供電系統、受電設備及電力接收方法
2023-06-17 12:18:26 1
專利名稱：供電系統、受電設備及電力接收方法
技術領域：
本發明涉及用於校正供電用的傳輸線路中的阻抗不平衡的供電系統、受電設備以及電力接收方法。
背景技術：
在由電氣和電子工程師協會(IEEE) 802. 3af標準規定的乙太網供電(PoE、註冊商標)系統，通常作為一種用於經由通信線路(例如乙太網(Ethernet，註冊商標)線纜)來供電的系統為人們所知。在PoE中，電源設備(PSE)向受電設備(PD)提供電力。IEEE 802. 3af標準規定這種供電的序列。在PoE中，PSE經由檢測、分類以及供電三個階段向PD提供電力。PD包括 2漲0 (代表值)的籤名電阻(signature resistance)。在檢測階段中，PSE輸出低電壓以檢測PD與線路的連接。用於檢測的低電壓在2. 8至IOV的範圍，並提供直至5mA的電流。 當從PSE輸出的電壓被施加至PD中的籤名電阻時，對應於2 Ω的電流流經線路。在檢測對應於2漲0的電流值之後，PSE進行到分類階段。在分類階段，PSE也檢測由於PD中電阻值而生成的預定電流，以進而對PD的電力消耗進行分類。然後PSE進行到供電階段，在供電階段中，PSE 一般提供48V的電壓、並且PD允許消耗直至12. 95W的電力(例如，參見日本特開2008-1Μ069號和 2000-134228 號公報；由 IEEE 標準協會標準委員會(IEEE Standards Association Standards Board)發布的、於2003年6 月 12 日被批准的「IEEE Standard for Information technology-Telecommunications and information exchange between systems-Local and metropolitan area networks-Specific requirements Part 3 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection(CSMA/CD)Access Method and Physical Layer Specifications Amendment :Data Terminal Equipment(DTE)Power via Media Dependent Interface (MDI)」 ；33C.1.IOTest Procedure PSE-10(turn on, detection and classification time)，關於 PoE 標準 IEEE802. 3af ( # JAL http://telec. org/feature/ feature 13. html))。另外，還有一種通常所知的供電系統，其使用用於數據傳輸的兩對非屏蔽雙絞線 (UTP)電纜執行遠程供電。該供電系統在檢測到傳輸線路的異常情況(例如極性反轉)時給出警告(例如參見日本特開2000-134228號公報)。連接常規PSE和常規PD的傳輸線路可包括第一構成線路和第二構成線路，各構成線路可以是例如雙絞線電纜。在這種情況下，第一雜散電容(stray capacitance)Cl可以被認為是存在於第一構成線路和PSE的框架地線re(Frame Ground)之間，第二雜散電容 C2可以被認為是存在於第二構成線路和re之間。通常，存在雜散電容Cl興雜散電容C2 的關係。當滿足雜散電容Cl興雜散電容C2的關係時，傳輸線路變得不平衡。這導致抗噪聲水平降低，因此由PSE中的交流電(AC)源感生50/60HZ交流電(AC)噪聲(交流聲(hum noise)) 0交流聲也可以由連接到PD(例如，網絡照相機)的外部裝置(例如，圖像監視器)中的AC源感生。在PSE檢測PD的供電系統中，如果這種交流聲被感生到傳輸線路中，則例如具有 xxVpp振幅的50/60HZ AC噪聲，被疊加在用於檢測PD的低電壓(以下稱為「檢測電壓」)上。當所疊加的AC噪聲的振幅增加時，作為PD接收檢測電壓的結果而產生的電流的值超出PSE中的檢測設備能夠檢測PD的電流值的範圍，因此可能發生檢測失敗。因此，PSE 重複檢測處理，而不能進行到下一階段以開始供電，PD處於未操作狀態。為了解決該問題，日本專利申請特開2000-134228號公報中論述提供一種檢測設備，其檢測PSE側的傳輸線路的異常情況。當檢測設備檢測到異常情況時，可以調節傳輸線路的阻抗以使得PSE能夠檢測PD。然而，為了在供電單元側安裝阻抗調節設備，需要更換網絡設備，例如既存的PSE及其安裝條件等。另一方面，在PD側安裝用於傳輸線路的阻抗調節設備，則不需要這樣大規模更換網絡設備。然而，如果在PD側安裝用於傳輸線路的阻抗調節設備，以在開始供電之前校正傳輸線路中的阻抗不平衡並使PSE能夠檢測PD，則需要在開始供電之前提供用於操作阻抗調節設備的電力。
發明內容
希望提供一種能夠在開始供電之前校正傳輸線路中的阻抗不平衡的供電系統和受電設備，而不需要更換既存的供電單元和其他設備。根據本發明的一個方面，提供一種供電系統，其包括電源設備，以及被配置為經由線路對從所述電源設備接收電力的受電設備。所述電源設備在經由所述線路對向所述受電設備輸出檢測信號並檢測由所述受電設備作出的預定響應之後，開始向所述受電設備供電。所述受電設備包括被配置為存儲電力的存儲單元，以及被配置為校正所述線路對中的阻抗不平衡的校正單元，其中所述存儲單元存儲由從所述電源設備輸出的所述檢測信號獲得的電力並將所存儲的電力提供至所述校正單元。根據本發明，能夠建立連接性得到提高的系統，在該系統中受電設備校正傳輸線路中的阻抗不平衡。另外，可以提高電源設備和受電設備之間的連接性。通過下面參照附圖對示例性實施例的詳細描述，本發明的其他特徵和方面將變得清楚。
包含在說明書中並構成說明書的一部分的附圖，例示了本發明的示例性實施例、 特徵和各方面，並與文字描述一起用於解釋本發明的原理。圖IA和圖IB是例示根據本發明的第一示例性實施例的供電系統的框圖。圖2是例示根據本發明的第一示例性實施例的受電設備的框圖。圖3例示了根據本發明的第一示例性實施例的電力存儲單元。圖4例示了根據本發明的第一示例性實施例的不平衡檢測單元和不平衡校正單兀。圖5是例示本發明的第一示例性實施例的序列圖。
圖6例示了根據 本發明的第二示例性實施例的校正單元。 圖7是例示根據本發明的第一示例性實施例的受電設備的檢測、分類和供電的序
具體實施例方式下面，將參照附圖來詳細說明本發明的各種示例性實施例、特徵和各方面。圖IA和圖IB例示了根據本發明的第一示例性實施例的供電系統的結構。下面參照圖1A，描述根據本發明的第一示例性實施例的供電系統的結構。電源設備12和受電設備11經由傳輸線路10互相連接。在該示例中，傳輸線路10包括一對構成線路17和18。在本示例性實施例中，線路17和18均為雙絞線電纜，並提供平衡傳輸。在本示例性實施例中，儘管採用了雙絞線電纜，但是線路17和18不需要必需由雙絞線電纜構成。各線路17和18可以是單線路。供電電路13從電源設備12向傳輸線路10施加直流電壓。PSE側通信電路14在所施加的電壓上疊加平衡線路上的差分信號。作為另選方案，如圖IB所示，供電系統可以包括具有用於供電的第一對構成線路17a、18a的第一傳輸線路IOa以及具有用於發送和接收通信信號的第二對構成線路17b、18b的第二傳輸線路10b。電源設備12向受電設備11供給電力。電源設備12包括執行供電的供電電路13、 在電源設備12和受電設備11之間建立通信的PSE側通信電路14、控制供電電路13和PSE 側通信電路14的中央處理單元(CPU) 21、以及存儲器23。供電電路13還包括檢測設備20 和供電設備22。檢測設備20測量流經線路17和18 (或圖IB中的17a和18a)的電流的值，並將測量出的值輸出至CPU 21。響應於從CPU 21接收到的指令，供電設備22通過線路17和 18(17a和18a)將電力輸出至受電設備11。存儲器23存儲對應於CPU 21執行處理所需的操作的程序和數據，並為CPU 21提供工作區。以下將描述這種所需的操作。受電設備11從電源設備12接收電力。受電設備11包括受電電路15和PD側通信電路16。受電電路15將從電源設備12接收到的電力提供至下文將描述的PD電路9、電力存儲單元1以及校正單元19。PD側通信電路16將來自電源設備12的通信信號發送至 PD電路9。受電設備11的示例包括但不特別限於網絡照相機、可攜式電腦、印表機和印表機伺服器。下面參照圖2來詳細說明受電設備11的結構。傳輸線路10經由作為用於區域網 (LAN)的模塊化連接器的RJ-45連接器6連接至傳輸變壓器7。傳輸變壓器7通過位於其初級側(primary side)的終端元件(未示出)終止。從該初級側，傳輸變壓器7輸出所施加的供電電壓。在其次級側(secondary side)，不包括直流成分的差分信號被連接至收發器8。收發器8是用於支持通信信號的物理層的設備，並且包括在圖IA和圖IB所示的 PD側通信電路16中。當傳輸數據時，收發器8根據從PD電路9接收到的差分信號，經由傳輸變壓器7驅動傳輸線路10。當接收數據時，收發器8將經由傳輸變壓器7從傳輸線路10 接收到的差分信號傳輸至PD電路9。
圖IA和圖IB所示的受電電路15包括接口(i/f)電路4和後述的電源電路5。接口電路4包括用於檢測受電設備的電阻和用於分類的籤名電阻，並且與電源設備12協作以執行受電設備11的檢測、分類和供電的序列。在檢測、分類和供電的序列中，CPU 21、供電設備22以及接口電路4的操作將參照圖7進行描述。1.檢測當在受電設備11和傳輸線路10之間建立連接時，接口電路4中的檢測電阻響應於從CPU 21接收到的指令，接收從供電設備22周期性輸出的用於受電設備檢測的電壓。 接口電路4通過接收檢測電壓而被通電，並從電源設備12抽出(draw)預定電流作為響應。 當檢測到電流正被抽出時，電源設備12中的檢測設備20將檢測到的電流的值輸出至CPU 21。當該檢測到的電流具有預定值時，CPU 21檢測連接了受電設備11。更具體地，接口電路4包括例如2 Ω的檢測電阻。在步驟S901中，CPU 21向電源設備12中的供電設備22輸出指令。當接收到該指令時，在步驟S902中，供電設備22將 2. 8至IOV範圍的檢測電壓作為檢測信號周期性地輸出至線路17。在步驟S903中，當連接到線路17和18的受電設備11中的接口電路4中的檢測電阻接收檢測電壓並被通電時，具有對應於2 Ω的值的電流流經線路17和18。檢測設備20測量流經線路17和18的電流，並將測量出的值輸出至CPU 21。如果流經線路17和18的電流的值與接口電路4中的2漲0的檢測電阻對應(步驟S904為是)，則在步驟S905中，CPU 21確定受電設備11連接到傳輸線路10。2.分類在檢測到受電設備11的連接之後，電源設備12中的CPU 21指示供電設備22向線路17輸出分類電壓，以對檢測到的受電設備11的電力消耗進行分類。接口電路4中的分類電阻接收用於受電設備分類的電壓，並被通電，以從電源設備12抽出預定電流作為響應。電源設備12中的檢測設備20測量抽出的電流的值，並將測量出的值輸出至CPU 21。 CPU21基於測量出的值來對受電設備11的電力消耗進行分類。更具體地，在步驟S906中，已經檢測到受電設備11的連接的CPU 21指示供電設備22輸出分類電壓。在步驟S907中，電源設備12中的供電設備22輸出例如15. 5至20. 5V 範圍的電壓至線路17。在步驟S908中，連接到線路17的受電設備11中的接口電路4中的分類電阻接收分類電壓並被通電，以使預定電流流經線路17和18。檢測設備20測量流經線路17和18的電流，並將測量出的電流值輸出至CPU 21。在步驟S909中，CPU 21基於從檢測設備20輸出的電流值，對受電設備11的電力消耗進行分類。3.供電在對受電設備11的電力消耗進行分類之後，在步驟S910中，電源設備12中的CPU 21指示供電設備22開始向受電設備11供電。在步驟S911中，供電設備22開始經由線路 17向接口電路4供電。當接收到電力時，在步驟S912中，接口電路4向電源電路5輸出供電電壓。電源電路5從接口電路4接收供電電壓，並使用例如其內的DC/DC轉換器來轉換並穩定電壓。這些步驟的序列並不限於上述的序列。也可以採用其他序列，只要電源設備12中的CPU 21首先使用檢測電壓檢測受電設備11的連接，然後開始向受電設備11供電即可。 另外，從供電設備22輸出的檢測電壓和用於對受電設備11的電力消耗分類的分類電壓二
7者並不限於上述的電壓值。作為受電設備主體的電路的PD電路9從電源電路5接收電力，並經由收發器8處理髮送數據和接收數據，以使用該數據用於預定應用。電力存儲單元1存儲由從電源設備12發送的檢測電壓獲得的電力，並將所存儲的電力供給至不平衡檢測單元2和不平衡校正單元3 (在後面對其進行描述)。圖3例示了電力存儲單元1的詳細結構。二極體電橋(diode bridge) 101執行整流。電容器102存儲電荷。在本示例性實施例中，採用雙電層電容器作為用於實現該功能的設備。二極體電橋101的輸入被連接至傳輸變壓器7的中央抽頭(tap)TapP和TapN。 在供電序列的檢測階段，周期性供給2. 8至IOV範圍的電壓以及直至5mA的電流。二極體電橋101對該電壓和電流進行整流以對雙電層電容器102充電。當充電電壓達到預定電壓 Vdd時，將電壓作為電源電壓供給至不平衡檢測單元2和不平衡校正單元3。如圖2所示，不平衡檢測單元2檢測傳輸線路10 (IOa)的阻抗中的不平衡狀態，並將對應於TapP-至-FG電壓和TapN-至-FG電壓(其中TO電壓表示受電設備11的框架地線的電勢)之間的電壓差的電壓輸出。不平衡校正單元3包括可變阻抗31和32以及控制電路33和34。控制電路33和34各自接收來自不平衡檢測單元2的輸出電壓，並執行校正以使傳輸線路IO(IOa)的阻抗平衡。換句話說，在校正之後，線路17 (或17a)的阻抗變得基本上等於線路18 (或18a)的阻抗。這樣可以補償如下情況，在該情況下由於例如線路 17 (或17a)與TO之間的雜散電容不等於線路18(或18a)與TO之間的雜散電容而導致阻抗不平衡。不平衡檢測單元2和不平衡校正單元3包括在圖IA和圖IB所示的校正單元19 中。下面參照圖4來描述不平衡檢測單元2的詳細結構。電阻器204和205對 TapN-至-FG電壓進行分壓，而電阻器208和209對TapP-至-FG電壓進行分壓。電阻器 206和207與運算放大器201 —起形成反相放大器。反相放大器的反相輸入端接收通過對 TapN-至-FG電壓進行分壓而獲得的電壓。電阻器210和211與運算放大器201 —起形成非反相放大器。非反相放大器的非反相輸入端接收通過對TapP-至-FG電壓進行分壓而獲得的電壓。運算放大器201與反向放大器和非反相放大器一起，用作差分放大器以輸出對應於TapP-至-FG電壓和TapN-至-FG電壓之間的電壓差的電壓W。同樣參照圖4對不平衡校正單元3的結構進行描述。電阻器307和308與運算放大器305 —起形成反相放大器。反相放大器的反相輸入端經由電阻器307接收差分放大器的輸出電壓W。反相放大器的非反相輸入端被耦接至使用re作為基準電勢的基準電壓源 311。電阻器309和310與運算放大器306 —起形成非反相放大器。非反相放大器的非反相輸入端接收差分放大器的輸出電壓。非反相放大器的反相輸入端被耦接至使用re作為基準電勢的基準電壓源312。基準電壓源311和312對應於閾值。當不平衡檢測單元2檢測到的不平衡量超過閾值中的一個時，不平衡校正單元3開始校正操作。所例示的基準電壓源311和312可以具有任何極性。運算放大器305的輸出與可變電容(壓控變容器)二極體301和電阻器303相連接。運算放大器306的輸出與可變電容二極體302和電阻器304相連接。電阻器303和304 分別連接至中央抽頭TapP和TapN。這些元件形成用於連續校正中央抽頭TapP和TapN中的不平衡的反饋環。本示例性實施例採用可變電容(壓控變容器)二極體作為執行該功能的設備，但是並不限於此。可以使用電容可根據所施加的電壓變化的任何元件。下面參照圖5中的序列圖來描述上述根據本示例性實施例的供電系統的操作流程。假設傳輸線路10的阻抗是不平衡的。在圖IA和圖IB中，當受電設備11還沒有連接至傳輸線路IO(IOa)時，電源設備12執行用於檢測受電設備11的操作。如上所述，在步驟 S501中，電源設備12周期性地輸出用於受電設備檢測的電壓。在步驟S502中，將受電設備11與傳輸線路IO(IOa)連接。然後，在電力存儲單元 1，二極體電橋101對由檢測電壓獲得的電壓和電流進行整流，並對雙電層電容器102充電。 在步驟S503中，當充電電壓達到預定電壓Vdd時，電力存儲單元1將電壓供給至不平衡檢測單元2和不平衡校正單元3。當接收供給的電源電壓時，在步驟S504中，不平衡檢測單元2使運算放大器201 開始作為差分放大器工作以輸出對應於TapP-至-FG電壓和TapN-至-FG電壓之間的電壓差的電壓W。在步驟S505中，受電設備11執行下列校正操作以使傳輸線路10的阻抗平衡。 運算放大器305作為反相放大器工作，該反相放大器的輸出電壓為Y+R3Q8/R3Q7(Y-W)，其中 R308是電阻器308的電阻,R3tl7是電阻器307的電阻。運算放大器306作為非反相放大器工作，該非反相放大器的輸出電壓為_(R31。/R3。9)X+(I+R31。/R3。9)W，其中R31tl是電阻器310的電阻，R3tl9是電阻器309的電阻。輸出值X和Y分別對應於TapP-至-FG電壓和TapN-至-FG 電壓之間的電壓差的最小閾值和最大閾值。例如，最小閾值是-IV，最大閾值是IV。依賴於最小閾值及電阻R3tl9和R31tl來設置輸出值X。類似地，依賴於最大閾值和電阻R3tl7和R3tl8來設置輸出值Y。一般而言，阻抗被表示為「直流電阻+交流電阻」，並由下式表示R+1/2 π fC+2 π fL 式(1)其中，R是直流電阻(Ω)， ·是頻率(Hz)，C是電容(F)，L是電感(H)。感生的AC噪聲主要是共模噪聲，並且等量的噪聲電流從噪聲源通過傳輸線路10 流至TO。這樣，即使在感生噪聲(induced noise)存在的情況下，流經線路17和18的電流也彼此相等。當中央抽頭TapP和TapN之間存在平衡狀態時，TapP-至-FG阻抗和 TapN-至-FG阻抗彼此相等。因此，在中央抽頭TapP和TapN之間的平衡狀態的情況下，將噪聲電流乘以阻抗得到的乘積檢測作為電壓，並且滿足ITapP-至-Ri電壓I = ITapN-至-FG 電壓I的關係。然而，當中央抽頭TapP和TapN之間存在不平衡狀態時，關係可能是| TapP-至-FG 電壓ι Φ ι TapN-至-FG電壓I。考慮到供電的極性，將TapP-至-FG電壓和TapN-至-TO 電壓以絕對值表示。由於中央抽頭TapP和TapN是從電源設備12向受電設備11輸出的電流的前向路徑和後向路徑，因此TapP-至-FG電壓和TapN-至-FG電壓具有相反的極性。當TapP和TapN之間存在平衡狀態時，保持關係| TapP-至-FG電壓 ^ I TapN-至-FG電壓I，且作為差分放大器工作的運算放大器201的輸出電壓W為 或
者接近0。如果雜散電容中的差異例如引起I TapP-至-Ri電壓I | TapN-至-FG電壓|時，作為差分放大器的運算放大器201的輸出電壓W與當中央抽頭TapP和TapN之間存在平衡狀態時相比增加至大於0的值。在這種情況下，運算放大器306的輸出電壓從相對高的正值減小到相對低的正值。然後，施加到可變電容二極體301的電壓根據運算放大器305的輸出而降低。這樣，如上述與施加的電壓的平方根成反比的可變電容二極體301的電容增加。電容增加導致交流電阻減小，以及中央抽頭TapP的阻抗減小。以此方式，執行用於使作為差分放大器的運算放大器201的輸出電壓W小於或等於閾值Y的反饋操作。不平衡狀態由該控制得到校正。此時，運算放大器306也接收作為差分放大器的運算放大器201的輸出電壓W。然而，由於W》最小閾值(例如，-IV)，所以運算放大器306的輸出電勢變為正的最大值。然後，施加到可變電容二極體302的電壓根據來自運算放大器306的輸出電壓而增大。這樣，可變電容二極體302的電容減小。因此，實際上沒有對TapN施加負荷。在校正單元19開始工作之後，在步驟S506中，接口電路4中的籤名電阻被通電。 然後，對應於檢測電壓和對應於籤名電阻的電流以不平衡狀態被校正的狀態流經線路17 和18。電源設備12中的檢測設備20測量流經線路17和18的電流值以將測量到的值輸出至CPU 21。當CPU 21接收到來自檢測設備20的輸出並檢測到對應於檢測電壓和對應於籤名電阻的預定電流已經經過線路17和18時(步驟S507 是)，供電系統進行到分類階段。在分類階段，在步驟S508中，電源設備12中的檢測設備20輸出分類電壓。在步驟S509中，在受電設備11中，接口電路4中的分類電阻通過施加分類電壓而被通電並生成預定電流。在步驟S510中，電源設備12中的檢測設備20測量該電流。CPU 21基於從檢測設備20輸出的電流值，對受電設備11的類型進行分類。在步驟S511中，CPU 21指示供電設備22開始供電。供電設備22輸出約48V的電壓至傳輸線路10，以使電源設備12開始向受電設備11供電。在步驟S512中，受電設備11接收電力，並打開接口電路4中的供電開關，以使電力被供給至電源電路5。電源電路5轉換並穩定電壓，並將電力提供給PD電路 9，受電設備11開始工作。然後開始通信。以此方式，使用檢測階段中用於檢測受電設備11的連接的電力來檢測和校正包括電源設備12的傳輸線路10中的阻抗不平衡。因此，傳輸線路10中的阻抗不平衡可以在
10受電設備11側被校正，從而能夠提高電源設備12和受電設備11之間的連接性。另外，僅通過更換受電設備即可建立連接性得到提高的系統，而不需要更換網絡設備，例如既存的電源設備及其安裝條件。在上面的描述中，電力存儲單元1存儲檢測電壓。然而，在上述的結構中，除了存儲檢測電壓的電力之外，電力存儲單元1還可以存儲從電源設備12輸出的用以指定受電設備11的類型的分類電壓的電力，並且能夠將所存儲的電力提供至校正單元19。在開始供電之後，電力存儲單元1也可以存儲從電源設備12提供的電力，以將所存儲的電力供給至校正單元19。在圖5所示的步驟S508中，與檢測電壓的情況相同，當電源設備12輸出分類電壓時，電力存儲單元1可存儲分類電壓並將所存儲的電力供給至校正單元19。這樣，除了在上述示例性實施例中說明的本發明的效果之外，還可以獲得下述的效果。更具體地，當電源設備12使用分類電壓對受電設備11分類時，校正單元19可以校正傳輸線路10中的阻抗不平衡，以允許電源設備12精確並平穩地對受電設備11分類。另外，在圖5所示的步驟S512中，在開始供電之後，電力存儲單元1可以存儲從電源設備12供給的電力並將所存儲的電力輸出至校正單元19。這除了提供在上述示例性實施例中說明的本發明的效果之外，還可以提供下面的效果。更具體地，還可以在開始供電之後校正傳輸線路10中的阻抗不平衡，這樣可以確保電力的穩定供給。因此，可以同時獲得連接性的提高和供電的穩定性二者，而不需要任何特別的完全改變。作為另選方案，供電系統可以被配置為使得一旦開始供電，電源電路5就將電力提供至校正單元19。在這種情況下，也可以實現可檢測性的提高和供電的穩定性二者。在第一示例性實施例中，不平衡檢測單元2被用來檢測傳輸線路10中的阻抗不平衡。在第二示例性實施例中，將說明用於同時執行不平衡狀態的檢測和校正的結構。下面說明根據第二示例性實施例的供電系統的結構。電源設備12和受電設備11 的總體結構與第一示例性實施例中參照圖1A、圖IB和圖2描述的相同，因此不再進行說明。 第二示例性實施例中的電力存儲單元1、接口電路4、電源電路5、RJ_45連接器6、傳輸變壓器7、收發器8和PD電路9也具有第一示例性實施例中描述的相同的結構，因此不再進行說明。參照圖6來說明第二示例性實施例中的校正單元19的結構。圖6所示的電路用作第一示例性實施例中描述的不平衡檢測單元2和不平衡校正單元3 二者。在圖6中，用於對TapN-至-FG電壓進行分壓的電阻器204和205、以及用於對TapP-至-FG電壓進行分壓的電阻器208和209與圖4所示的相同，因此用相同的附圖標記表示。在圖6中，可變電容二極體301和302、電阻器303和304、運算放大器305和306也與第一示例性實施例中描述的部件相同，因此不再進行說明。基準電壓源313連接至運算放大器305和306的非反相輸入端。運算放大器305 和306的反相輸入端分別接收中央抽頭TapP和TapN處的電壓。上述配置的受電設備11的操作流程遵照第一示例性實施例中的圖5的序列圖所示的流程中的步驟。然而，根據第二示例性實施例的供電系統的特徵在於在校正單元19 中，運算放大器201被省略，且TapN被施加到運算放大器306的反相輸入，且TapP被施加到運算放大器305的反相輸入。
下面參照圖6描述第二示例性實施例中的校正單元19的操作。在圖6中，當 TapN-至-FG電壓I增加時，運算放大器306的反相輸入端處的電壓增加。基準電壓源313
向運算放大器306的非反相輸入端施加固定的輸出值Vref。在該實施例中，考慮到電阻器 204、205、208、209、308 和 310 的電阻，向 | TapN-至-FG 電壓 | 和 | TapP-至-FG 電壓 | 均施加共同的最大閾值，且依賴於該共同的最大閾值電壓來設置Vref。這樣，當ITapN-至-FG 電壓I增加時，運算放大器306的輸出電壓減小，導致施加到可變電容二極體302的電壓相應降低。因此，如第一示例性實施例中描述的，可變電容二極體302的電容增加以降低交流電阻並減小中央抽頭TapN的阻抗。結果ITapN-至-Ri電壓|降低。以此方式，執行用於使運算放大器306的輸出電壓隨著I TapN-至-FG電壓|越接近最大閾值而變得越小的反饋操作，從而能夠校正不平衡狀態。當ITapP-至-FG電壓|增加時，運算放大器305的反相輸入端處的電壓增加。基準電壓源3 13向運算放大器305的非反相輸入端施加相同的固定輸出值Vref。這樣，當
TapP-至-FG電壓I增加時，運算放大器305的輸出電壓減少，導致施加到可變電容二極體301的電壓相應減小。由於上述特性，可變電容二極體301的電容增加以降低交流電阻和中央抽頭TapP的阻抗。因此，I TapP-至-Ri電壓I減小。以此方式，執行用於使運算放大器305的輸出電壓隨著I TapP-至-TO電壓I越接近最大閾值Vref而變得越小的反饋操作，從而能夠校正不平衡狀態。上述結構使得能夠簡化校正單元19。另外，在本示例性實施例中，電阻器、運算放大器、基準電壓源以及可變電容二極體用作用於實現校正單元19的功能的設備。然而，其他設備可以實現校正單元19的功能，在這種情況下，本發明的實質未發生改變，並能獲得同樣的效果。與圖4所示的運算放大器305和306類似，圖6所示的運算放大器305和306可以具備電阻器作為反饋電路。反饋電路的存在能夠使運算放大器305和306以更高的穩定性來工作。在本示例性實施例中，如第一示例性實施例那樣，電力存儲單元1除了存儲從檢測電壓獲得的電力之外，還可以存儲從分類電壓獲得的電力和從電源設備12提供的電力， 以將所存儲的電力供給至校正單元19。作為另選方案，供電系統可以被配置為使得一旦開始供電，電源電路5就將電力提供給校正單元19。 在本發明中，除了電阻器和運算放大器之外的設備可以用作用於實現不平衡檢測單元2的功能的設備。在這種情況下，本發明的實質也未發生改變，並能夠實現相同的效^ ο另外，在本發明中，電阻器、運算放大器、基準電壓源以及可變電容二極體之外的設備可以用作用於實現不平衡校正單元3的功能的設備。在這種情況下，本發明的實質也未發生改變，並能夠獲得相同的效果。另外，在本發明中，替代電容可以改變的設備，可以使用電阻值可以改變的單元作為可變阻抗元件。在這種情況下，本發明的實質也未發生改變，並能夠獲得相同的效果。例如，在第一和第二實施例中能夠使用場效應電晶體(FET)替代可變電容二極體301和302。 在這種情況下，相關運算放大器305或者306的輸出電壓被施加到FET的柵(gate)，FET 的漏源溝道(channel)與相關電阻器303或304串聯。進而能由相關運算放大器305或306控制該溝道的電阻。例如，如第二實施例中，能夠控制溝道電阻，使得當ITapN-至-FG 電壓I接近最大閾值時施加在TapN上的負荷增加，且使得當I TapP-至-FG電壓|接近最大閾值時施加在TapP上的負荷增加。作為另選方案，如第一實施例中，能控制溝道電阻， 使得當ITapP-至-FG電壓I I TapN-至-FG電壓|時施加到TapP上的負荷增加。可以在一個半導體基板上提供用於實現電力存儲單元1、不平衡檢測單元2和不平衡校正單元3的功能的全部或者部分設備。這種結構除了提供上面說明的示例性實施例的效果之外，還允許進一步降低電力消耗。另外，電力存儲單元1、不平衡檢測單元2、不平衡校正單元3可以在尺寸上減小。本發明中的不平衡檢測單元2和不平衡校正單元3並不限於第一和第二示例性實施例中描述的結構，可以是任何能夠校正傳輸線路中阻抗不平衡的單元。在圖5的序列圖中，在步驟S505中校正不平衡之後，在步驟S506中對籤名電阻通電。然而，籤名電阻可以在校正不平衡之前被通電。在這種情況下，本發明的實質也未發生改變，並能夠獲得相同的效果。作為供電系統，本發明可以採用IEEE802. 3af標準規定的PoE或者符合比 IEEE802. 3af標準更高級的IEEE802. 3at標準的PoE Plus。在這種情況下，可以將符合PoE 或者PoE Plus的乙太網(註冊商標)線纜用作傳輸線路10。在PoE Plus中，用於受電設備檢測階段的算法相同，因此可以實現與利用PoE獲得的相同的效果。雖然參照示例性實施例說明了本發明，但是應當理解，本發明並不限於所公開的示例性實施例。應當對所附的權利要求的範圍給予最寬的解釋以使其涵蓋所有變型、等同結構和功能。
權利要求
1.一種供電系統，包括 電源設備；以及受電設備，其被配置為經由線路對從所述電源設備接收電力，其中，所述電源設備在經由所述線路對向所述受電設備輸出檢測信號並檢測到由所述受電設備作出的預定響應之後，開始向所述受電設備供電， 其中，所述受電設備包括 存儲單元，其被配置為存儲電力；以及校正單元，其被配置為校正所述線路對中的阻抗不平衡，並且其中，所述存儲單元存儲由從所述電源設備輸出的所述檢測信號獲得的電力，並將所存儲的電力提供至所述校正單元。
2.根據權利要求1所述的供電系統，其中，在所述電源設備開始向所述受電設備供電之前，所述存儲單元存儲由所述檢測信號獲得的電力，並將所存儲的電力提供至所述校正單元，以及在所述電源設備開始向所述受電設備供電之後，所述存儲單元存儲由所述電源設備提供的電力，並將所存儲的電力提供至所述校正單元。
3.根據權利要求1或2所述的供電系統，其中，所述校正單元包括不平衡檢測單元，其被配置為輸出與所述線路對中的一條線路上的電壓和另一條線路上的電壓之間的電壓差相對應的電壓；以及不平衡校正單元，其被配置為執行校正，以使從所述不平衡檢測單元輸出的電壓的值在預定值範圍內。
4.根據權利要求1、2或3所述的供電系統，其中，所述供電系統符合IEEE802.3af標準中規定的PoE，所述線路對是符合PoE的乙太網線纜。
5.根據權利要求1、2或3所述的供電系統，其中，所述供電系統符合IEEE802.3at標準中規定的PoE，所述線路對是符合PoE Plus的乙太網線纜。
6.根據權利要求3所述的供電系統，其中，所述存儲單元、所述不平衡檢測單元以及所述不平衡校正單元形成在一個半導體基板上。
7.一種受電設備，用於在經由線路對來對從電源設備輸出的檢測信號作出預定響應之後，經由所述線路對從所述電源設備接收電力，所述受電設備包括存儲單元，其被配置為存儲電力；以及校正單元，其被配置為校正所述線路對中的阻抗不平衡，其中，所述存儲單元存儲由從所述電源設備輸出的所述檢測信號獲得的電力，並將所存儲的電力提供至所述校正單元。
8.根據權利要求7所述的受電設備，其中，在所述電源設備開始向所述受電設備供電之前，所述存儲單元存儲由所述檢測信號獲得的電力，並將所存儲的電力提供至所述校正單元，以及在所述電源設備開始向所述受電設備供電之後，所述存儲單元存儲從所述電源設備提供的電力，並將所存儲的電力提供至所述校正單元。
9.一種受電設備中的電力接收方法，其中，所述受電設備包括響應單元，其被配置為經由線路對來對從電源設備輸出的檢測信號作出預定響應；存儲單元，其被配置為存儲電力；校正單元，其被配置為校正所述線路對中的阻抗不平衡；以及電力接收單元，其被配置為經由所述線路對從所述電源設備接收電力， 所述電力接收方法包括以下步驟使所述存儲單元存儲由從所述電源設備輸出的所述檢測信號獲得的電力，並將所存儲的電力提供至所述校正單元；以及使所述電力接收單元經由所述線路對從已經檢測到所述預定響應的所述電源設備接收電力。
10.根據權利要求9所述的電力接收方法，該電力接收方法還包括以下步驟在所述受電設備開始從所述電源設備接收電力之前，使所述存儲單元存儲由所述檢測信號獲得的電力，並將所存儲的電力提供至所述校正單元；以及在所述受電設備開始從所述電源設備接收電力之後，使所述存儲單元存儲從所述電源設備提供的電力，並將所存儲的電力提供至所述校正單元。
11.一種與上文參照附圖描述的基本相同的供電系統或受電設備或受電設備中的電力接收方法。
全文摘要
本發明提供一種供電系統、受電設備及電力接收方法。電源設備(12)在向傳輸線路(10)輸出檢測信號並檢測到受電設備(11)與所述傳輸線路連接之後開始供電。所述受電設備包括電力存儲單元(1)，其被配置為存儲由從所述電源設備輸出的檢測信號獲得的電力；以及校正單元(19)，其被配置為校正所述傳輸線路中的阻抗不平衡。所述電力存儲單元將所存儲的電力提供至所述校正單元。
文檔編號H04L12/10GK102164039SQ20111003894
公開日2011年8月24日 申請日期2011年2月15日 優先權日2010年2月15日
發明者水谷孝一 申請人:佳能株式會社