TWI754588B - 用於藉由轉遞受電裝置（ＰＤ）輸入電壓而傳輸電力至遠端乙太網路供電（ＰoＥ）子系統之系統、其製造方法、使用方法以及電腦可讀取之非暫態程式儲存裝置 - Google Patents

用於藉由轉遞受電裝置（ＰＤ）輸入電壓而傳輸電力至遠端乙太網路供電（ＰoＥ）子系統之系統、其製造方法、使用方法以及電腦可讀取之非暫態程式儲存裝置 Download PDF

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Abstract

本揭露描述一種用於藉由轉遞受電裝置(PD)輸入電壓而傳輸電力至一遠端乙太網路供電(PoE)子系統之系統400，其中該子系統包括一PD及一供電設備(PSE)裝置。包括一主控PSE裝置402、一第一子系統410、及一第二子系統428。第一子系統410包括一第一PD 418，第一PD包括一第一電力切換裝置426及一第一PSE裝置424。第一電力切換裝置426轉遞來自第一PD 418之輸入電力至第一PSE 424，而不會干擾該等裝置之間之PoE交握。第二子 系統428接收來自第一子系統410之第一PSE裝置424之電力。且第二子系統428依相似於第一子系統410之方式操作。

Description

用於藉由轉遞受電裝置(PD)輸入電壓而傳輸電力至遠端乙太網路供電(PoE)子系統之系統、其製造方法、使用方法以及電腦可讀取之非暫態程式儲存裝置
本揭露係關於乙太網路供電(PoE)技術。更具體而言，本揭露發明係關於藉由轉遞受電裝置輸入電壓而傳輸電力至一遠端乙太網路供電型受電裝置。
乙太網路供電(PoE)技術可用以藉由建置一PoE供電鏈來提供電力至多個電子裝置及/或系統。在一典型PoE組態中，一供電設備(PSE)單元用以供應電力至一受電裝置(PD)單元。PSE及PD單元一般駐存在分開達某實體距離的分開之電子裝置中且一 般使用一RJ-45類型乙太網路纜線而連接在一起。在子系統所在處，PD提供經調節電力至該所連接之子系統。
在下列專利中描述當前PoE技術。
USPN 9209981，標題為：「Power over Ethernet on data pairs and spare pairs」描述一種方法，其中一乙太網路供電型供電設備裝置連接至一對資料導線及一對備用導線。當該PSE第一次電力開啟時，若該PSE在該等資料導線上偵測到一受電裝置，則經由一電晶體開關施加電力至該等資料導線。接下來，若該PSE在該等備用導線上偵測到一PoE PD裝置，則改經由一第二電晶體開關施加PoE電力至該等備用導線。此係一種令一PoE裝置直接經由一開關供電給一PD裝置之方法。USPN 9209981出於全部目的以引用之方式併入本說明書中。然而，相比而言，本揭露發明之一項實施例係一種用一供電設備裝置之輸出供電給另一供電設備裝置之方法。
USPN 9203628，標題為：「Method for apparatus for distributing power over communication cabling」，大致上描述關於允許供電設備裝置「直接」基於一第一或第二選用之負載之存在而供電給受電裝置。此參照文件未揭示供電給其他PSE裝置之任何PSE裝置。USPN 9203628出於全部目的以引用之方式併入本說明書中。再次，然而，相比而言，本揭露發明之一項實施例係一種用一供電設備裝置之輸出供電給另一供電設備裝置之方法。
USPN 8873370，標題為：「Power over Ethernet management devices and connections between Ethernet devices」，繪示自一乙太網路埠傳送或中繼電力至另一乙太網路埠的多項實施例。然而，在所有實施例中，一供電設備裝置供電給一受電裝置，或在其中一受電裝置供電給一供電設備的該實施例中，其中有一48V電力轉換。並且，然而，相比而言，本揭露發明之一項實施例係一種用一供電設備裝置之輸出供電給另一供電設備裝置之方法。USPN 8873370出於全部目的以引用之方式併入本說明書中。
本揭露發明之一或多項實施例提供一種用於施加輸入電力至在一子系統中之一PoE供電設備裝置以開啟該PSE之獨特及相異方式。一項實施例包括一特徵，其包括由該受電裝置所產生之本端逐步提高子系統電壓，該等子系統電壓非用以供電給該乙太網路供電型PSE。而是，使用至該子系統之PD的該輸入電壓且依一協定定時方式將該輸入電壓轉遞至該PoE PSE之輸入，以不干擾PoE供電交握。本揭露發明之實施例具有優於先前技術的許多優點，其包括下列特徵：成本降低、電熱耗散降低，及供電效率改良。
在本揭露發明之另一實施例中，一特徵在於使用供電給一PD裝置之一PSE受電裝置以供電給一第二PSE裝置。在PoE協定中，供電設備裝置意欲依點對點拓樸僅供電給PD裝置，並且不意欲直接供電給在一PoE鏈中之另一供電設備裝置。
並且在本揭露發明之另一實施例中，一特徵在於一第一PSE之供電設備輸出電壓經由一智慧型開關而「轉遞」至一第二PSE之輸入，該智慧型開關在該第一PSE與連接至該第一PSE之一PD完成其等供電交握時接通。
本揭露描述本發明之一實施例之器件及方法，其係一種用於藉由轉遞受電裝置(PD)輸入電壓而傳輸電力至一遠端乙太網路供電(PoE)子系統之系統，其中該子系統包括一PD及一供電設備裝置。該系統之此實施例包括一主控供電設備裝置、一第一子系統、及一第二子系統。該第一子系統包括一第一受電裝置，該第一受電裝置包括一第一電力切換裝置及一第一供電設備裝置，其中該第一子系統透過一第一乙太網路纜線耦合至該主控供電設備裝置，且使用乙太網路供電交握協定、使用乙太網路供電來接收至該第一受電裝置及該第一供電設備裝置的電力。該第一電力切換裝置轉遞來自該第一受電裝置之該輸入電力至該第一供電設備，而不會干擾該等裝置之間之PoE交握。該第二子系統包括一第二受電裝置，該第二受電裝置包括一第二電力切換裝置及一第二供電設備裝置，其中該第二子系統透過一第二乙太網路纜線耦合至該第一子系統，且使用乙太網路供電交握協定、使用乙太網路供電來接收至該第二受電裝置及該第二供電設備裝置的電力。該第二電力切換裝置轉遞來自該第二受電裝置之該輸入電力至該第二供電設備，而不會 干擾該等裝置之間之PoE交握。該第二子系統接收來自該第一子系統之第一供電設備裝置之電力。
本發明之上述實施例可包括可與上述實施例之任何者及所有組合進行組合的下列額外實施例之一或多者。本發明之一實施例描述，其中該第一電力切換裝置及/或該第二電力切換裝置使用一外部切換裝置，該外部切換裝置進一步包括與一FET電晶體耦合之一齊納二極體。本發明之另一實施例描述，其中該第一電力切換裝置及/或該第二電力切換裝置使用一內部切換裝置，該內部切換裝置進一步包括使用一MOSFET電晶體之一數位電路。本發明之另一實施例描述，其中該第一子系統及/或該第二子系統進一步包括耦合至該電力切換裝置之一智慧型開關。本發明之另一實施例描述，其中該第一供電設備裝置及/或該第二供電設備裝置進一步包括一電池。
此外，本揭露描述本發明之一實施例之器件及方法，其係一種用於藉由轉遞受電裝置(PD)輸入電壓而傳輸電力至一遠端乙太網路供電(PoE)子系統之系統，其中該子系統包括一PD及一供電設備裝置。該系統之此實施例包括一主控供電設備裝置、一第一子系統、及一第二子系統。該第一子系統包括一第一受電裝置，該第一受電裝置包括一第一電力切換構件及一第一供電設備裝置，其中該第一子系統透過一第一乙太網路纜線耦合至該主控供電設備裝置，且使用乙太網路供電交握協定、使用乙太網路供電來接收至該第一受電裝置及該第一供電設備裝置的電力。該第一電力切 換構件轉遞來自該第一受電裝置之該輸入電力至該第一供電設備，而不會干擾該等裝置之間之PoE交握。該第二子系統，該第二子系統包括一第二受電裝置，該第二受電裝置包括一第二電力切換構件及一第二供電設備裝置，其中該第二子系統透過一第二乙太網路纜線耦合至該第一子系統，且使用乙太網路供電交握協定、使用乙太網路供電來接收至該第二受電裝置及該第二供電設備裝置的電力。該第二電力切換構件轉遞來自該第二受電裝置之該輸入電力至該第二供電設備，而不會干擾該等裝置之間之PoE交握。該第二子系統接收來自該第一子系統之第一供電設備裝置之電力。
本發明之上述實施例可包括可與上述實施例之任何者及所有組合進行組合的下列額外實施例之一或多者。本發明之一實施例描述，其中該第一電力切換構件及/或該第二電力切換構件使用一外部切換裝置，該外部切換裝置進一步包括與一FET電晶體耦合之一齊納二極體。本發明之另一實施例描述，其中該第一電力切換構件及/或該第二電力切換構件使用一內部切換裝置，該內部切換裝置進一步包括使用一MOSFET電晶體之一數位電路。本發明之另一實施例描述，其中該第一子系統及/或該第二子系統進一步包括用於一智慧型開關之一構件，該智慧型開關耦合至該電力切換構件。本發明之另一實施例描述，其中該第一供電設備裝置及/或該第二供電設備裝置進一步包括一電池。
此外，本揭露描述本發明之一實施例之器件及方法，其係在用於藉由轉遞受電裝置(PD)輸入電壓而傳輸電力至一遠 端乙太網路供電(PoE)子系統之一系統中的子系統，該系統包括一主控供電設備裝置，其中該子系統包括一受電裝置(PD)及一供電設備裝置(PSE)。該第一子系統之此實施例透過該第一乙太網路纜線而耦合至該主控供電設備裝置且接收電力。該受電裝置包括一電力切換裝置，該電力切換裝置轉遞來自該第一受電裝置之該輸入電力至該第一供電設備，而不會干擾該等裝置之間之PoE交握。在該系統中的該第二子系統透過一第二乙太網路纜線耦合至該第一子系統，且使用乙太網路供電交握協定、使用乙太網路供電來接收來自該第一子系統之供電設備裝置的電力。
本發明之上述實施例可包括可與上述實施例之任何者及所有組合進行組合的下列額外實施例之一或多者。本發明之一實施例描述，其中該電力切換裝置使用一外部切換裝置，該外部切換裝置進一步包括與一FET電晶體耦合之一齊納二極體。本發明之另一實施例描述，其中該電力切換裝置使用一內部切換裝置，該內部切換裝置進一步包括使用一MOSFET電晶體之一數位電路。本發明之另一實施例描述，其中該第一子系統進一步包括耦合至該電力切換裝置之一智慧型開關。且本發明之另一實施例描述，其中該供電設備裝置進一步包括一電池。
此外，本揭露描述本發明之一實施例之器件及方法，其係在用於藉由轉遞受電裝置(PD)輸入電壓而傳輸電力至一遠端乙太網路供電(PoE)子系統之一系統中的子系統，該系統包括一主控供電設備裝置，其中該子系統包括一受電裝置(PD)及一供電設 備裝置(PSE)。該第一子系統之此實施例透過該第一乙太網路纜線而耦合至該主控供電設備裝置且接收電力。該受電裝置包括一電力切換構件。在該系統中的該第二子系統透過一第二乙太網路纜線耦合至該第一子系統，且使用乙太網路供電交握協定、使用乙太網路供電來接收來自該第一子系統之供電設備裝置的電力。
本發明之上述實施例可包括可與上述實施例之任何者及所有組合進行組合的下列額外實施例之一或多者。本發明之一實施例描述，其中該電力切換構件使用一外部切換裝置，該外部切換裝置進一步包括與一FET電晶體耦合之一齊納二極體。本發明之另一實施例描述，其中該電力切換構件使用一內部切換裝置，該內部切換裝置進一步包括使用一MOSFET電晶體之一數位電路。本發明之另一實施例描述，其中該第一子系統進一步包括耦合至該電力切換構件之一智慧型開關。且本發明之另一實施例描述，其中該供電設備裝置進一步包括一電池。
本揭露進一步描述如本文所描述之本發明之一實施例之器件及方法。
100:乙太網路供電(PoE)系統
102:主控源
104:主控供電設備(PSE)
106:乙太網路供電(PoE)
108:第一子系統
110:受電裝置(PD)
112:子系統電壓
114:切換器調節器
116:供電設備(PSE)
120:第二子系統
122:受電裝置(PD)
124:子系統電壓
126:切換式調節器
128:供電設備(PSE)
130:乙太網路供電(PoE)
200:乙太網路供電(PoE)電力開啟交握
202:偵測週期
204:分類週期
206:啟動週期
208:操作週期
210:中斷連接週期
300:乙太網路供電(PoE)電力切換裝置
302:FET電晶體
304:30V齊納二極體
306:電阻器
308:電阻器
310:44VDC至57VDC輸入電壓
312:接地
400:PoE系統
402:主控源
404:主控供電設備(PSE)裝置
406:電力
408:接地
410:第一子系統
412:連接器
416:子系統電壓
418:受電裝置(PD)
420:電力
422:接地
424:第一PSE裝置
426:第一電力切換裝置
428:第二子系統
430:連接器
432:連接器
434:子系統電壓
436:受電裝置(PD)
438:電力
440:接地
442:PSE裝置
444:電力切換裝置
450:電力
452:接地
500:PoE系統
502:主控源
504:主控供電設備(PSE)裝置
506:電力
508:接地
510:第一子系統
512:連接器
516:子系統電壓
518:受電裝置(PD)
520:電力
522:接地
524:PSE裝置
526:電力切換裝置
528:第二子系統
530:連接器
532:連接器
534:子系統電壓
536:受電裝置(PD)
538:電力
540:接地
542:PSE裝置
544:電力切換裝置
550:接地
560:電力
562:接地
為了進一步輔助瞭解本揭露，附圖有助於圖解闡釋本揭露之具體特徵及實施例，並且下列係附圖之簡要說明：
圖1繪示使用一典型PoE供電鏈的當前PoE技術。
圖2繪示一PoE電力開啟交握。
圖3繪示在本揭露發明中使用之一電力切換裝置之一實施例。
圖4揭示使用本揭露發明之電力切換技術之一項實施例的一PoE系統之一實施例。
圖5揭示使用本揭露發明之電力切換技術之另一實施例的一PoE系統之另一實施例。
本揭露描述一種用於藉由轉遞PD輸入電壓而傳輸電力至一遠端乙太網路供電子系統之系統。所揭示之實施例意欲充分詳細描述本揭露之態樣，以使所屬技術領域中具有通常知識者能夠實踐本發明。可利用其他實施例，且可做出變更，而未脫離本揭露之範疇。下列詳細說明不具限制性意義，並且本發明之範疇僅由所包括之申請專利範圍所定義。
另外，所展示及描述之具體實施方案僅係實例且不應被理解為實施或分割本揭露成功能元件的唯一方式，除非本文另有指明。所屬技術領域中具有通常知識者將輕易瞭解，可藉由許多其他分割解決方案實踐本揭露之各種實施例。
在下列說明中，元件、電路、及功能可用方塊圖形式展示，以使本揭露不會因非必要細節而混淆。另外，區塊定義及各種區塊之間之邏輯分割係具體實施方案之例示。所屬技術領域中具有通常知識者將輕易瞭解，可藉由許多其他分割解決方案實踐本揭露。所屬技術領域中具有通常知識者將瞭解，可使用多種不同技術及科技之任何者表示資訊及訊號。舉例而言，可藉由電壓、電流、電磁波、磁場或磁粒子、光場或光粒子、或其等之任何組合來 表示在說明書通篇中可參照的資料、指令、命令、資訊、訊號、位元、符號、及晶片。一些圖式可將多個訊號繪示為單一訊號，以清楚呈現及說明。所屬技術領域中具有通常知識者將瞭解，訊號可表示一訊號匯流排，其中該匯流排可具有多種位元寬度，並且可在任何數目個資料訊號(包括一單一資料訊號)實施本揭露。
各種闡釋性功能單元包括結合本文中所揭示之實施例所描述的邏輯區塊、模組、及電路，以更尤其強調其等實施方案之獨立性。可用經設計以執行本文中所描述之功能的一般用途處理器、特殊用途處理器、數位訊號處理器(DSP)、特殊應用積體電路(ASIC)、場可程式化閘陣列(FPGA)或其他可程式化邏輯裝置、離散閘或電晶體邏輯、離散硬體組件、或其等之任何組合來實施或執行該等功能單元。一般用途處理器可係微處理器、任何習知處理器、控制器、微控制器、或狀態機。當一般用途處理器經組態以提取及執行儲存在一電腦可讀取媒體(諸如任何類型記憶體、儲存器、及/或儲存裝置)上之指令(例如，軟體碼)時，該一般用途處理器可視為一特殊用途處理器。一處理器亦可實施為運算裝置之一組合，諸如一DSP與一微處理器一組合、複數個微處理器、結合一DSP核心的一或多個微處理器、或任何其他此類組態。
此外，前文所描述之各種闡釋性功能單元可包括軟體或程式，諸如可就一程序而論所描述之電腦可讀取指令，其可描繪為一流程圖、一流程圖式、一結構圖式、或一方塊圖。該程序可將操作動作描述為一循序程序，可依另一序列、平行或實質上同時 執行許多這些動作。進一步，可重新排列動作順序。此外，該軟體可包含一或多個物件、代理程式(agent)、執行緒、多行程式碼、副常式、分開之軟體應用程式、兩個或更多行程式碼或在一或多個軟體應用程式中或在一或多個處理器上操作的其他適合軟體結構。該軟體可被分散遍及數個不同程式碼片段、分散在不同程式之間、及跨數個記憶體裝置分散。相似地，可在模組內識別及繪示操作資料，並且可在任何適合類型的資料結構內依任何適合形式體現及組織操作資料。操作資料可經收集作為一單一資料集，或可分散遍及不同位置，包括分散遍及不同儲存裝置。
本文中所描述之元件可包括相同元件之多個例項。這些元件可藉由一數字元件符號(例如，110)予以一般地指示，且藉由該數字元件符號、後續接著一字母元件符號(例如，110A)或前帶一「破折號」的一數字元件符號(例如，110-1)予以具體指示。為了易於下文說明，大部分元件的元件符號以介紹或更完整論述該等元件之圖式之圖號開始。舉例而言，其中圖3中可行的元件依3xx格式予以指定，其中3指示圖3及xx指定該獨特元件。
應瞭解，本文中使用諸如「第一(first)」、「第二(second)」等命名對一元件之任何參照未限制這些元件之數量或順序，除非明確陳述此類限制。而是，本文中可使用命名作為區別兩個或更多個元件或一元件之例項的便利方法。因此，對第一元件及第二元件之參照非意指可採用僅兩個元件或該第一元件必須依某方 式在該第二元件之前。此外，除非另有指明，一組元件可包含一或多個元件。
通篇本說明書對「一項實施例(one embodiment)」、「一實施例(an embodiment)」或相似語言之參照意指在本發明之至少一實施例中包括結合該實施例所描述之一特定特徵、結構、或特性。因此，通篇本說明書中片語「一項實施例」、「一實施例」或相似語言的出現不必然指稱相同實施例。
圖1繪示使用一典型乙太網路供電技術的一系統100。系統100包括一主控源102，該主控源包括一主控供電設備(PSE)104。該主控PSE一般透過一標準RJ-45纜線之雙絞線提供乙太網路供電(PoE)106至其他下游裝置，標準RJ-45纜線一般用於連接裝置與在一區域網路系統中之乙太網路，如系統100中所繪示。當前有適用於PoE的數種類型標準，諸如IEEE 802.3 Alternate一及Alternate B。這些標準依兩種方式之一者操作：電力被投送至RJ 45纜線中未使用的導線；或電力被投送至用於資料連接之導線。PoE 802.3標準之早期版本在各埠上提供至多15.4W DC電力(最小44V DC及350mA)，其中保證僅12.95W電力可供裝置取用。PoE 802.3標準之一更新版本提供至多25.5W電力。並且截至本揭露日期，有討論又另一更新PoE 802.3標準，其具有提供更多電力至下游裝置的能力。本揭露發明將在任何當前或未來版本PoE標準或相似類型標準上操作。
重新參照圖1，在PoE系統100中包括一第一子系統108，該第一子系統可係另一裝置(諸如一硬碟、繪圖裝置或透過乙太網路連接至網路的任何其他裝置)，並且可使用諸如一RJ-45纜線之一纜線而使用PoE。第一子系統108可包括一受電裝置(PD)110，諸如前文所描述者。PD 110可經由子系統電壓112提供電力給在該子系統中之其他組件。另外，PD 110可提供電力給一切換器調節器114，該切換器調節器可用以供電給一所包括之供電設備(PSE)116裝置，該PSE裝置係第一子系統108之部件。
典型PoE系統100可進一步包括一第二子系統120，該第二子系統可係另一裝置(諸如一硬碟、繪圖裝置或透過乙太網路連接至網路的任何其他裝置)，並且可使用諸如一RJ-45纜線之一纜線而使用PoE。第二子系統120接收來自第一子系統108之PSE 116的電力。第二子系統120可包括一受電裝置(PD)122，諸如前文所描述者。PD 120可經由子系統電壓124提供電力給在該子系統中之其他組件。另外，PD 120可提供電力給一切換器調節器126，該切換器調節器可用以供電給一所包括之供電設備(PSE)128裝置，該PSE裝置係第一子系統108之部件。PSE 128可提供PoE 130至會需要或要求乙太網路供電的其他下游子系統。
圖2繪示一乙太網路供電(PoE)電力開啟交握200。在一PoE子系統中，一切換器調節器或相似者係必要的以使該子系統電壓逐步提高至介於44VDC至57VDC之間之一位準，以供電給該子系統供電設備(PSE)裝置，該子系統供電設備(PSE)裝置用 以供電給在PoE鏈中的下一個受電裝置(PD)。為了用PD輸入電壓供電給一子系統PSE裝置，必須建立不干擾經由PoE DC電壓線實施之PoE供電交握協定的一切換機制。當第一次連接一PD及PSE時，有一時期該PD遵循一開啟協定經由該等電壓線來與該PSE通訊。該PSE逐漸增加其輸出電力直到在44V至57V範圍完全開啟。偵測週期202一般小於500ms。分類週期204一般介於50ms至75ms之間。啟動週期206一般大於15微秒。操作週期208將持續長達裝置處於操作中時並且係在進入該PD之該輸入線電壓係介於適用於當前PoE標準的44V至57V之間的情況中。新及/或不同標準的此輸入線電壓可較高。最後，有中斷連接週期210，該中斷連接週期係當該PD不再使用該PoE時且係當該子系統之PSE裝置的輸出電壓轉變至0V時。
在所有PoE子系統中一般會發現與使用一切換器調節器相關聯之許多問題，包括下列問題：在該子系統卡中產生熱、切換式調節器成本、及一些供電效率損失。本揭露發明之實施例提出一種提供電力給下游子系統PSE裝置的不同方法，其藉由使用一電晶體開關拓樸來取代切換式調節器。此技術具有數個優點，包括排除熱積累以及改良成本及供電效率。一般而言，跨一切換式調節器的電力損失可係所傳輸電力之5%至10%之低端，並且在一些PoE系統中會較高。使用如本發明中揭示之一電力切換技術，電力損失降低許多。此外，在其中所有子系統皆利用切換式調節器的一PoE系統中的總損失，歸因於調節器的損失在乘以整體系統中之子 系統數目時會更高。最後，使用如本發明中揭示之電晶體技術的成本比建置一切換式調節器更低許多。
圖3繪示乙太網路供電(PoE)電力切換裝置300之一項實施例。在此本揭露發明之實施例中，具有位準偵測之一電晶體開關用以偵測何時已偵測到所要求之44VDC至57VDC輸入電壓310。在此實施例中，該電力切換裝置係連接於輸入電壓310與接地312之間之一FET電晶體302、一30V齊納二極體304、及兩個電阻器306與308之一組合。該等組件經選擇使得當已到達臨限電壓時，該電力切換裝置將被加偏壓而斷開。齊納二極體304之陰極側連接至在該受電裝置(PD)之輸入處的該PoE 44V至57V。FET 302之源極連接至在該PD(圖中未展示)之輸入處的該供電設備(PSE)裝置(圖中未展示)接地。FET 302之汲極連接至該子系統PSE之接地。在該子系統中介於該主控PSE與該PD之間之開啟交握協定完成後，這兩個裝置之間之PoE電壓線將到達44VDC至57VDC。此刻，FET 302將接通且連接該子系統之PSE裝置之接地接針至該PD之PSE接地。
圖4揭示使用電力切換技術之上述實施例的一PoE系統之一項實施例。系統400包括一主控源402，該主控源可包括一或多個處理器連同相關聯之記憶體及/或儲存區(圖中未分開展示)以執行與其用途及/或PoE技術相關聯之一或多個功能。主控源402可包括一主控供電設備(PSE)裝置404組件，其亦可包括一或多個處理器連同相關聯之記憶體及/或儲存區(圖中未分開展 示)以執行其供電功能。主控PSE404透過一標準RJ-45纜線之雙絞線用電力406及接地408提供乙太網路供電(PoE)至其他下游裝置，標準RJ-45纜線一般用於連接裝置與在一區域網路系統中之乙太網路，如系統400中所繪示。
重新參照圖4，在PoE系統400中包括一第一子系統410，該第一子系統可係另一裝置(諸如一硬碟、繪圖裝置或透過乙太網路連接至網路的任何其他裝置)，並且可使用諸如一RJ-45纜線之一纜線而使用PoE。第一子系統410可包括一或多個處理器連同相關聯之記憶體及/或儲存區(圖中未分開展示)以執行與其用途相關聯之一或多個功能。第一子系統410可包括一受電裝置(PD)418，諸如前文所描述者。此外，PD 418可包括一或多個處理器連同相關聯之記憶體及/或儲存區(圖中未分開展示)以執行與其用途相關聯之一或多個功能。PD 418透過連接器412接收電力420及接地422，該連接器連接子系統410至主控源402。PD 418可經由子系統電壓416提供電力給在該子系統中之其他組件。PD 418還可提供電力給係第一子系統410之一部分的一供電設備裝置(PSE)424。PSE 424可包括一或多個處理器連同相關聯之記憶體及/或儲存區(圖中未分開展示)以執行與其用途相關聯之一或多個功能。
本揭露發明之此實施例使用如圖3中所繪示之電力切換裝置300。在圖4中，電力切換裝置426在PD 418及PSE 424外部。電力切換裝置426之輸入係在PD 418之輸入處內部連接至 PoE 44V至57V輸入電壓420。用於電力切換裝置426之FET之源極係在PD 418之輸入處連接至PSE裝置424接地。在電力切換裝置426中之FET之汲極連接至子系統PSE裝置424之接地。在該子系統中介於主控PSE 404與PD 418之間之開啟交握協定完成後，這兩個裝置之間之PoE電壓線將到達44VDC至57VDC。此刻，在電力切換裝置426中之FET將接通且連接第一子系統之PSE 424之接地接針至PD 418之PSE接地。電力切換裝置426允許PSE 424開啟而不需要必須逐步提高子系統電壓，諸如當在一典型PoE系統中使用一切換式調節器時。電力切換裝置426重用或「轉遞」在第一子系統之PD 418處的44VDC至57VDC輸入電壓420至該子系統之PSE裝置424，而不會干擾介於該PSE與該PD之間之PoE交握協定。
第一子系統410用電力450及接地452提供乙太網路供電(PoE)至其他下游裝置，諸如一第二子系統428。當在子系統410中之PSE裝置424開啟時，將可自子系統410取用該PoE供電以開啟子系統428。藉由遵循該PoE交握協定，在子系統410中之PSE裝置424將開啟在子系統428中之PD 436。第二子系統428可係另一裝置(諸如一硬碟、繪圖裝置或透過乙太網路連接至網路的任何其他裝置)，並且可使用諸如一RJ-45纜線之一纜線而使用PoE。第二子系統428可包括一或多個處理器連同相關聯之記憶體及/或儲存區(圖中未分開展示)以執行與其用途相關聯之一或多個功能。第二子系統428可包括一受電裝置(PD)436，諸如前 文所描述者。此外，PD 436可包括一或多個處理器連同相關聯之記憶體及/或儲存區(圖中未分開展示)以執行與其用途相關聯之一或多個功能。PD 436透過連接器430接收電力438及接地440，該連接器連接第二子系統428至第一子系統410。PD 436可經由子系統電壓434提供電力給在該子系統中之其他組件。另外，PD 436可提供電力給係第二子系統428之部件的一PSE裝置442。PSE裝置442可包括一或多個處理器連同相關聯之記憶體及/或儲存區(圖中未分開展示)以執行與其用途相關聯之一或多個功能。電力切換裝置444依相似於如前文所描述之電力切換裝置426之方式操作。最後，第二子系統428可透過連接器432提供一PoE連接至另一子系統，該連接器傳輸電力438及接地430至下游子系統。如前文所描述，在子系統428中之PSE裝置442開啟，將可自子系統428取用該PoE供電以開啟一下游子系統。藉由遵循該PoE交握協定，在子系統428中之PSE裝置442將開啟在下游子系統中之下游PD。
本揭露發明之另一實施例包括使用一智慧型電力切換裝置以控制電晶體開關。在此實施例中，電力切換裝置426及電力切換裝置444將包括一或多個處理器連同相關聯之記憶體及/或儲存區(圖中未分開展示)以執行與其用途相關聯之一或多個功能。此實施例提供：適合的子系統410及子系統428可直接控制及監測電力，並且甚至允許由整個網路的其他裝置監測及控制的電力。使用一智慧型電力切換裝置之一優點在於，此允許網路中的一 或多個裝置報告是否新增至PoE鏈的後續裝置將透過PoE連接而具有充分電力以支援該等裝置。
一智慧型電力切換裝置之一進一步優點在於，將允許上游PoE裝置關閉、電源切斷、或循環關閉一些功能性以降低電力消耗，以允許額外下游裝置連接至該PoE鏈。若無用於下游裝置的充分電力，則可向上游裝置(或網路上的其他裝置)通知無充分電力用於此PoE鏈中之額外裝置。
本揭露發明之另一實施例提供：一本端電源(諸如一電池)可附接至PSE裝置424及/或442或連同PSE裝置424及/或442被包括。附接至一PSE之一本端電源可用以允許下游裝置連接至系統。此外，一中跨式PoE電力供應器可新增至該PoE鏈中，使得可用額外下游裝置擴展該PoE鏈。
圖5揭示使用電力切換技術之一不同實施例的一PoE系統之另一實施例。系統500包括一主控源502，該主控源可包括一或多個處理器連同相關聯之記憶體及/或儲存區(圖中未分開展示)以執行與其用途及/或PoE技術相關聯之一或多個功能。主控源502可包括一主控供電設備(PSE)裝置504組件，其亦可包括一或多個處理器連同相關聯之記憶體及/或儲存區(圖中未分開展示)以執行其供電功能s。主控PSE504透過一標準RJ-45纜線之雙絞線用電力506及接地508提供乙太網路供電(PoE)至其他下游裝置，標準RJ-45纜線一般用於連接裝置與在一區域網路系統中之乙太網路，如系統500中所繪示。
重新參照圖5，在PoE系統500中包括一第一子系統510，該第一子系統可係另一裝置(諸如一硬碟、繪圖裝置或透過乙太網路連接至網路的任何其他裝置)，並且可使用諸如一RJ-45纜線之一纜線而使用PoE。第一子系統510可包括一或多個處理器連同相關聯之記憶體及/或儲存區(圖中未分開展示)以執行與其用途相關聯之一或多個功能。第一子系統510可包括一受電裝置(PD)518，諸如前文所描述者。此外，PD 518可包括一或多個處理器連同相關聯之記憶體及/或儲存區(圖中未分開展示)以執行與其用途相關聯之一或多個功能。PD 518透過連接器512接收電力520及接地522，該連接器連接子系統510至主控源502。PD 518可經由子系統電壓516提供電力給在該子系統中之其他組件。PD 518還可提供電力給係第一子系統510之一部分的一供電設備裝置(PSE)524。PSE 524可包括一或多個處理器連同相關聯之記憶體及/或儲存區(圖中未分開展示)以執行與其用途相關聯之一或多個功能。接地550連接至PD 518及PSE 524。
第一子系統510用電力560及接地562提供PoE至其他下游裝置，諸如子系統528。當在子系統510中之PSE 524開啟時，將可自子系統510取用該PoE供電以開啟子系統528。藉由遵循該PoE交握協定，在子系統510中之PSE 524將開啟在子系統528中之PD 536。第二子系統528可係另一裝置(諸如一硬碟、繪圖裝置或透過乙太網路連接至網路的任何其他裝置)，並且可使用諸如一RJ-45纜線之一纜線而使用PoE。第二子系統528可 包括一或多個處理器連同相關聯之記憶體及/或儲存區(圖中未分開展示)以執行與其用途相關聯之一或多個功能。第二子系統528可包括一受電裝置(PD)536，諸如前文所描述者。此外，PD 536可包括一或多個處理器連同相關聯之記憶體及/或儲存區(圖中未分開展示)以執行與其用途相關聯之一或多個功能。PD 536透過連接器530接收電力538及接地540，該連接器連接第二子系統528至第一子系統510。PD 536可經由子系統電壓534提供電力給在該子系統中之其他組件。另外，PD 536可提供電力給係第二子系統528之部件的一供電設備裝置(PSE)542。PSE 542可包括一或多個處理器連同相關聯之記憶體及/或儲存區(圖中未分開展示)以執行與其用途相關聯之一或多個功能。最後，第二子系統528可透過連接器532提供一PoE連接至另一子系統，該連接器傳輸電力538及接地540至下游子系統。如前文所描述，在子系統528中之PSE 542開啟，將可自子系統528取用該PoE供電以開啟一下游子系統。藉由遵循該PoE交握協定，在子系統528中之PSE 542將開啟在下游子系統中之下游PD。接地550連接至PD 536及PSE 542。
與在圖4中所繪示之使用一外部電力切換裝置之實施例相比而言，本揭露發明之此實施例使用PD之一內建數位電路以提供受供電切換裝置。舉例而言，PD 518及/或536可含有一數位電路，其具有適合用於在一PoE系統中切換電力的一或多個MOSFET。當輸入電壓520上升高於PoE技術之接通電壓臨限值 (諸如44VDC至57VDC)時，PD 518經由電力切換裝置526連接該輸入PSE裝置524至接地接針，及同樣地，PD 536經由電力切換裝置544連接該輸入PSE裝置542至接地接針。
在第一子系統510中介於主控PSE裝置504與PD 518之間之開啟交握協定完成後，這兩個裝置之間之PoE電壓線將到達44VDC至57VDC。電力切換裝置526允許PSE裝置524開啟而不需要必須逐步提高子系統電壓，諸如當在一典型PoE系統中使用一切換式調節器時。電力切換裝置526重用或「轉遞」在第一子系統之PD 518處的44VDC至57VDC輸入電壓520至該子系統之PSE 524，而不會干擾介於該PSE與該PD之間之PoE交握協定。電力切換裝置544依相似於如前文所描述之電力切換裝置526之方式操作。
本揭露發明之另一實施例包括使用一智慧型電力切換裝置以控制該電晶體開關。在此實施例中，電力切換裝置526及電力切換裝置542將分別受控於在PD 518中之一處理器及圶PDF 536中之一處理器。在此實施例中使用一智慧型電力切換裝置來提供與前文描述相同之特徵及優點。
本揭露發明之另一實施例提供：一本端電源(諸如一電池)可附接至PSE裝置524及/或542或連同PSE裝置424及/或442被包括，並且具有與前文描述相同之特徵及優點。如上文，一中跨式PoE電力供應器可新增至該PoE鏈中，使得可用額外下游裝置擴展該PoE鏈。
儘管本文中已關於所繪示及所描述之實施例來描述本揭露，但所屬技術領域中具有通常知識者將認知及瞭解，本如此限制本發明。而是，可對所繪示及所描述之實施例做出許多新增、刪除、及修改，而不背離如下文所主張連同其合法等效物的本發明之範疇。此外，來自一項實施例之特徵可與另一實施例之特徵組合，同時仍然涵蓋在如發明人所設想的本發明之範疇內。本發明之揭露內容僅係例示，且本發明之真實範疇係由所包括的申請專利範圍予以判定。
100:乙太網路供電(PoE)系統
102:主控源
104:主控供電設備(PSE)
106:乙太網路供電(PoE)
108:第一子系統
110:受電裝置(PD)
112:子系統電壓
114:切換器調節器
116:供電設備(PSE)
120:第二子系統
122:受電裝置(PD)
124:子系統電壓
126:切換式調節器
128:供電設備(PSE)
130:乙太網路供電(PoE)

Claims (24)

  1. 一種用於藉由轉遞受電裝置(PD)輸入電壓而傳輸電力至一遠端乙太網路供電(PoE)子系統之系統，其中該子系統包括一受電裝置及一供電設備裝置(PSE)，該系統包含：
    一主控源，包含一主控供電設備裝置，該主控源透過使用乙太網路供電交握協定之一第一乙太網路供電連接來提供電力至下游裝置；
    一第一子系統，透過該第一乙太網路供電連接耦接該主控源，該第一子系統進一步包含一第一受電裝置以透過該第一乙太網路供電連接而自該主控源接收電力，該第一受電裝置耦接一第一電力切換裝置，該第一電力切換裝置耦接一第一供電設備裝置並對該第一供電設備裝置供電，該第一受電裝置經由子系統電壓提供電力給該第一子系統中之其他組件，該第一電力切換裝置使用一第一切換器調節器逐步提高子系統電壓以供電給該第一供電設備裝置，該第一電力切換裝置遵循一開啟協定以增加其輸出電力直到該第一供電設備裝置完全開啟，該第一供電設備裝置可使用一第二乙太網路供電連接轉遞其電力至POE鏈中的後續子系統，而不會干擾該第一子系統與後續裝置之間之PoE交握；以及
    一第二子系統，透過該第二乙太網路供電連接耦接該第一子系統，該第二子系統進一步包含一第二受電裝置以透過該第二乙太網路供電連接而自該第一子系統接收電力，該第二受電裝置耦 接一第二電力切換裝置，該第二電力切換裝置耦接一第二供電設備裝置並對該第二供電設備裝置供電，該第二受電裝置經由子系統電壓提供電力給該第二子系統中之其他組件，該第二電力切換裝置使用一第二切換器調節器逐步提高子系統電壓以供電給該第二供電設備裝置，該第二電力切換裝置遵循一開啟協定以增加其輸出電力直到該第二供電設備裝置完全開啟，該第二供電設備裝置可使用一第三乙太網路供電連接轉遞其電力至POE鏈中的後續子系統，而不會干擾該第二子系統與後續裝置之間之PoE交握。
  2. 如請求項1之主張，其中該開啟協定進一步包含一偵測週期。
  3. 如請求項1之主張，其中該開啟協定進一步包含一分類週期。
  4. 如請求項1之主張，其中該開啟協定進一步包含一啟動週期。
  5. 如請求項1之主張，其中該開啟協定進一步包含一操作週期。
  6. 如請求項1之主張，其中該開啟協定進一步包含一中斷連接週期。
  7. 一種製造用於藉由轉遞受電裝置(PD)輸入電壓而傳輸電力至一遠端乙太網路供電(PoE)子系統之一系統之方法，其中該子系統包括一受電裝置及一供電設備裝置(PSE)，該方法包含：
    提供一主控源，該主控源包含一主控供電設備裝置，該主控源透過使用乙太網路供電交握協定之一第一乙太網路供電連接來提供電力至下游裝置；
    透過該第一乙太網路供電連接耦接一第一子系統至該主控源，該第一子系統進一步包含一第一受電裝置以透過該第一乙太網路供電連接而自該主控源接收電力，該第一受電裝置耦接一第一電力切換裝置，該第一電力切換裝置耦接一第一供電設備裝置並對該第一供電設備裝置供電，該第一受電裝置經由子系統電壓提供電力給該第一子系統中之其他組件，該第一電力切換裝置使用一第一切換器調節器逐步提高子系統電壓以供電給該第一供電設備裝置，該第一電力切換裝置遵循一開啟協定以增加其輸出電力直到該第一供電設備裝置完全開啟，該第一供電設備裝置可使用一第二乙太網路供電連接轉遞其電力至POE鏈中的後續子系統，而不會干擾該第一子系統與後續裝置之間之PoE交握；以及
    透過該第二乙太網路供電連接耦接一第二子系統至該第一子系統，該第二子系統進一步包含一第二受電裝置以透過該第二乙太網路供電連接而自該第一子系統接收電力，該第二受電裝置耦接一第二電力切換裝置，該第二電力切換裝置耦接一第二供電設備裝置並對該第二供電設備裝置供電，該第二受電裝置經由子系統電壓提供電力給該第二子系統中之其他組件，該第二電力切換裝置使用一第二切換器調節器逐步提高子系統電壓以供電給該第二供電設備裝置，該第二電力切換裝置遵循一開啟協定以增加其輸出電力直到該第二供電設備裝置完全開啟，該第二供電設備裝置可使用一第三乙太網路供電連接轉遞其電力至POE鏈中的後 續子系統，而不會干擾該第二子系統與後續裝置之間之PoE交握。
  8. 如請求項7之主張，其中該開啟協定進一步包含一偵測週期。
  9. 如請求項7之主張，其中該開啟協定進一步包含一分類週期。
  10. 如請求項7之主張，其中該開啟協定進一步包含一啟動週期。
  11. 如請求項7之主張，其中該開啟協定進一步包含一操作週期。
  12. 如請求項7之主張，其中該開啟協定進一步包含一中斷連接週期。
  13. 一種使用用於藉由轉遞受電裝置(PD)輸入電壓而傳輸電力至一遠端乙太網路供電(PoE)子系統之一系統之方法，其中該子系統包括一受電裝置及一供電設備裝置(PSE)，該方法包含：
    提供一主控源，該主控源包含一主控供電設備裝置，該主控源透過使用乙太網路供電交握協定之一第一乙太網路供電連接來提供電力至下游裝置；
    透過該第一乙太網路供電連接接收電力至與該主控源耦接之一第一子系統，該第一子系統進一步包含一第一受電裝置以透過該第一乙太網路供電連接而自該主控源接收電力，該第一受電裝置耦接一第一電力切換裝置，該第一電力切換裝置耦接一第一供電設備裝置並對該第一供電設備裝置供電，該第一受電裝置經由子系統電壓提供電力給該第一子系統中之其他組件，該第一電力切換裝置使用一第一切換器調節器逐步提高子系統電壓以供電給該第一供電設備裝置，該第一電力切換裝置遵循一開啟協定以增 加其輸出電力直到該第一供電設備裝置完全開啟，該第一供電設備裝置可使用一第二乙太網路供電連接轉遞其電力至POE鏈中的後續子系統，而不會干擾該第一子系統與後續裝置之間之PoE交握；以及
    透過該第二乙太網路供電連接接收電力至與該第一子系統耦接之一第二子系統，該第二子系統進一步包含一第二受電裝置以透過該第二乙太網路供電連接而自該第一子系統接收電力，該第二受電裝置耦接一第二電力切換裝置，該第二電力切換裝置耦接一第二供電設備裝置並對該第二供電設備裝置供電，該第二受電裝置經由子系統電壓提供電力給該第二子系統中之其他組件，該第二電力切換裝置使用一第二切換器調節器逐步提高子系統電壓以供電給該第二供電設備裝置，該第二電力切換裝置遵循一開啟協定以增加其輸出電力直到該第二供電設備裝置完全開啟，該第二供電設備裝置可使用一第三乙太網路供電連接轉遞其電力至POE鏈中的後續子系統，而不會干擾該第二子系統與後續裝置之間之PoE交握。
  14. 如請求項13之主張，其中該開啟協定進一步包含一偵測週期。
  15. 如請求項13之主張，其中該開啟協定進一步包含一分類週期。
  16. 如請求項13之主張，其中該開啟協定進一步包含一啟動週期。
  17. 如請求項13之主張，其中該開啟協定進一步包含一操作週期。
  18. 如請求項13之主張，其中該開啟協定進一步包含一中斷連接週期。
  19. 一種電腦可讀取之非暫態程式儲存裝置，具體呈現電腦可執行之一指令程式以執行使用藉由轉遞受電裝置(PD)輸入電壓而傳輸電力至一遠端乙太網路供電(PoE)子系統之一系統之方法，其中該子系統包括一受電裝置及一供電設備裝置(PSE)，該方法包含：
    提供一主控源，該主控源包含一主控供電設備裝置，該主控源透過使用乙太網路供電交握協定之一第一乙太網路供電連接來提供電力至下游裝置；
    透過該第一乙太網路供電連接耦接一第一子系統至該主控源，該第一子系統進一步包含一第一受電裝置以透過該第一乙太網路供電連接而自該主控源接收電力，該第一受電裝置耦接一第一電力切換裝置，該第一電力切換裝置耦接一第一供電設備裝置並對該第一供電設備裝置供電，該第一受電裝置經由子系統電壓提供電力給該第一子系統中之其他組件，該第一電力切換裝置使用一第一切換器調節器逐步提高子系統電壓以供電給該第一供電設備裝置，該第一電力切換裝置遵循一開啟協定以增加其輸出電力直到該第一供電設備裝置完全開啟，該第一供電設備裝置可使用一第二乙太網路供電連接轉遞其電力至POE鏈中的後續子系統，而不會干擾該第一子系統與後續裝置之間之PoE交握；以及
    透過該第二乙太網路供電連接耦接一第二子系統至該第一子系統，該第二子系統進一步包含一第二受電裝置以透過該第二乙 太網路供電連接而自該第一子系統接收電力，該第二受電裝置耦接一第二電力切換裝置，該第二電力切換裝置耦接一第二供電設備裝置並對該第二供電設備裝置供電，該第二受電裝置經由子系統電壓提供電力給該第二子系統中之其他組件，該第二電力切換裝置使用一第二切換器調節器逐步提高子系統電壓以供電給該第二供電設備裝置，該第二電力切換裝置遵循一開啟協定以增加其輸出電力直到該第二供電設備裝置完全開啟，該第二供電設備裝置可使用一第三乙太網路供電連接轉遞其電力至POE鏈中的後續子系統，而不會干擾該第二子系統與後續裝置之間之PoE交握。
  20. 如請求項19之主張，其中該開啟協定進一步包含一偵測週期。
  21. 如請求項19之主張，其中該開啟協定進一步包含一分類週期。
  22. 如請求項19之主張，其中該開啟協定進一步包含一啟動週期。
  23. 如請求項19之主張，其中該開啟協定進一步包含一操作週期。
  24. 如請求項19之主張，其中該開啟協定進一步包含一中斷連接週期。
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