TWI777077B - 網路供電均流系統及方法 - Google Patents

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Abstract

一種網路供電均流系統及方法，其中，該系統包括至少二電流均流電路，與並聯的網路供電電源連接。電流均流電路包括功率調整模組、電流放大模組以及電壓調整模組。功率調整模組用以調整由電源供應負載的功率，電流放大模組用以接收網路供電介面所發送的功率判斷訊號，從而判斷出對應電源的額定輸出功率資訊，電壓調整模組再依據對應所有電源的電壓判斷訊號調整對應的電源輸出電壓及電流，並使得經調整後所有電源之間的輸出電流比例與所有電源之間的額定輸出功率比例趨於一致，各電源即可提供符合各自最大額定功率的輸出功率。

Description

網路供電均流系統及方法
一種網路供電均流系統及方法，更詳而言之，係一種應用於兩組以上並聯之網路供電電源的網路供電均流系統及方法。
在IEEE802.3bt標準公佈後，單一的 網路供電(POE)電源可為受電端提供高達71W的功率，假如需要更高的供電功率，則需要兩組以上的POE電源並聯供電。
然而，現有技術中的POE並聯系統在使用兩組以上不同額定輸出功率的電源時，各別電源的輸出功率會受限於較低輸出功率的電源，舉例來說，當使用額定輸出功率為71W的POE電源與25.5W的POE電源並聯時，各別電源的輸出功率會被限制在25.5W，故整體的輸出功率最多只能得到51W。因此，如何提供一種可動態調整電流放大比率，以令不同輸出功率的並聯POE電源能各自輸出最大額定功率的網路供電均流系統及方法，遂成為業界亟待解決的課題。
為解決前述習知技術的種種問題，本發明之一目的，即在於提供一種可動態調整電流放大比率，以令不同輸出功率的並聯POE電源能各自輸出最大額定功率的網路供電均流系統及方法。
為了達到前述目的，本發明之網路供電均流系統包括至少二電流均流電路，各電流均流電路透過網路供電介面與獨立的電源連接，該些電流均流電路互相連接並與同一負載連接。其中，各電流均流電路包括功率調整模組、電流放大模組以及電壓調整模組。
功率調整模組與網路供電介面連接，用以調整由電源供應負載的功率；電流放大模組透過功率調整模組與網路供電介面連接，用以接收網路供電介面所發送的功率判斷訊號，功率判斷訊號包含電源的額定輸出功率資訊，電流放大模組依據功率判斷訊號發送電壓判斷訊號；以及電壓調整模組用以接收所有電流均流電路的電壓判斷訊號， 並依據該些電壓判斷訊號調整電壓調整模組所對應的電源輸出電壓，從而調整電源的輸出電流；其中，經調整後所有電源之間的輸出電流比例與所有電源之間的額定輸出功率比例趨於一致。
於一實施例中，功率調整模組還用以補償線路損失。
於一實施例中，電流放大模組還包括功率判斷電路、電流放大電路以及電壓轉換電路。功率判斷電路用以依據功率判斷訊號判斷電源的額定輸出功率，以及發送第一判斷訊號；電流放大電路用以依據第一判斷訊號放大電源的輸出電流；以及電壓轉換電路用以將放大後的輸出電流轉換為電壓判斷訊號。
於一實施例中，功率判斷訊號包括第一旗幟訊號以及第二旗幟訊號，透過第一旗幟訊號以及第二旗幟訊號的電位高低表示電源的額定輸出功率資訊。
於一實施例中，功率判斷電路還包括第一電阻、第一電晶體、第一RC電路、第二電阻、第二電晶體以及第二RC電路。第一電晶體之漏極與第一電阻連接且源極接地；第一RC電路與第一電晶體的閘極連接，並用以依據第一旗幟訊號控制第一電晶體的導通與關斷；第二電阻與第一電阻並聯；第二電晶體之漏極與第二電阻連接且源極接地；以及第二RC電路與第二電晶體的閘極連接，並用以依據第二旗幟訊號控制第二電晶體的導通與關斷。
於一實施例中，電流放大電路還包括第一運算放大器、第三電阻、第四電阻以及第一電容。第一運算放大器之正相輸入端接地，反相輸入端與功率判斷電路連接；第三電阻一端與第一運算放大器的反相輸入端連接，另一端接地；第四電阻一端與第一運算放大器的反相輸入端連接，另一端第一運算放大器的輸出端連接；以及第一電容與第四電阻並聯。
於一實施例中，電壓調整模組包括電壓判斷電路以及電壓調整電路。電壓判斷電路用以接收所有電流均流電路的電壓判斷訊號，並輸出電壓調整訊號；以及電壓調整電路依據電壓調整訊號調整所對應之電源的輸出電壓，從而調整電源的輸出電流。
於一實施例中，電壓判斷電路包括第二運算放大器。第二運算放大器之反相輸入端接收所對應之電流均流電路的電壓判斷訊號，正相輸入端接收一最大電壓訊號，輸出端輸出電壓調整訊號。
於一實施例中，最大電壓訊號為所有電流均流電路的電壓判斷訊號通過一二極體壓降後，其中電壓值最高者。
本發明還提供一種網路供電均流方法，應用於具有至少二網路供電電源的系統中，方法包括：偵測由一網路供電介面所發送的功率判斷訊號，功率判斷訊號包含電源的額定輸出功率資訊；依據功率判斷訊號產生電壓判斷訊號；依據對應所有電源的該些電壓判斷訊號，調整各別電源的輸出電壓；以及令所有電源的之間的輸出電流比例與所有電源之間的額定輸出功率比例趨於一致。
相較於習知技術，本發明之網路供電均流系統透過電流放大模組接收網路供電介面所發送的功率判斷訊號，從而判斷出對應電源的額定輸出功率資訊，電壓調整模組再依據對應所有電源的電壓判斷訊號調整電壓調整模組所對應的電源輸出電壓，從而調整電源的輸出電流，並使得經調整後所有電源之間的輸出電流比例與所有電源之間的額定輸出功率比例趨於一致，如此一來，各電源即可提供符合各自最大額定功率的輸出功率，充分解決了習知技術中所具有的缺點。
以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點與功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。
請參閱圖1，圖1係為本發明第一實施例之網路供電均流系統的電路架構示意圖。如圖所示，本發明之網路供電均流系統包括至少二電流均流電路1、2，電流均流電路1、2分別透過網路供電介面30、31與獨立的電源POE1、POE2連接，電流均流電路1、2互相連接並與同一負載4連接。其中，電流均流電路1包括功率調整模組10、電流放大模組11以及電壓調整模組12，同樣的，電流均流電路2包括功率調整模組20、電流放大模組21以及電壓調整模組22。
需注意的是，在圖1的實施例中是以2個電流均流電路1、2為例，但不以此為限，在其他的實施例中可具有3個或更多的電流均流電路。此外，電源POE1及電源POE2可具有不同的輸出功率，但不以此為限。
以下以電流均流電路1來說明運作方式，功率調整模組10與網路供電介面30連接，用以調整由電源POE1供應負載4的功率。電流放大模組11透過功率調整模組10與網路供電介面30連接，用以接收網路供電介面30所發送的功率判斷訊號，功率判斷訊號包含電源POE1的額定輸出功率資訊，電流放大模組11依據功率判斷訊號發送電壓判斷訊號。電壓調整模組12用以接收所有電流均流電路1、2的電壓判斷訊號，換句話說，電壓調整模組12同時接收來自電流放大模組11、21的電壓判斷訊號，並依據該些電壓判斷訊號調整電壓調整模組12所對應的電源POE1輸出電壓，從而調整電源POE1的輸出電流。
同樣的，電流均流電路2也同時執行上述動作，電壓調整模組22依據來自電流放大模組11、21的電壓判斷訊號調整電壓調整模組22所對應的電源POE2輸出電壓。經調整後所有電源POE1 、POE2之間的輸出電流比例與所有電源POE1 、POE2之間的額定輸出功率比例趨於一致。舉例來說，假如電源POE1的額定輸出功率是71W，電源POE2的額定輸出功率是25.5W，則經調整後電源POE1 、POE2之間的輸出電流比例將會是大約2.82:1，因此當電源POE2輸出功率為25.2W時，電源POE1輸出功率為71W，而非如習知技術受限於與電源POE2相同的25.2W。整體的輸出功率則是電源POE1的71W加上電源POE2的25.2W，也就是96.2W，因此本發明之網路供電均流系統能克服並聯電源輸出功率具有差異的情況，以提供較大的整體的輸出功率。
於一實施例中，功率調整模組10、20還可用以補償線路損失，由於電源POE1 、POE經過電線及網路供電介面30、31後會有線路損失，可由功率調整模組10、20來進行線路損失補償。
請參閱圖2，圖2係為本發明第二實施例之電流放大模組的電路架構示意圖。於一實施例中，電流放大模組11還包括功率判斷電路110、電流放大電路111以及電壓轉換電路112。功率判斷電路110用以依據功率判斷訊號判斷電源POE1的額定輸出功率，以及發送第一判斷訊號；電流放大電路111用以依據第一判斷訊號放大電源POE1的輸出電流；以及電壓轉換電路112用以將放大後的輸出電流轉換為電壓判斷訊號。
於一實施例中，功率判斷訊號包括第一旗幟訊號TPH以及第二旗幟訊號TPL，透過第一旗幟訊號TPH以及第二旗幟訊號TPL的電位高低表示電源的額定輸出功率資訊。舉例來說，電源的額定輸出功率可能是25.5W、51W、71W其中之一，透過第一旗幟訊號TPH以及第二旗幟訊號TPL的電位高(HIGH)低(LOW)的組合可指出電源的額定輸出功率為何者，如下表1所示。
電源的額定輸出功率 (W) TPH TPL
25.5 HIGH LOW
51 LOW HIGH
71 LOW LOW
表1
請參閱圖3，圖3係為本發明第三實施例之功率判斷電路的電路架構示意圖。於一實施例中，功率判斷電路110還包括第一電阻R1、第一電晶體M1、第一RC電路1100、第二電阻R2、第二電晶體M2以及第二RC電路1101。第一電晶體M1之漏極與第一電阻R1連接且源極接地，以及第一RC電路1100與第一電晶體M1的閘極連接，並用以依據第一旗幟訊號TPH控制第一電晶體M1的導通與關斷。第二電阻R2與第一電阻R1並聯，第二電阻R2與第一電阻R1相連接的一端同時連接到電流放大電路111。第二電晶體M2之漏極與第二電阻R1連接且源極接地，以及第二RC電路1101與第二電晶體M2的閘極連接，並用以依據第二旗幟訊號TPL控制第二電晶體M2的導通與關斷。
請參閱圖4，圖4係為本發明第四實施例之電流放大電路的電路架構示意圖。於一實施例中，電流放大電路111還包括第一運算放大器CMP1、第三電阻R3、第四電阻R4以及第一電容C1。第一運算放大器CMP1之正相輸入端接地，反相輸入端與功率判斷電路110連接，具體來說，是與第一電阻R1及第二電阻R2相連接的一端連接。第三電阻R3一端與第一運算放大器CMP1的反相輸入端連接，另一端接地，第四電阻R4一端與第一運算放大器CMP1的反相輸入端連接，另一端第一運算放大器CMP1的輸出端連接，以及第一電容C1與第四電阻C4並聯。
請同時參閱圖3及圖4，以下說明功率判斷電路110及電流放大電路111的運作方式。由於第一電阻R1、第二電阻R2及第三電阻R3並聯且與第四電阻R4連接，形成反饋電路以控制第一運算放大器CMP1的電流放大比率。第一旗幟訊號TPH以及第二旗幟訊號TPL分別控制第一電晶體M1及第二電晶體M2的導通與關斷，從而決定第三電阻R3是否與第一電阻R1、第二電阻R2並聯，並進一步配合第四電阻R4形成反饋電路以控制第一運算放大器CMP1的電流放大比率。如下表2所示，舉例來說，假設第一到第四電阻R1、R2、R3、R4的電阻值分別為5.49K、24.3K、10K、402K(Ω)，則當第一旗幟訊號TPH為高電位、第二旗幟訊號TPL為低電位時，第一運算放大器CMP1的電流放大比率是113.55(402K/(10K//5.49K))。
TPL TPH CMP1的電流放大比率
1 1 130(402K/(10K//24.3K//5.49K))
0 1 113.55(402K/(10K//5.49K))
1 0 56.74(402K/(10K//24.3K))
0 0 40.2(402K/10K)
表2
請參閱圖5，圖5係為本發明第五實施例之電壓調整模組的電路架構示意圖。於一實施例中，電壓調整模組12包括電壓判斷電路120以及電壓調整電路121。電壓判斷電路120用以接收所有電流均流電路1、2的電壓判斷訊號，並輸出電壓調整訊號，以及電壓調整電路121依據電壓調整訊號調整所對應之電源POE1的輸出電壓，從而調整電源POE1的輸出電流。
於一實施例中，電壓判斷電路120包括第二運算放大器CMP2。第二運算放大器CMP2之反相輸入端接收所對應之電流均流電路1的電壓判斷訊號VA1，正相輸入端接收一最大電壓訊號VB，輸出端輸出電壓調整訊號。
於一實施例中，最大電壓訊號VB為所有電流均流電路1、2的電壓判斷訊號VA1、VA2通過一二極體D1、D2壓降後，其中電壓值最高者。舉例來說，假如電壓判斷訊號VA1比電壓判斷訊號VA2的電壓值高，且一般來說二極體D1、D2的規格相同，則最大電壓訊號VB將為通過二極體D1壓降後的電壓判斷訊號VA1。
請參閱圖6，圖6係為本發明第六實施例之網路供電均流方法的步驟流程圖。本發明還提供一種網路供電均流方法，應用於具有至少二網路供電電源的系統中，方法包括以下步驟： S1. 偵測由一網路供電介面所發送的功率判斷訊號，功率判斷訊號包含電源的額定輸出功率資訊。 S2. 依據功率判斷訊號產生電壓判斷訊號。 S3. 依據對應所有電源的該些電壓判斷訊號，調整各別電源的輸出電壓。 S4. 令所有電源的之間的輸出電流比例與所有電源之間的額定輸出功率比例趨於一致。
於一實施例中，步驟S1~S4可由上述的網路供電均流系統實施，為求簡潔，於此不再贅述。
綜上所述，本發明之網路供電均流系統透過電流放大模組接收網路供電介面所發送的功率判斷訊號，從而判斷出對應電源的額定輸出功率資訊，電壓調整模組再依據對應所有電源的電壓判斷訊號調整電壓調整模組所對應的電源輸出電壓，從而調整電源的輸出電流，並使得經調整後所有電源之間的輸出電流比例與所有電源之間的額定輸出功率比例趨於一致，如此一來，各電源即可提供符合各自最大額定功率的輸出功率，充分解決了習知技術中所具有的缺點。
上述實施方式僅為例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與變化。因此，本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。
1、2:電流均流電路 10、20:功率調整模組 11、21:電流放大模組 110:功率判斷電路 111:電流放大電路 1100:第一RC電路 1101:第二RC電路 112:電壓轉換電路 12、22:電壓調整模組 120:電壓判斷電路 121:電壓調整電路 30、31:網路供電介面 4:負載 C1:第一電容 CMP1:第一運算放大器 CMP2:第二運算放大器 D1、D2:二極體 M1:第一電晶體 M2:第二電晶體 POE1、POE2:電源 R1:第一電阻 R2:第二電阻 R3:第三電阻 R4:第四電阻 S1~S4:步驟 TPH:第一旗幟訊號 TPL:第二旗幟訊號 VA1、VA2:電壓判斷訊號 VB:最大電壓訊號
圖1係為本發明第一實施例之網路供電均流系統的電路架構示意圖。
圖2係為本發明第二實施例之電流放大模組的電路架構示意圖。
圖3係為本發明第三實施例之功率判斷電路的電路架構示意圖。
圖4係為本發明第四實施例之電流放大電路的電路架構示意圖。
圖5係為本發明第五實施例之電壓調整模組的電路架構示意圖。
圖6係為本發明第六實施例之網路供電均流方法的步驟流程圖。
1、2:電流均流電路
10、20:功率調整模組
11、21:電流放大模組
12、22:電壓調整模組
30、31:網路供電介面
4:負載
POE1、POE2:電源

Claims (6)

  1. 一種網路供電均流系統，包括：至少二電流均流電路，各該電流均流電路透過網路供電介面與獨立的電源連接，該些電流均流電路互相連接並與同一負載連接，各該電流均流電路包括：功率調整模組，與該網路供電介面連接，用以調整由該電源供應該負載的功率；電流放大模組，透過該功率調整模組與該網路供電介面連接，用以接收該網路供電介面所發送的功率判斷訊號，該功率判斷訊號包含該電源的額定輸出功率資訊，其中，該功率判斷訊號包括第一旗幟訊號以及第二旗幟訊號，透過該第一旗幟訊號以及第二旗幟訊號的電位高低表示該電源的額定輸出功率資訊，該電流放大模組依據該功率判斷訊號發送電壓判斷訊號，該電流放大模組還包括：功率判斷電路，用以依據功率判斷訊號判斷該電源的額定輸出功率，以及發送第一判斷訊號，該功率判斷電路還包括：第一電阻；第一電晶體，漏極與該第一電阻連接且源極接地；第一RC電路，與該第一電晶體的閘極連接，並用以依據該第一旗幟訊號控制該第一電晶體的導通與關斷；第二電阻，與該第一電阻並聯；第二電晶體，漏極與該第二電阻連接且源極接地；以及第二RC電路，與該第二電晶體的閘極連接，並用以依據該第二旗幟訊號控制該第二電晶體的導通與關斷； 電流放大電路，用以依據該第一判斷訊號放大該電源的輸出電流；以及電壓轉換電路，用以將放大後的輸出電流轉換為該電壓判斷訊號；以及電壓調整模組，用以接收所有電流均流電路的該電壓判斷訊號，並依據該些電壓判斷訊號調整該電壓調整模組所對應的該電源輸出電壓，從而調整該電源的輸出電流；其中，經調整後所有電源之間的輸出電流比例與所有電源之間的額定輸出功率比例趨於一致。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的網路供電均流系統，其中，該功率調整模組還用以補償線路損失。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的網路供電均流系統，其中，該電流放大電路還包括：第一運算放大器，正相輸入端接地，反相輸入端與該功率判斷電路連接；第三電阻，一端與該第一運算放大器的反相輸入端連接，另一端接地；第四電阻，一端與該第一運算放大器的反相輸入端連接，另一端該第一運算放大器的輸出端連接；以及第一電容，與該第四電阻並聯。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的網路供電均流系統，其中，該電壓調整模組包括：電壓判斷電路，用以接收所有電流均流電路的該電壓判斷訊號，並輸出電壓調整訊號；以及 電壓調整電路，依據該電壓調整訊號調整所對應之該電源的輸出電壓，從而調整該電源的輸出電流。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的網路供電均流系統，其中，該電壓判斷電路包括：第二運算放大器，反相輸入端接收所對應之電流均流電路的該電壓判斷訊號，正相輸入端接收一最大電壓訊號，輸出端輸出該電壓調整訊號。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的網路供電均流系統，其中，該最大電壓訊號為所有電流均流電路的該電壓判斷訊號通過一二極體壓降後，其中電壓值最高者。
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