CN101156355A - 在以太网供电***中检测传统用电设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于检测以太网供电(PoE)***中用电设备(PD)的新型***和方法。PD探查电路生成提供给P的检测信号并且确定响应所述检测信号而产生的PD响应信号。根据PD响应信号，控制电路确定检测值，用于识别PD。具体地讲，控制电路断定，如果检测值在第一预定范围内，则PD是满足Po标准的设备，并且断定如果检测值在第一预定范围之外的第二预定范围，则PD是传统的PD设备。

Description

在以太网供电***中检测传统用电设备
本申请要求2005年1月25日提交的名称为“支持高级以太网供电***的***和方法(SYSTEM AND METHOD FOR SUPPORTING ADVANCED POWEROVER ETHERNET SYSTEM)”的美国临时专利申请第60/646,509号的优先权。
技术领域
[0001]本发明涉及一种供电***，更具体地讲，涉及用于检测以太网供电(PoE)***中传统用电设备(PD)的电路和方法。
背景技术
[0002]近年来，以太网已经成为局域网最常用的方法。IEEE802.3组，以太网标准的发起人，已经开发出了该标准的延伸形式，称为IEEE802.3af，定义通过以太网电缆供电。IEEE802.3af标准定义了以太网供电(PoE)***，涉及通过非屏蔽的双绞线将电力从供电设备(PSE)传输到位于链路相对侧的用电设备(PD)。传统上，网络设备例如IP电话，无线LAN接入点，个人电脑和网络摄像头需要两个连接：一个连接到LAN，而另一个连接到供电***。PoE***消除了需要额外的插口和接线，以向网络设备供电。取而代之的是，通过用于数据传输的以太网电缆供电。
[0003]如IEEE802.3af标准所定义的，PSE和PD是非数据实体，允许网络设备使用与用于数据传输同类的电缆供电和获取电力。PSE是在物理连接点电连接到电缆的设备，它向链路供电。PSE通常与以太网开关，路由器，集线器或其它网络交换设备或中跨供电设备相连。PD是获得供电或请求供电的设备。PD可与例如数字IP电话，无线网络接入点，PDA或笔记本电脑系泊部位，手机充电器和HVAC恒温器等设备相连。
[0004]PSE的主要功能是为请求供电的PD搜寻链路，可选地对PD分级，如果探测到PD则向所述链路供电，监控链路上的供电，并且当不再请求和需要时切断电源。PD通过呈现由IEEE802.3af标准所定义的PoE检测信号来参与PD检测程序。PD检测信号具有由PSE测量的电学特征，例如在19-26.5KΩ范围内的信号电阻。
[0005]不过，在IEEE802.3af标准批准之前制造的某些PD没有IEEE802.3af标准检测信号。这些PD被称作传统PD。例如，一些传统PD可具有大电容和至少一个串联二极管作为它们的PoE检测信号。其它的传统PD可使用数据回送作为它的PoE检测信号。所述数据回送涉及不直接用于PD检测的线对之间的较小电容。
[0006]尽管希望向传统的PD供电，但是它们在常规PD检测过程中不会被检测到。因此，需要支持检测传统PD的PD检测方案。
发明内容
[0007]本发明提供了新型的***和方法，用于检测以太网供电(PoE)***中的用电设备(PD)。PD探查电路生成提供给PD的检测信号并确定响应所述检测信号而产生的PD响应信号。根据PD响应信号，控制电路确定检测值用于识别PD。具体地讲，控制电路推断如果检测值在第一预定范围，则PD是满足PoE标准的设备，并且推断如果检测值是在第一预定范围之外的第二预定范围，则PD是传统的PD设备。
[0008]根据本发明的一个方面，所述控制电路可以将检测值和预定阈值作比较，以确定PD是否是传统设备。例如，如果检测值为负或者小于预定阈值，其中所述预定阈值可以小于第一预定范围的最小值，则识别PD为传统设备。
[0009]根据本发明的实施例，所述检测值可包括检测电阻值。控制电路可以确定PD是传统的PD设备，如果检测电阻值为负或者小于阈值电阻值。所述阈值电阻值可以小于IEEE802.3af标准中定义的信号电阻的最小可接受值。
[0010]PD探查电路可以产生第一检测电流，随后是小于第一检测电流的第二检测电流。如果响应第一电流所产生的第一响应电压小于响应第二电流所产生的第二响应电压，则控制电路可检测到传统的PD设备。
[0011]另外，如果第一响应电压大于第二响应电压，但这些电压之间的差值小于预设的阈值，则控制电路可检测到传统的PD设备。
[0012]例如，当由第一响应电压和第二响应电压之间的差值定义的检测电阻值为负或小于预定的阈值电阻值，其可以小于由PoE标准定义的最小信号电阻值，则控制电路可检测到传统设备。
[0013]根据本发明的方法，执行下述步骤来检测PoE***中的PD：
-产生提供给PD的检测信号，以确定PD响应信号，和
-根据PD响应信号，如果检测值在第一预定范围则确定PD是满足PoE标准的设备，和如果检测值在第一范围之外的第二预定范围则确定PD是传统PD设备。
[0014]产生检测信号的步骤可包括产生第一检测信号，随后是具有比第一检测信号更小值的第二检测信号。当由响应第一检测信号所产生的第一响应信号和响应第二检测信号所产生的第二响应信号之间的差值定义的检测电阻值为负或小于阈值电阻值，则检测到传统设备。
[0015]对于本领域的技术人员来说，本发明的其他优点和方面将通过下述详细说明而变得显而易见，其中示出和描述了本发明的实施例，只是通过示出实现本发明的最佳模式。如下文所述，本发明可具有其它和不同的实施例，并且它的若干细节可在不背离本发明精神的前提下在各种不同的方面进行改进。因此，附图和说明应当被认为是描述性的，而非限制性的。
附图说明
[0016]结合下述附图可以最好的理解本发明实施例的下述详细说明，其中特征不必要按照比例绘制，而是以最佳示出相关特征的形式绘制，其中：
图1是示出根据本发明用于检测PD的示例性***的方框图。
图2是检测源的诺顿(Norton)等效电路。
图3是流程图，示出用于控制检测传统PD的***操作的控制算法。
具体实施方式
[0017]本发明将以检测PoE***中传统PD为例进行说明。不过，显而易见，本文描述的构思可用于识别由供电***供电的任何可连接设备。
[0018]图1示出了在PoE***中的本发明的PD检测***10的简化方框图，包括PSE12，和通过链路16可连接到PSE12的PD14，所述链路例如是在IEEE802.3af标准中定义的2-线链路。PD检测***10包括检测源18和控制器20，可安置在PSE12中。
[0019]检测源18可以是强制电流检测源，它产生提供给PD14的检测电流Idet并且确定响应检测电流所产生的电压Vres。控制器20可以是设置在PSE12中的状态机或微控制器。
[0020]图2示出检测源18的诺顿等效电路，它包括电流源22，与电流源22并联连接的源电阻Rsc，和与源电阻Rsc并联连接的电压监控器24。
[0021]在检测PD 14的每次测试中，检测源18产生检测电流Idet，它可对应IEEE802.3af标准中定义的电压范围在2.8V-10V的检测电压Vdet。源电阻Rsc的范围在100Kohm-100Mohm。不同检测测试所产生的检测电流Idet的值之间的最小电流差值对应1V的Vdet电压差。
[0022]电压监控器24确定响应提供给PD14的检测电流Idet所产生的电压Vres。PD14的检测电阻Rdet确定为：
Rdet＝ΔVres/ΔIdet，
其中ΔIdet是不同测试中检测电流之间的差值，而ΔVres是响应各自检测电流所产生的电压之间的差值。
[0023]图3是流程图，示出了由控制器24执行的控制算法，使得PD检测***10能够检测传统PD，其中所述传统PD可以是不具有IEEE802.3af标准所要求的检测信号的PD。例如，一些传统PD可具有大电容和至少一个串联二极管作为它们的PoE检测信号。其它传统PD可使用数据回送作为其PoE检测信号。这种数据回送涉及不直接用于PD检测的线对之间的较小电容。
[0024]PD检测程序开始(步骤102)之后，控制器20请求检测源18生成检测电流I1。例如，可产生240mA的电流。在预设的等待时间例如等于160ms之后，控制检测源18，以使电压监控器24能够测量响应提供给PD14的电流I1所产生的电压V1(步骤104)。
[0025]此后，控制器20请求检测源18生成小于电流I1的检测电流I2。例如，电流I2可以等于180mA。在预设的等待时间例如等于160ms之后，请求电压监控器24测量响应提供给PD14的电流I2而产生的电压V2(步骤106)。
[0026]根据测量的响应电压V1和V2，在步骤108控制器20计算PD14的检测电阻Rdet如下：
Rdet＝(V1-V2)/(I1-I2)，
并确定所计算的检测电阻Rdet是否在IEEE802.3af标准可接受的范围内，例如17KΩ-30KΩ(步骤110)。如果是，控制器20推断PD14是符合IEEE802.3af标准的设备(步骤112)。
[0027]如果所计算的检测电阻Rdet在IEEE802.3af标准可接受的范围之外，则控制器20确定PD14是可由PSE12供电的传统设备。例如，如果PD14是具有大电容(例如大于47μF)和二极管与该电容串联的传统设备，由于对大电容的充电，第二测量的电压V2会大于电压V1。如果电容非常大，则两个测量的电压V1和V2会具有几乎相同的值。这些电压之间的差值会被限制为由串联二极管两端的正向压降导致的补偿电压。
[0028]如果PD14是具有较小电容(例如在1μF-33μF的范围内)和电阻与该电容并联的传统设备，则根据电容的大小，电阻值，所产生的检测电流I1和I2的值，以及电压V1和V2测量之间的时间段，第二测量的电压V2可能大于或可能不大于电压V1。不过，利用由电容充电时电容和并联电阻的组合所产生的补偿电压所导致的电压V1和V2之间的差值，可以识别所连接的PD14是传统设备。
[0029]因此，如果响应小于第一检测电流I1的第二检测电流I2而产生的第二测量电压V2大于第一测量电压V1，则控制器20可断定所连接的PD14是传统设备。
[0030]此外，如果电压V1大于电压V2，控制器20可将这些电压之间的差值与预选的阈值电压作比较，其中所述预选的阈值电压对应响应连续提供的检测电流I1和I2而产生的补偿电压。如果电压V1和V2之间的差小于阈值电压，控制器20可断定所连接的PD14为传统设备。
[0031]根据本发明的实施例，如果步骤108中计算的检测电阻Rdet在IEEE802.3af标准可接受的范围之外，则控制器20将检测电阻与对应预选阈值电压的阈值电阻Rth作比较，以检测可连接至PSE12的传统用电设备(步骤114)。例如，阈值电阻Rth可等于6KΩ。
[0032]如果检测电阻Rdet小于阈值电阻Rth，或为负值(表示电压V2大于电压V1)，则控制器20断定所连接的PD14是可由PSE12供电的传统设备(步骤116)。如果检测电阻Rdet不是负值或不小于阈值电阻Rth，则控制器20确定所连接的设备既不是符合IEEE802.3af标准的PD，也不是可由PSE12供电的传统PD(步骤118)。
[0033]因此，除IEEE802.3af标准可接受的第一检测电阻范围之外，控制器20检查预选的第二检测电阻范围，以检测可连接到PSE12的传统设备。如上所述，第二检测范围可以覆盖，例如，负值的检测电阻或值，小于预定的阈值电阻。如果所连接的PD14的检测电阻Pdet在第二范围内，所连接的PD14被认为是传统设备。结果，PSE12不仅能够检测符合IEEE802.3af标准的用电设备，还可以检测需要供电的传统设备。
[0034]前述说明示出和描述了本发明的方面。此外，本发明只示出和描述了优选的实施例，但如前所述，应当理解，本发明能够用于各种其它的组合，改进，和环境，并且可在本文表述的本发明构思范围内进行修改和改进，与上述教导，和/或相关领域的技术或知识范围相当。
[0035]上文描述的实施例还进一步用于解释实现本发明的最佳模式，并且可使本领域的技术人员通过以该方式或其它实施方式实现本发明，并根据本发明的特殊应用或用途的需要进行各种修改。
[0036]因此，本说明书并非倾向于将本发明限定为本文公开的形式。另外，所附权利要求书应当被理解为包括可替换的实施例。

Claims (19)

1.一种用于向以太网供电(PoE)***中的用电设备(PD)供电的***，包括：
PD探查电路，用于确定为响应提供给PD的检测信号而产生的PD响应信号，和
控制电路，响应根据PD响应信号所确定的检测值，所述控制电路被设置用于确定如果检测值在第一预定范围内，则PD是满足PoE标准的设备；并且确定如果检测值在第一预定范围之外的第二预定范围，则PD是传统的PD设备。
2.根据权利要求1所述的***，其中，所述控制电路被设置通过将检测值与预定的阈值检测值作比较，确定PD是否是传统设备。
3.根据权利要求1所述的***，其中，所述检测值包括检测电阻值，并且所述控制电路被设置以确定如果所述检测电阻值小于预定的阈值电阻值，则PD是传统的PD设备。
4.根据权利要求1所述的***，其中，所述检测值包括检测电阻值，并且所述控制电路被设置以确定如果所述检测电阻值为负值，则PD是传统的PD设备。
5.根据权利要求1所述的***，其中，所述PD探查电路被设置用于产生第一检测电流，随后是小于第一检测电流的第二检测电流。
6.根据权利要求5所述的***，其中，所述控制电路被设置以检测传统的PD设备，如果响应第一电流而产生的第一响应电压小于响应第二电流而产生的第二响应电压。
7.根据权利要求5所述的***，其中，所述控制电路被设置以检测传统的PD设备，如果响应第一电流而产生的第一响应电压大于响应第二电流而产生的第二响应电压，并且第一响应电压和第二响应电压之间的差值小于预定的阈值。
8.根据权利要求5所述的***，其中，所述控制电路被设置以检测传统设备，当由响应第一电流而产生的第一响应电压和响应第二电流而产生的第二响应电压之间的差值定义的检测电阻值小于预定的阈值电阻值。
9.根据权利要求8所述的***，其中，所述预定的阈值电阻值小于由PoE标准定义的最小信号电阻值。
10.一种向以太网供电(PoE)***中的用电设备(PD)供电的方法，包括如下步骤：
产生提供给PD的检测信号，以确定PD响应信号，和
根据PD响应信号，确定如果检测值在第一预定范围，则PD是满足PoE标准的设备；并且确定如果检测值在第一范围之外的第二预定范围，则PD是传统的PD设备。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，产生检测信号的步骤包括产生第一检测信号，随后是比第一检测信号具有更小值的第二检测信号。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，当由响应第一检测信号而产生的第一响应信号与响应第二检测信号而产生的第二响应信号之间的差值定义的检测电阻值小于预定值时，检测到传统设备。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述预定值小于由PoE标准定义的最小信号电阻值。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，当由响应第一检测信号而产生的第一响应信号与响应第二检测信号而产生的第二响应信号之间的差值定义的检测电阻值为负值时，检测到传统设备。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，如果响应第一检测信号而产生的第一响应信号小于响应第二检测信号而产生的第二响应信号，则检测到传统的PD设备。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，如果响应第一检测信号而产生的第一响应信号大于响应第二检测信号而产生的第二响应信号，并且第一响应信号和第二响应信号之间的差值小于预设的阈值，则检测到传统的PD设备。
17.一种以太网供电(PoE)***的供电设备(PSE)，包括：
用电设备(PD)检测源，用于产生提供给PD的第一检测电流，以确定第一响应电压，和用于产生小于第一检测电流的第二检测电流，以确定第二响应电压，和
检测电路，用于确定如果由第一响应电压值减去第二响应电压值的结果定义的检测电阻值小于预定值，而所述预定值小于由IEEE802.3af标准定义的最小信号电阻值，则PD是传统的PD。
18.根据权利要求17所述的PSE，其中，如果检测电阻值是负值，则检测到传统的PD。
19.根据权利要求17所述的PSE，其中，所述检测电路还被设置以检测满足IEEE 802.3af标准要求的PD，如果检测电阻值是在要求的信号电阻范围内。
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