝置120中，網路插座J1之接腳J1P_1~J1P_8電性連接至接腳OP_1~OP1_8，網路插座J2之接腳J2P_1、J2P_2、J2P_3、J2P_6電性連接至接腳OP_1、OP_2、OP_3、OP_6，網路插座J3之接腳J3P_1、J3P_2、J3P_3、J3P_6電性連接至接腳OP_4、OP_5、OP_7、OP_8，網路插座J4之接腳J4P_4、J4P_5、J4P_7、J4P_8電性連接至接腳OP_4、OP_5、OP_7、OP_8，網路插座J5之接腳J5P_4、J5P_5、J5P_7、J5P_8電性連接至接腳OP_1、OP_2、OP_3、OP_6。如此一來，當供電端設備102利用乙太網路端子106之接腳EP1_1、EP1_2、EP1_3、EP1_6來提供電源且供電端設備104利用乙太網路端子108之接腳EP2_4、EP2_5、EP2_7、EP2_8來提供電源時，使用者可將乙太網路端子106連接至網路插座J2，另將乙太網路端子108連接至網路插座J4，使得接腳OP_1、OP_2、OP_3、OP_6經由所連接之接腳J2P_1、J2P_2、J2P_3、J2P_6再連接至乙太網路端子106之接腳EP1_1、EP1_2、EP1_3、EP1_6，以傳輸供電端設備102所傳送之電源，而接腳OP_4、OP_5、OP_7、OP_8經由所連接之接腳接腳J4P_4、J4P_5、J4P_7、J4P_8再連接至乙太網路端子108之接腳EP2_4、EP2_5、EP2_7、EP2_8，以傳輸供電端設備104所傳送之電源。

再者，當供電端設備102利用接腳EP1_1、EP1_2、EP1_3、EP1_6來提供電源及供電端設備104利用接腳EP2_1、EP2_2、EP2_3、EP2_6來提供電源時，使用者可將乙太網路端子106連接至網路插座J2，另將乙太網路端子108連接至網路插座J3。同樣地，轉接電路裝置120透過上述網路插座J2、J3之接腳的連接關係，使接腳OP_1~OP1_8可傳輸供電端設備102、104 所提供之電源。

藉此，當供電端設備102、104根據IEEE 802.3af及IEEE 802.3at標準之規範，分別利用乙太網路端子106、108之第四、五順位之接腳及第七、八順位之接腳來提供電源，或分別利用乙太網路端子106、108之第一、二順位之接腳和第三、六順位之接腳來提供電源之各種情形時，使用者可根據供電端設備102、104所提供電源之接腳資訊，適當地將乙太網路端子106、108分別與網路插座J2及J3、網路插座J2及J4、網路插座J3及J5或網路插座J4及J5相連接，使乙太網路端子106、108中具有電源之接腳電性可連接至接腳OP_1~OP1_8，並經由接腳OP_1~OP1_8來傳輸供電端設備102、104所傳送之電源至受電端設備100。

另外，當供電端設備102、104同時利用乙太網路端子104、106之第一至八順位之接腳來供電時，使用者亦可選擇將乙太網路端子106或乙太網路端子108連接至網路插座J1。使得接腳OP_1~OP_8可經由所連接之接腳J1P_1~J1P_8再連接至乙太網路端子106之接腳EP1_1~EP1_8或乙太網路端子108之接腳EP2_1~EP2_8，以傳輸供電端設備102或供電端設備104所傳送之兩電源至受電端設備100。此外，由於變壓器TR1、TR3之中央抽頭連接至直流電源輸入端子110之正電位端DCP且變壓器TR2、TR4之中央抽頭連接至直流電源輸入端子110之負電位端DCP，因此變壓器TR1~TR4亦可產生具有直流電源DC之乙太訊號輸出至接腳OP_1~OP_8，以傳輸直流電源輸入端子110之直流電源DC至受電端設備100。

再者，請參考第3圖，第3圖為第1圖中電壓轉換模組124之一實施例的示意圖。電壓轉換模組124耦接於轉接電路裝置120，透過接腳OP_1~OP1_8接收供電端設備102、104所傳送之兩電源來結合及轉換，以輸出運作電壓Vout。

詳細來說，電壓轉換模組124包含有變壓單元400、整流單元402、電源控制單元404及電源結合單元406。變壓單元400包含有變壓器TR5~ TR8，可將接腳OP_1~OP1_8所傳送包含有直流電源及網路訊號之傳輸訊號進行轉換，以輸出只具有直流電源之直流電壓訊號，即一第一來源訊號PS1及一第二來源訊號PS2。其中，變壓器TR5跨接於接腳OP_1、OP_2接收接腳OP_1、OP_2所傳送之傳輸訊號，變壓器TR6跨接於接腳OP_3、OP_6接收接腳OP_3、OP_6所傳送之傳輸訊號，而經由變壓器TR5、TR6之中央抽頭間輸出第一來源訊號PS1。另外，變壓器TR7跨接於接腳OP_4、OP_5接收接腳OP_4、OP_5所傳送之傳輸訊號，變壓器TR8跨接於接腳OP_7、OP_8接收接腳OP_7、OP_8所傳送之傳輸訊號，經由變壓器TR7、TR8之中央抽頭間輸出第二來源訊號PS2。需注意的是，變壓器TR5~TR8之實現方式並不受限，例如變壓器TR5~TR8可利用單顆支援千兆位元(Ghz)乙太網路系統之變壓器模組來實現，或利用雙顆支援百兆位元(100Mhz)乙太網路系統之變壓器模組來實現等，當可視實際需求來據以變化。

整流單元402包含有整流器410、412，整流器410與變壓器TR5、TR6之中央抽頭相連接並接收具有直流電壓訊號之第一來源訊號PS1以進行整流。由於變壓單元400對接腳OP_1、OP_2、OP_3、OP_6所傳送之傳輸訊號進行轉換後所獲得之第一來源訊號PS1為具有直流電壓準位之電壓訊號，但其正負極性係根據供電端設備所決定而非固定。因此，整流器410係將第一來源訊號PS1進行整流，以獲得固定正負極性之一第一整流訊號RS1。同樣地，整流器412將第二來源訊號PS2進行整流，以獲得而獲得固定正負極性之之一第二整流訊號RS2。

電源控制單元404包含有電源控制電路414、416，並耦接於整流單元402。電源控制電路414對第一整流訊號RS1進行偵測，以判斷第一整流訊號RS1中所傳輸之電源是否符合IEEE 802.3af或IEEE 802.3at標準之規範，如偵測第一整流訊號RS1之電壓斜率是否合乎標準，以判斷第一整流訊號RS1所傳輸之電源的傳送路徑上的阻抗是否符合規範。當電源控制電路414偵測第一整流訊號RS1後並判斷所傳送電源符合規範時，電源控制電路414 將第一整流訊號RS1輸出為一第一結果訊號OS1。同樣地，電源控制電路416偵測第二整流訊號RS2後並判斷所傳送電源符合規範時，第二電源控制電路416將第二整流訊號RS2輸出為一第二結果訊號OS2。

電源結合單元406耦接於電源控制單元404，用來接收並結合電源控制單元404所輸出之第一結果訊號OS1及第二結果訊號OS2後，再進行電壓之轉換以輸出運作電壓Vout。詳細來說，電源結合單元406包含有一電壓轉換電路418及一回饋控制電路420。電壓轉換電路418包含有變壓器TR9、TR10、電晶體Q1、Q2、二極體D1、D2、電感L1及電容C1。變壓器TR9之輸入側跨接於電源控制單元404與電晶體Q1之汲極，而電晶體Q1之源極接地且電晶體Q1之閘極接收回饋控制電路420所輸出之一第一控制訊號CTL1。當第一控制訊號CTL1為高電位時，電晶體Q1會導通使變壓器TR9可對電源控制單元404所輸出之第一結果訊號OS1進行電壓轉換，而變壓器TR9之輸出側跨接於二極體D1與接地間，以將轉換後之電壓訊號經由二極體D1傳送至相串聯之電感L1及電容C1，並對電容C1進行充電，而在電容C1兩端形成運作電壓Vout。

另一方面，變壓器TR10之輸入側跨接於電源控制單元404與電晶體Q2之汲極，而電晶體Q2之源極接地，電晶體Q2之閘極接收回饋控制電路420所輸出之一第二控制訊號CTL2。當第二控制訊號CTL2為高電位時，電晶體Q2會導通，以使變壓器TR10可對電源控制單元404所輸出之第二結果訊號OS2進行電壓轉換，而變壓器TR10之輸出側跨接於二極體D2與接地間，將轉換後之電壓訊號經由二極體D2傳送至相串聯之電感L1及電容C1，並對電容C1進行充電，以在電容C1兩端形成運作電壓Vout。

藉此，電壓轉換電路418接收不同時間下具有高電位之第一控制訊號CTL1及第二控制訊號CTL2，以控制變壓器TR9、TR10在不同之時間內分別將第一結果訊號OS1及第二結果訊號OS2之電壓轉換為運作電壓Vout，藉以結合第一結果訊號OS1及第二結果訊號OS2所傳送之電源，提供 給運作模組114來運作。

回饋控制電路420包含有一分壓電路422、一電壓隔離器424、一比較放大器426及一脈衝調整器428，用來根據運作電壓Vout，以產生第一控制訊號CTL1及第二控制訊號CTL2。分壓電路422由相串接之電阻R1、R2所組成用來對運作電壓Vout進行分壓，並由電阻R1與電阻R2之間產生一第一回饋電壓Vf1。電壓隔離器424根據第一回饋電壓Vf1來產生第二回饋電壓Vf2，同時隔離第一回饋電壓Vf1與第二回饋電壓Vf2間之阻抗，其中電壓隔離器424可透過常見的光耦合器或電壓器來實現。

比較放大器426對第二回饋電壓Vf2與預定之一參考電壓Vref進行比較，當第二回饋電壓Vf2大於參考電壓Vref時，比較放大器426輸出高電位之比較訊號CMP至脈衝調整器428，而當第二回饋電壓Vf2小於參考電壓Vref時，比較放大器426輸出低電位之比較訊號CMP至脈衝調整器428。脈衝調整器428根據比較訊號CMP之高低電位與電壓大小來產生相對應之脈衝訊號，並輸出為第一控制訊號CTL1。舉例來說，當比較訊號CMP為高電位時，脈衝調整器428將加大所輸出第一控制訊號CTL1之脈衝寬度且加大之比例與比較訊號CMP之電壓大小相對應。當比較訊號CMP為低電位時，脈衝調整器428將縮小所輸出第一控制訊號CTL1之脈衝寬度且縮小之比例與比較訊號CMP之電壓大小相對應。此外，脈衝調整器428同時將調整後之第一控制訊號CTL1再進行相位之調整輸出為第二控制訊號CTL2，以確保所輸出之第一控制訊號CTL1及第二控制訊號CTL2之間不會出現同時高電位而造成電晶體Q1、Q2同時導通，進而使變壓器TR9、TR10間輸出錯誤之運作電壓Vout至電容C1。

簡單而言，電壓轉換模組124將接腳OP_1~OP1_8所傳送之兩電源先進行電壓準位之轉換、整流、偵測及控制後，將兩電源結合及進行升降壓之轉換，使得受電端設備100可在現有標準之規範下，同時接收接腳OP_1~OP1_8所傳送之兩電源，以提高所需之供電功率。

具體而言，本發明之電源轉換系統10係透過轉接電路裝置120將供電端設備102所提供之第一電源PWR1、供電端設備104所提供之第二電源PWR2及電源輸入端子110所傳送之直流電源DC轉換至接腳OP_1~OP_8後，受電端設備100再利用電壓轉換模組124與接腳OP_1~OP_8連接並將接腳OP_1~OP_8所傳送之兩電源結合及轉換，以使受電端設備100可獲得供電功率為IEEE 802.3af或IEEE 802.3at標準所規範之最大功率之兩倍，進而使受電端設備100可執行更多之應用功能，本領域具通常知識者當可據以進行修飾或變化。舉例來說，於本實施例中，電壓轉換電路418透過控制兩電晶體不同之導通時間，來對第一結果訊號OS1及第二結果訊號OS2中所具有之電源進行結合與電壓轉換，以輸出運作電壓Vout。於其他實施例中，電壓轉換電路418亦可利用兩單獨之直流電壓轉換電路，單獨地對第一結果訊號OS1及第二結果訊號OS2中所具有之電源進行電壓轉換後，再透過電容將兩電源結合，其可據以變化而不受限。

再者，於本實施例中，轉接電路裝置120係先根據供電端設備所有可能之供電接腳情形，預先設計好相對應之網路插座，讓使用者根據供電端設備所提供電源之接腳資訊來連接至所對應之網路插座，以使轉接電路裝置120可正確地將兩乙太網路端之供電接腳連接並結合在一起。於其他實施例中，轉接電路裝置120另也可設置偵測電路，自動地偵測兩乙太網路端之供電接腳後，再自行選擇相對應之連接關係，來將兩乙太網路端之供電接腳結合，當可視實際需求來加以變化。此外，於本實施例中，轉接電路裝置120係

此外，於本實施例中，為了清楚說明電源轉換系統10之運作，本轉接電路裝置120係設置於供電端設備與受電端設備之間，然其並非受限。於其他實施例中，轉接電路裝置120可為供電端設備或受電端設備之內部模組，當轉接電路裝置120為供電端設備之內部模組時，供電端設備可直接將第一電源PWR1、第二電源PWR1或直流電源DC轉輸出至乙太網路線之8 根傳輸線上，並輸出至受電端設備。當轉接電路裝置120為受電端設備之內部模組時，受電端設備可同時接收兩供電端設備所提供之電源或經由直流電源輸入端子所傳輸之直流電源DC來進行結合與轉換，以提供運作所需之電源。

另外，於本實施例中，比較放大器426及脈衝調整器428係設置於回饋控制電路420中，以對運作電壓Vout進行比較後產生第一控制訊號CTL1及第二控制訊號CTL2。但於其他實施例中，比較放大器426及脈衝調整器428亦可設置於電源控制單元404中，並視需求由電源控制電路414或電源控制電路416對運作電壓Vout進行比較後產生第一控制訊號CTL1及第二控制訊號CTL2，當可據以變化並非受限，綜上所述，由於IEEE 802.3af及IEEE 802.3at標準所規定的最大功率已不足以應付受電端設備所需之耗電需求。因此，本發明利用轉接電路裝置及電壓轉換模組將供電端設備所提供之兩電源及直流電源輸入端子110所輸出之直流電進行結合及轉換，以在符合乙太網供電標準之規範下，可提高受電端設備所需之供電功率。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10‧‧‧電源轉換系統

100‧‧‧受電端設備

120‧‧‧轉接電路裝置

102、104‧‧‧供電端設備

ENET1、ENET2‧‧‧乙太網路線

106、108‧‧‧乙太網路端子

EP1_1~EP1_8‧‧‧接腳

EP2_1~EP2_8‧‧‧接腳

EP3_1~EP3_8‧‧‧接腳

OP_1~OP1_8‧‧‧接腳

Vout‧‧‧運作電壓

110‧‧‧直流電源輸入端子

DC‧‧‧直流電源

122‧‧‧通訊裝置

124‧‧‧電壓轉換模組

114‧‧‧運作模組

Claims (14)

1. 一種用於一乙太網供電系統之電源轉換系統，該電源轉換系統包含有：一轉接電路裝置，耦接於一第一乙太網路端子與一第二乙太網路端子，用來將該第一乙太網路端子之複數個第一接腳及該第二乙太網路端子之複數個第二接腳電性連接至複數個轉接接腳，以透過該複數個轉接接腳輸出由該複數個第一接腳所傳送之一第一電源及由該複數個第二接腳所傳送之一第二電源；以及一受電端設備，包含有：一運作模組，用來執行該受電端設備之主要運作；以及一電壓轉換模組，耦接於該轉接電路裝置及該運作模組，用來結合及轉換經由該複數個轉接接腳所傳送之該第一電源及該第二電源，以提供該運作模組運作所需之電源；其中該轉接電路裝置另耦接於一直流電源輸入端子及一訊號通訊裝置，用來利用該直流電源輸入端子所提供之一直流電源，對該訊號通訊裝置所輸出之複數個乙太網路訊號進行電壓準位之轉換，以透過該複數個轉接接腳來傳輸轉換後具有該直流電源之乙太訊號。
2. 如請求項1所述之電源轉換系統，其中該複數個第一接腳為該第一乙太網路端子之第一、二、三、六順位之接腳，該複數個第二接腳為該第二乙太網路端子之第四、五、七、八順位之接腳，該轉接電路裝置分別將該第一乙太網路端子之該第一、二、三、六順位之接腳電性連接至該複數個轉接接腳中第一、二、三、六順位之轉接接腳，以及分別將該第二乙太網路端子之該第四、五、七、八順位之接腳電性連接至該複數個轉接接腳中第四、五、七、八順位之轉接接腳。
3. 如請求項1所述之電源轉換系統，其中該複數個第一接腳為該第一乙太網路端子之第一、二、三、六順位之接腳，該複數個第二接腳為該第二 乙太網路端子之第一、二、三、六順位之接腳，該轉接電路裝置分別將該第一乙太網路端子之該第一、二、三、六順位之接腳電性連接至該複數個轉接接腳中第一、二、三、六順位之轉接接腳，以及分別將該第二乙太網路端子之該第一、二、三、六順位之接腳電性連接至該複數個轉接接腳中第四、五、七、八順位之轉接接腳。
4. 如請求項1所述之電源轉換系統，其中該轉接電路裝置另用來將該第一乙太網路端子之複數個第三接腳電性連接至該複數個轉接接腳，以透過該複數個轉接接腳輸出由該複數個第三接腳所傳送之電源。
5. 如請求項4所述之電源轉換系統，其中該複數個第三接腳為該第一乙太網路端子之第一至八順位之接腳，該轉接電路裝置分別將該第一乙太網路端子之該第一至八順位之接腳電性連接至該複數個轉接接腳中第一至八順位之轉接接腳。
6. 如請求項1所述之電源轉換系統，其中該轉接電路裝置包含有：一第一訊號變壓器，跨接於該複數個轉接接腳中第一及第二順位之轉接接腳，用來對該複數個乙太網路訊號中一第一乙太網路訊號進行電壓準位之調整，以透過該複數個轉接接腳中第一及第二順位之轉接接腳來傳輸轉換後具有該直流電源之訊號；一第二訊號變壓器，跨接於該複數個轉接接腳中第三及第六順位之轉接接腳，用來對該複數個乙太網路訊號中一第二乙太網路訊號進行電壓準位之調整，並透過該複數個轉接接腳中第三及第六順位之轉接接腳來傳輸轉換後具有該直流電源之訊號；一第三訊號變壓器，跨接於該複數個轉接接腳中第四及第五順位之轉接接腳，用來對該複數個乙太網路訊號中一第三乙太網路訊號進行電壓準位之調整，並透過該複數個轉接接腳中第四及第五順位之轉接接腳來傳輸轉換後具有該直流電源之訊號；以及一第四訊號變壓器，跨接於該複數個轉接接腳中第七及第八順位之轉接 接腳，用來對該複數個乙太網路訊號中一第四乙太網路訊號進行電壓準位之調整，並透過該複數個轉接接腳中第七及第八順位之轉接接腳來傳輸轉換後具有該直流電源之訊號；其中，該第一變壓器及該第三變壓器之中央抽頭耦接於該直流電源輸入端子之一正電位端，該第三變壓器及該第四變壓器之中央抽頭耦接於該直流電源輸入端子之一負電位端。
7. 如請求項1所述之電源轉換系統，其中該電壓轉換模組包含有：一變壓單元，耦接於該轉接電路裝置，用來轉換該複數個轉接接腳所輸出之訊號，以輸出具有該第一電源之一第一來源訊號及具有該第二電源之一第二來源訊號；一整流單元，耦接於該變壓單元，用來對該第一來源訊號及該第二來源訊號進行整流，以產生相對應之一第一整流訊號及一第二整流訊號；一電源控制單元，耦接於該整流單元，用來根據該第一整流訊號及該第二整流訊號，判斷該第一乙太網路端子所傳送之該第一電源及該第二乙太網路端子所傳送之該第二電源是否符合一電源管理規範，以決定是否分別將該第一整流訊號及該第二整流訊號輸出為一第一結果訊號及一第二結果訊號；以及一電源結合單元，耦接於該電源控制單元，用來結合該第一結果訊號及該第二結果訊號，以轉換產生一輸出電壓來提供該受電端設備所需之運作電源。
8. 如請求項7所述之電源轉換系統，其中該變壓單元包含有：一第一變壓器，跨接於該複數個轉接接腳中第一及第二順位之轉接接腳；一第二變壓器，跨接於該複數個轉接接腳中第三及第六順位之轉接接腳；一第三變壓器，跨接於該複數個轉接接腳中第四及第五順位之轉接接腳；以及一第四變壓器，跨接於該複數個轉接接腳中第七及第八順位之轉接接腳； 其中，經由該第一變壓器及該第二變壓器之中央抽頭輸出具有該第一電源的該第一來源訊號，經由該第三變壓器及該第四變壓器之中央抽頭輸出具有該第二電源的該第二來源訊號。
9. 如請求項8所述之電源轉換系統，其中該整流單元包含有：一第一整流器，耦接於該第一變壓器及該第二變壓器之中央抽頭，用來對該第一變壓器及該第二變壓器之中央抽頭所輸出之該第一來源訊號進行整流，以產生該第一整流訊號；以及一第二整流器，耦接於該第三變壓器及該第四變壓器之中央抽頭，用來對該第三變壓器及該第四變壓器之中央抽頭所輸出之該第二來源訊號進行整流，以產生該第二整流訊號。
10. 如請求項9所述之電源轉換系統，其中該電源控制單元包含有：一第一電源控制電路，耦接於該第一整流器，用來偵測該第一整流訊號之電壓變化，以判斷該第一乙太網路端子所傳送之該第一電源是否符合該電源管理規範，並當該第一電源符合該電源管理規範時，輸出該第一整流訊號為該第一結果訊號；以及一第二電源控制電路，耦接於該第二整流器，用來偵測該第二整流訊號之電壓變化，以判斷該第二乙太網路端子所傳送之該第二電源是否符合該電源管理規範，並當該第二電源符合該電源管理規範時，輸出該第二整流訊號為該第二結果訊號。
11. 如請求項7所述之電源轉換系統，其中該電源結合單元包含有：一電壓轉換電路，耦接於該電源控制單元，用來根據一第一控制訊號及一第二控制訊號，選擇轉換該第一結果訊號或該第二結果訊號來產生該輸出電壓，以提供該受電端設備所需之運作電源；以及一回饋控制電路，耦接於該電壓轉換電路，用來根據該輸出電壓，產生該第一控制訊號及該第二控制訊號。
12. 如請求項11所述之電源轉換系統，其中該電壓轉換電路包含有： 一第一轉換變壓器，包含有第一至四端，該第一端用來接收該第一結果訊號，該第四端耦接於一接地端；一第二轉換變壓器，包含有第一至四端，該第一端用來接收該第二結果訊號，該第四端耦接於該接地端；一第一電晶體，包含有一第一端、一第二端及一控制端，該第一端耦接於該接地端，該第二端耦接於該第一轉換變壓器之該第二端，該控制端用來接收該第一控制訊號；一第二電晶體，包含有一第一端、一第二端及一控制端，該第一端耦接於一接地端，該第二端耦接於該第二轉換變壓器之該第二端，該控制端用來接收該第二控制訊號；一第一二極體，包含有一第一端及一第二端，該第一端耦接於該第一轉換變壓器之該第三端；一第二二極體，包含有一第一端及一第二端，該第一端耦接於該第二轉換變壓器之該第三端，該第二端耦接於該第一二極體之該第二端；一電感，包含有一第一端及一第二端，該第一端耦接於該第一二極體之該第二端與該第二二極體之該第二端之間；以及一電容，包含有一第一端耦接於該電感之該第二端，及一第二端耦接於該接地端，該第一端用來輸出該輸出電壓。
13. 如請求項11所述之電源轉換系統，其中該回饋控制電路包含有：一分壓電路，耦接於該電壓轉換電路，用來對該輸出電壓進行分壓，以輸出一第一回饋電壓；一電壓隔離器，耦接於該分壓電路，用來接收該第一回饋電壓，並產生與該第一回饋電壓之阻抗相隔離之一第二回饋電壓；一比較放大器，耦接於該電壓隔離器，用來將該第二回饋電壓與一參考電壓進行比較，以產生一脈衝訊號；以及一脈衝調整器，耦接於該比較放大器，用來對該脈衝訊號進行脈衝寬度 之調整，以輸出該第一控制訊號，及對該脈衝訊號進行脈衝寬度之調整後，再對調整後之訊號進行相位之調整，以輸出該第二控制訊號。
14. 如請求項13所述之電源轉換系統，其中該電壓隔離器為一光耦合器或一變壓器。