TWI762923B - 供電設備與連線檢查方法 - Google Patents

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TWI762923B TW109115157A TW109115157A TWI762923B TW I762923 B TWI762923 B TW I762923B TW 109115157 A TW109115157 A TW 109115157A TW 109115157 A TW109115157 A TW 109115157A TW I762923 B TWI762923 B TW I762923B
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Abstract

供電設備包含控制邏輯電路以及分別經由網路纜線中的第一與第二導線對耦接至受電裝置的多個電流源電路。控制邏輯電路於第一期間控制該些電流源電路中之一者經由第一導線對從受電裝置汲取電流，以偵測第一導線對的第一電壓以及第二導線對的第二電壓，於第二期間控制該些電流源電路分別經由第一與第二導線對從受電裝置汲取複數個電流，以偵測第一導線對的第三電壓與第二導線對的第四電壓，並根據第一至第四電壓確認受電裝置是否為單特徵或雙特徵。

Description

供電設備與連線檢查方法
本案是關於供電設備，尤其是關於應用於乙太網路供電的供電設備與其連線檢查方法。
乙太網路供電(Power over Ethernet,POE)的技術可允許網路纜線同時傳輸資料與受電裝置(powered device)所需的電源。於IEEE 802.3bt規範中，受電裝置可分為單特徵(single signature)受電裝置與雙特徵(dual signature)受電裝置。為了能夠正確配置電源，供電設備應在連線過程中正確檢測出受電裝置是單特徵受電裝置或是雙特徵受電裝置。
於一些實施例中，供電設備包含複數個電流源電路以及控制邏輯電路。複數個電流源電路用以分別經由網路纜線中的第一導線對與第二導線對耦接至受電裝置。控制邏輯電路用以於第一期間控制該些電流源電路中之第一電流源電路經由第一導線對從受電裝置汲取電流，以偵測第一導線對的第一電壓以及第二導線對的第二電壓，於第二期間控制該些電流源電路分別經由第 一導線對與第二導線對從受電裝置汲取複數個電流，以偵測第一導線對的第三電壓與第二導線對的第四電壓，並根據第一電壓、第二電壓、第三電壓與第四電壓確認受電裝置是否為單特徵受電裝置或雙特徵受電裝置。
於一些實施例中，連線檢查方法包含下列操作：於第一期間控制第一電流源電路經由網路纜線中之第一導線對從受電裝置汲取一電流，以偵測第一導線對的第一電壓以及網路纜線之第二導線對的一第二電壓；於第二期間控制第一電流源電路與第二電流源電路分別經由第一導線對與第二導線對從受電裝置汲取複數個電流，以偵測第一導線對的第三電壓與第二導線對的第四電壓；以及根據第一電壓、第二電壓、第三電壓與第四電壓確認受電裝置是否為單特徵受電裝置或雙特徵受電裝置。
有關本案的特徵、實作與功效，茲配合圖式作較佳實施例詳細說明如下。
100:供電設備
100A:受電裝置
105:插槽
110a,110b:電流源電路
120:控制邏輯電路
130:類比數位轉換器電路
DC1~DC4:數位碼
LA,LB,LC,LD:導線對
NC:網路纜線
TH1:預設臨界值
Vpri1,Vpri2,Vsec1,Vsec2,Vps:電壓
105A:插槽
125A,125B:整流電路
Rsig1,Rsig2:特徵電阻
135A,135B:分類電路
137A,137B:其他電路
D1~D4:二極體
CUR1,CUR2:電流
T1,T2:期間
300:連線檢查方法
S310,S320,S330:操作
〔圖1A〕為根據本案一些實施例繪製一種供電設備的示意圖；〔圖1B〕為根據本案一些實施例繪製圖1A中的受電裝置之示意圖；〔圖1C〕為根據本案一些實施例繪製圖1A中的受電裝置之示意圖；〔圖2A〕為根據本案一些實施例繪製圖1A的相關訊號之波形示意圖；〔圖2B〕為根據本案一些實施例繪製圖1A的相關訊號之波形示意圖；以及〔圖3〕為根據本案一些實施例繪製一種連線檢查方法的流程圖。
本文所使用的所有詞彙具有其通常的意涵。上述之詞彙在普遍常用之字典中之定義，在本案的內容中包含任一於此討論的詞彙之使用例子僅為示例，不應限制到本案之範圍與意涵。同樣地，本案亦不僅以於此說明書所示出的各種實施例為限。
關於本文中所使用之『耦接』或『連接』，均可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，亦可指二或多個元件相互操作或動作。如本文所用，用語『電路系統(circuitry)』可為由至少一電路(circuit)所形成的單一系統，且用語『電路』可為由至少一個電晶體與/或至少一個主被動元件按一定方式連接以處理訊號的裝置。
如本文所用，用語『與/或』包含了列出的關聯項目中的一個或多個的任何組合。在本文中，使用第一、第二與第三等等之詞彙，是用於描述並辨別各個元件。因此，在本文中的第一元件也可被稱為第二元件，而不脫離本案的本意。為易於理解，於各圖式中的類似元件將被指定為相同標號。
圖1A為根據本案一些實施例繪製一種供電設備100的示意圖。於一些實施例中，供電設備100可適用於乙太網路供電(Power over Ethernet,POE)系統。例如，供電設備100可經由網路纜線NC耦接至受電裝置(powered device)100A，其中網路纜線NC可為具有RJ45連接器的雙絞線。供電設備100可經由網路纜線NC提供電能與/或傳輸資料至受電裝置100A。網路纜線NC包含多個線對，其中每一導線對對應於一通道。例如，導線LA與導線LB為對應於第一通道的第一導線對，導線LC與導線LD為對應於第二通道的第二導線對。
供電設備100包含插槽105、多個電流源電路110a以及110b、控制邏輯電路120以及類比數位轉換器(analog to digital converter,ADC)電路130。插槽105用以與網路纜線NC連接，以連接至受電裝置100A。
多個電流源電路110a以及110b分別耦接至導線LB以及導線LD，以連接至受電裝置100A。插槽105中連接導線LA以及導線LC的多個變壓器用以接收電壓Vps。於一些實施例中，電流源電路110a與/或電流源電路110b為可變電流源電路。於一些實施例中，電流源電路110a與/或電流源電路110b可為主動式(active)電流源電路或被動式(passive)電流源電路。
上述關於插槽105的設置方式用於示例，且本案並不以此為限。舉例來說，於另一些實施例中，插槽105中連接導線LA(或導線LC)的變壓器可連接至主動式電流源電路，且插槽105中連接導線LB(或導線LD)的變壓器接收一低電壓(例如為地電壓)。於又一些實施例中，插槽105中連接導線LA(或導線LC)的變壓器可連接至第一電流源電路，且插槽105中連接導線LB(或導線LD)的變壓器可連接至第二電流源電路，其中第一電流源電路或第二電流源電路中至少一者為主動式電流源電路。
控制邏輯電路120可選擇性地控制電流源電路110a或電流源電路110b中的至少一對應者經由第一通道或第二通道中的至少一對應者從受電裝置100A汲取電流，以進行連線檢查。藉由汲取電流之操作，控制邏輯電路120可偵測到第一導線對(即導線LA與導線LB)在期間T1的電壓Vpri1與在期間T2的電壓Vpri2，並可偵測第二導線對(即導線LC與導線LD)在期間T1的電壓Vsec1與在期間T2的電壓Vsec2。控制邏輯電路120可根據電壓Vpri1、電壓 Vpri2、電壓Vsec1以及電壓Vsec2確認受電裝置100A是單特徵(single signature)受電裝置或是雙特徵(dual signature)受電裝置。
於一些實施例中，控制邏輯電路120可由執行後述圖3的連線檢查方法300的一或多個數位電路實施。例如，控制邏輯電路120可為微控制器(microcontroller)電路、數位訊號處理電路等等。上述關於控制邏輯電路120的實施方式用於示例，且本案並不以此為限。
ADC電路130耦接至插槽105，以接收多個電壓Vpri1、Vpri2、Vsec1以及Vsec2。ADC電路130將多個電壓Vpri1、Vpri2、Vsec1以及Vsec2分別轉換為多個數位碼DC1~DC4。控制邏輯電路120可根據多個數位碼DC1~DC4獲得多個電壓Vpri1、Vpri2、Vsec1以及Vsec2之資訊，並確認受電裝置100A是單特徵受電裝置或是雙特徵受電裝置。
圖1B為根據本案一些實施例繪製圖1A中的受電裝置100A之示意圖。受電裝置100A包含插槽105A、整流電路125A、整流電路125B、特徵電阻Rsig1、分類電路135A與其他電路137A。插槽105A用以與網路纜線NC連接，以連接至供電裝備100。整流電路125A耦接至第一導線對，以對接收到的電流進行整流。整流電路125B耦接至第二導線對，以對接收到的電流進行整流。
於此例中，受電裝置100A為單特徵受電裝置。第一導線對與第二導線對共享同一特徵電阻Rsig1以及分類電路135A。特徵電阻Rsig1為IEEE 802.3bt規範中用於特徵檢測的電阻，分類電路135A為IEEE 802.3bt規範中用於分類檢測的電路。其他電路137A為受電裝置100A的負載電路，例如可為(但不限於)控制器電路、直流對直流轉換器電路等等。
圖1C為根據本案一些實施例繪製圖1A中的受電裝置100A之示意圖。相較於圖1B，圖1C的受電裝置100A更包含特徵電阻Rsig2、分類電路135B與其他電路137B。於此例中，受電裝置100A為雙特徵受電裝置。第一導線對與第二導線對各自連接至獨立的特徵電阻與分類電路。例如，第一導線對耦接至特徵電阻Rsig1以及分類電路135A，且第二導線對耦接至特徵電阻Rsig2以及分類電路135B。特徵電阻Rsig2可為IEEE 802.3bt規範中用於特徵檢測的電阻，分類電路135B可為IEEE 802.3bt規範中用於分類檢測的電路。類似於其他電路137A，其他電路137B為受電裝置100A的負載電路，例如可為(但不限於)控制器電路、直流對直流轉換器電路等等。
圖2A為根據本案一些實施例繪製圖1A的相關訊號之波形示意圖。一併參照圖1A、圖1B以及圖2A，以易於理解控制邏輯電路120之操作。於期間T1，控制邏輯電路120控制電流源電路110a經由第一導線對從受電裝置100A汲取電流(後稱電流CUR1，其電流方向以實線標示)。於期間T1，控制邏輯電路120控制電流源電路110b不經由第二導線對從受電裝置100A汲取電流(後稱電流CUR2)。換言之，於期間T1，電流CUR2為0。如圖1B所示，在期間T1，電流CUR1將沿著整流電路125A中的二極體D1、特徵電阻Rsig1以及整流電路125A中的二極體D2流回導線LB。於此條件下，如圖2A所示，第一導線對在期間T1的電壓Vpri1相當於特徵電阻Rsig1之壓差，即Vpri1=CUR1×Rsig1。
再者，由於控制邏輯電路120未控制電流源電路110b對第二導線對汲取電流，整流電路125B中的二極體D3之陽極的電位會經由供電設備100中之一電路(例如為一電阻；未示出)固定為0伏特(V)。於此條件下，第二導 線對在期間T1的電壓Vsec1為0V。此外，二極體D3與二極體D4皆不導通，故不會影響電流CUR1之流向。
於期間T2，控制邏輯電路120控制電流源電路110a經由第一導線對從受電裝置100A汲取電流CUR1(其電流方向以虛線標示)。於期間T2，控制邏輯電路120控制電流源電路110b經由第二導線對從受電裝置100A汲取電流CUR2(其電流方向以虛線標示)。於此例中，第一導線對與第二導線對共享同一特徵電阻Rsig1。因此，於期間T2內流回第一導線對與第二導線對中每一者的電流為電流CUR1與電流CUR2之總和。於此條件下，如圖2A所示，第一導線對在期間T2的電壓Vpri2相當於特徵電阻Rsig1之壓差，即Vpri2=(CUR1+CUR2)×Rsig1。同樣地，第二導線對在期間T2的電壓Vsec2相當於特徵電阻Rsig1之壓差，即Vsec2=(CUR1+CUR2)×Rsig1。
於一些實施例中，控制邏輯電路120可比較電壓Vpri1與電壓Vpri2，並比較電壓Vpri2與電壓Vsec2，以確認受電裝置100A是否為單特徵受電裝置。如圖2A所示，若電壓Vpri1小於電壓Vpri2且電壓Vpri2相同於電壓Vsec2，控制邏輯電路120可確認受電裝置100A為單特徵受電裝置。
圖2B為根據本案一些實施例繪製圖1A的相關訊號之波形示意圖。一併參照圖1A、圖1C以及圖2B，以易於理解控制邏輯電路120之操作。如前所述，於期間T1，控制邏輯電路120控制電流源電路110a經由第一導線對從受電裝置100A汲取電流CUR1(其電流方向以實線標示)，並控制電流源電路110b不經由第二導線對從受電裝置100A汲取電流CUR2。於此條件下，如圖2B所示，第一導線對在期間T1的電壓Vpri1相當於特徵電阻Rsig1之壓差，即 Vpri1=CUR1×Rsig1。類似於前述圖2A，第二導線對在期間T1的電壓Vsec1為0V。
於期間T2，控制邏輯電路120控制電流源電路110a經由第一導線對從受電裝置100A汲取電流CUR1(其電流方向以虛線標示)，並控制電流源電路110b經由第二導線對從受電裝置100A汲取電流CUR2(其電流方向以虛線標示)。於此例中，第一導線對與第二導線對分別耦接至特徵電阻Rsig1與特徵電阻Rsig2。因此，於期間T2，流回第一導線對的電流為電流CUR1，且流回第二導線對的電流為電流CUR2。於此條件下，如圖2B所示，在期間T2，第一導線對的電壓Vpri2相當於特徵電阻Rsig1之壓差，即Vpri2=CUR1×Rsig1。同樣地，在期間T2，第二導線對的電壓Vsec2相當於特徵電阻Rsig2之壓差，即Vsec2=CUR2×Rsig2。
於一些實施例中，控制邏輯電路120可比較電壓Vpri1與電壓Vsec1，並比較電壓Vpri1與電壓Vpri2，以確認受電裝置100A是否為雙特徵受電裝置。如圖2B所示，若電壓Vpri1相同於電壓Vpri2且電壓Vpri1大於電壓Vsec1，控制邏輯電路120可確認受電裝置100A為雙特徵受電裝置。
於一些實施例中，如先前圖1A與圖2A(或圖2B)所示，控制邏輯電路120更用以將預設臨界值TH1與電壓Vpri1(或電壓Vpri2)與電壓Vsec2中一對應者進行比較，以確認第一導線對與第二導線對中之一對應者是否為開路。舉例而言，若第一導線對為開路(例如為未連接至受電裝置100A之狀態)，第一導線對相對於供電設備100之等效阻抗為無限大。於此條件下，若控制邏輯電路120控制電流源電路110a經由第一導線對汲取電流，第一導線對之電壓Vpri1將快速變高而大於預設臨界值TH1。如此，控制邏輯電路120可 確認第一導線對為開路。依此類推，若第二導線對為開路，第二導線對之電壓Vsec2將快速變高而大於預設臨界值TH1。如此，控制邏輯電路120可確認第二導線對為開路。
於一些實施例中，預設臨界值TH1可預先儲存於控制邏輯電路120中之一暫存器(未示出)。於一些實施例中，預設臨界值TH1可經由一輸入輸出介面(未示出)輸入至控制邏輯電路120。
於一些實施例中，控制邏輯電路120可根據上述操作來偵測非標準型的受電裝置。於一些實施例中，若控制邏輯電路120確認受電裝置100A不為單特徵受電裝置、雙特徵受電裝置或是非標準型的受電裝置，控制邏輯電路120將判定受電裝置100A為無效的受電裝置，並停止連線程序。非標準型的受電裝置可為未包含整流電路之裝置與/或導致部分導線對會出現開路之裝置。舉例而言，受電裝置100A為僅包含部分電路(例如為整流電路125A、特徵電阻Rsig1、分類電路135A與/或其他電路137A)的雙特徵受電裝置。當此受電裝置100A與供電設備100連接時，第二導線對因未連接至受電裝置100A中的電路(例如為整流電路125B、特徵電阻Rsig2、分類電路135B與/或其他電路137B)故為開路。於此情況下，控制邏輯電路120可依據電壓Vpri1以及電壓Vpri2確認受電裝置100A為雙特徵受電裝置，並可根據電壓Vsec2與預設臨界值TH1確認第二導線對為開路。據此，控制邏輯電路120可判斷受電裝置100A為非標準型受電裝置。
圖3為根據本案一些實施例繪製一種連線檢查方法300的流程圖。於一些實施例中，連線檢查方法300可由(但不限於)圖1A的控制邏輯電路120執行。
於操作S310，於第一期間控制第一電流源電路經由網路纜線中之第一導線對從受電裝置汲取電流，以偵測第一導線對的第一電壓以及網路纜線中之第二導線對的第二電壓。於操作S320，於第二期間控制第一電流源電路與第二電流源電路分別經由第一導線對與第二導線對從受電裝置汲取複數個電流，以偵測第一導線對的第三電壓與第二導線對的第四電壓。於操作S330，根據第一電壓、第二電壓、第三電壓與第四電壓確認受電裝置是否為單特徵受電裝置或雙特徵受電裝置。
上述連線檢查方法300的多個操作之說明可參考前述多個實施例，故於此不再贅述。上述多個操作僅為示例，並非限定需依照此示例中的順序執行。在不違背本案的各實施例的操作方式與範圍下，在連線檢查方法300下的各種操作當可適當地增加、替換、省略或以不同順序執行。或者，在連線檢查方法300下的一或多個操作可以是同時或部分同時執行。
綜上所述，本案一些實施例中之供電設備與連線檢查方法可利用汲取電流之方式來偵測受電裝置的裝置類型以及判斷網路纜線是否有開路之情形。
雖然本案之實施例如上所述，然而該些實施例並非用來限定本案，本技術領域具有通常知識者可依據本案之明示或隱含之內容對本案之技術特徵施以變化，凡此種種變化均可能屬於本案所尋求之專利保護範疇，換言之，本案之專利保護範圍須視本說明書之申請專利範圍所界定者為準。
100:供電設備
100A:受電裝置
105:插槽
110a,110b:電流源電路
120:控制邏輯電路
130:類比數位轉換器電路
DC1~DC4:數位碼
LA,LB,LC,LD:導線對
NC:網路纜線
TH1:預設臨界值
Vpri1,Vpri2,Vsec1,Vsec2,Vps:電壓

Claims (10)

  1. 一種供電設備，包含：複數個電流源電路，用以分別經由一網路纜線中的一第一導線對以及一第二導線對耦接至一受電裝置；以及一控制邏輯電路，用以於一第一期間控制該些電流源電路中之一第一電流源電路經由該第一導線對從該受電裝置汲取一電流並控制該些電流源電路中之一第二電流源電路不從該受電裝置汲取一電流，以偵測該第一導線對的一第一電壓以及該第二導線對的一第二電壓，於一第二期間控制該些電流源電路分別經由該第一導線對與該第二導線對從該受電裝置汲取複數個電流，以偵測該第一導線對的一第三電壓與該第二導線對的一第四電壓，並根據該第一電壓、該第二電壓、該第三電壓與該第四電壓確認該受電裝置是否為一單特徵受電裝置或一雙特徵受電裝置。
  2. 如請求項1之供電設備，其中該第二電流源電路經由該第二導線對耦接至該受電裝置。
  3. 如請求項1之供電設備，其中該控制邏輯電路用以比較該第一電壓與該第三電壓，並比較該第三電壓與該第四電壓，以確認該受電裝置是否為該單特徵受電裝置。
  4. 如請求項3之供電設備，其中若該第一電壓小於該第三電壓且該第三電壓相同於該第四電壓，該控制邏輯電路確認該受電裝置為該單特徵受電裝置。
  5. 如請求項1之供電設備，其中該控制邏輯電路用以比較該第一電壓與該第三電壓，並比較該第一電壓與該第二電壓，以確認該受電裝置是否為該雙特徵受電裝置。
  6. 如請求項5之供電設備，其中若該第一電壓相同於該第三電壓且該第一電壓大於該第二電壓，該控制邏輯電路確認該受電裝置為該雙特徵受電裝置。
  7. 如請求項1之供電設備，其中該控制邏輯電路更用以將一預設臨界值與該第一電壓與該第二電壓中之一對應者比較，以確認該第一導線對與該第二導電對中之一對應者是否為開路。
  8. 如請求項7之供電設備，其中若該第一電壓與該第二電壓中之該對應者大於該預設臨界值，該控制邏輯電路確認該第一導線對與該第二導電對中之該對應者為開路。
  9. 如請求項7之供電設備，其中若該控制邏輯電路確認該受電裝置為該單特徵受電裝置或該雙特徵受電裝置並確認該第一導線對與該第二導電對中之該對應者為開路，該控制邏輯電路判斷該受電裝置為一非標準型受電裝置。
  10. 一種連線檢查方法，包含：於一第一期間控制一第一電流源電路經由一網路纜線中之一第一導線對從一受電裝置汲取一電流並控制一第二電流源電路不從該受電裝置汲取一電流，以偵測該第一導線對的一第一電壓以及該網路纜線之一第二導線對的一第二電壓； 於一第二期間控制該第一電流源電路與該第二電流源電路分別經由該第一導線對與該第二導線對從該受電裝置汲取複數個電流，以偵測該第一導線對的一第三電壓與該第二導線對的一第四電壓；以及根據該第一電壓、該第二電壓、該第三電壓與該第四電壓確認該受電裝置是否為一單特徵受電裝置或一雙特徵受電裝置。
TW109115157A 2020-04-24 2020-05-07 供電設備與連線檢查方法 TWI762923B (zh)

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