TWI667898B - 乙太網路供電遞送方法及系統 - Google Patents

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Abstract

本發明提供了可獲得較佳能源效率以及降低溫室氣體產生之一乙太網路供電系統和方法。上述乙太網路供電系統包括電力供應裝置、乙太網路纜線以及一受電裝置。當一負載未出現在乙太網路纜線時，電力供應裝置之一饋電器進入一睡眠狀態，因而解省了電力且增加了效率。當饋電器電性連接至一負載，例如受電裝置，在饋電器之一電路啟動電力至一數位控制邏輯，並提供電力至乙太網路電纜中之一感應導體，因而能夠達到高效率之電力傳輸。

Description

乙太網路供電遞送方法及系統
本說明書主要係有關於在乙太網路中傳送電力之技術。
為了解決在特定區域提供交流電之問題，發展出一種在乙太網路中提供直流電力之方法。然而，乙太網路供電(Power over Ethernet，PoE)系統有時會遭受電路傳送無效率、需要額外介面電路以在長距離之纜線中延伸直流供電等問題，以及會產生不想要的溫室氣體，不想要的溫室氣體可視為低供電能量使用效率(low-power supply energy use efficiency)所產生之副產物。
不同方面之揭露內容將在以下申請專利範圍和實施例中會作更詳細之說明。
大體來說，相對於現行之乙太網路供電系統，在本發明一些實施例中所提出之技術，能夠降低電力消耗以及使得能源效率可獲得大量的改善。舉例來說，根據本發明之一實施例提供了一種乙太網路供電裝置。上述乙太網路供電裝置包括了複數端子、一控制器以及一電源閘。上述複數端子在一第 一模式時，電性連接至之一受電裝置，以及在第二模式時，和上述受電裝置之電性連接會被斷開。上述複數端子包括至少一第一端子，用以提供一第一電壓給上述受電裝置以及一第二端子。上述控制器根據在上述第一模式時經由上述第二端子所接收到來自上述受電裝置之一第一電力信號被啟動。上述控制器在上述第一模式經由上述第二端子提供一回復電壓至上述受電裝置，以及在上述第二模式時關閉。上述電源閘，電性連接至上述第二端子以及上述控制器。上述電源閘在上述第一模式經由上述第二端子接收到來自上述受電裝置之上述第一電力信號時，啟動上述控制器。上述電源閘在上述第二模式時關閉。
在另一方面，本揭露更描述一種乙太網路供電系統。上述乙太網路供電系統包括一電力供應器、一乙太網路纜線系統以及乙太網路饋電器。上述電力供應器提供複數電壓輸出。上述乙太網路纜線系統包括複數端子，上述複數端子在一第一模式時，電性連接至之一受電裝置；以及在第二模式時，和上述受電裝置之電性連接被斷開。上述複數端子包括至少一第一端子，用以從上述電力供應器提供一第一電壓給上述受電裝置以及一第二端子。上述乙太網路饋電器包括一控制器以及一電源閘。上述控制器在上述第一模式經由上述第二端子接收到來自上述受電裝置之一第一電力信號時啟動，且在上述第一模式經由上述第二端子提供一回復電壓至上述受電裝置。上述控制器在上述第二模式時關閉。上述電源閘電性連接至上述第二端子以及上述控制器。上述電源閘在上述第一模式經由上述第二端子接收到來自上述受電裝置之上述第一電力信號時，啟 動上述控制器。在上述電源閘在上述第二模式時關閉。
在一些實施例中可包括一或多以下描述之技術特徵。
舉例來說，在一些實施例中，乙太網路供電裝置或系統之電力供應器，提供一第二電壓和一第三電壓至上述電源閘，以及在上述第一模式時，經由上述第一端子和上述第二端子提供上述第一電壓給上述受電裝置。
在一些實施例中，乙太網路供電裝置或系統包括一旁路開關、一驅動開關以及一第三開關。上述旁路開關電性連接至上述第一端子和上述第二端子間。上述旁路開關在上述第一模式操作在一關閉狀態，以及在上述第二模式操作在一打開狀態。上述旁路開關在上述關閉狀態時提供來自一電力供應器之電流給上述第一端子和上述第二端子。上述驅動開關電性連接至上述控制器和上述旁路開關間。上述驅動開關在上述第一模式被上述控制器啟動時，操作在一關閉狀態，以及在上述第二模式操作在一打開狀態。上述第三開關耦接至上述複數端子以及上述控制器。上述第三開關在上述第二模式時操作在一打開模式，以及在上述第一模式時操作在一關閉模式，以連接至上述受電裝置至一電流監控電路。
在一些實施例中，上述控制器包括一數位電源管理控制器；以及上述複數端子在從上述電力供應器至上述受電裝置延伸之一乙太網路纜線中包括至少八個端子。
在一些實施例中，上述電力供應器用以接收一交流輸入，以及提供包括上述第一電壓、第二電壓以及第三電壓之至少三直流輸出。上述第二電壓小於上述第一電壓；以及上 述第三電壓小於上述第二電壓且小於上述第一電壓。
在一些實施例中，上述第一電壓係具有電壓值落在電壓範圍40V到60V之一電壓，上述第二電壓具有電壓值落在電壓範圍6V到25V之一電壓，以及上述第三電壓具有電壓值落在電壓範圍3V到10V之一電壓。
在一些實施例中，在上述第一模式時，經過上述複數端子以及上述受電裝置之傳導路徑係一封閉迴路路徑。在上述第二模式時，經過上述複數端子以及上述受電裝置之傳導路徑係一開放迴路路徑。
在一些實施例中，上述乙太網路供電裝置或上述乙太網路饋電器在上述第一模式所消耗之電力以及上述乙太網路供電裝置或上述乙太網路饋電器在上述第二模式所消耗之電力之一比值至少為10。
在一些實施例中，上述旁路開關包括一p-通道場效電晶體或一雙極性接面電晶體。上述驅動開關包括一p-通道場效電晶體或一雙極性接面電晶體。上述第三開關包括一n-通道金氧半場效電晶體。上述受電裝置包括一乙太網路供電分配器。
在一些實施例中，揭露了一種方法。上述方法之步驟包括，直接連接一乙太網路纜線之一第一端子以及一第二端子至一受電裝置；經由上述第一端子提供一第一電壓至上述受電裝置；經由上述第二端子從上述受電裝置接收一電力信號；根據經由上述第二端子從上述受電裝置接收上述電力信號，啟動一電源閘以及一控制器；經由上述第二端子提供一回復電壓至上述受電裝置；斷開上述乙太網路纜線和上述受電裝置之連 接；以及當斷開上述乙太網路纜線和上述受電裝置之連接，關閉上述電源閘以及上述控制器。
在一些實施例中，所述之方法，當上述受電裝置連接至上述乙太網路電纜時所消耗之電力以及當上述受電裝置未連接至上述乙太網路電纜時所所消耗之電力之一比值至少為10。
上述提及的實施以外的實施例包括對應的系統、裝置、電腦、非暫態電腦可讀取儲存裝置，及/或電腦程式。
底下之附圖和說明書內容中將會對一或多實施例有更詳細之說明。從說明書內容、附圖以及申請專利範圍中將可明顯瞭解本發明之其他技術特徵和優點。
100‧‧‧乙太網路供電系統
110‧‧‧供電裝置
114‧‧‧電力供應器
118‧‧‧乙太網路饋電器
120‧‧‧乙太網路電纜系統
130‧‧‧受電裝置
AC_high‧‧‧高電壓交流信號
AC_low‧‧‧低電壓交流信號
DC‧‧‧直流信號
P1~P8‧‧‧端子
Q1‧‧‧開關
Q2‧‧‧旁路開關
Q3‧‧‧驅動開關
R1‧‧‧電流感應電阻
R2、R3‧‧‧電阻
U1‧‧‧電源閘
U2‧‧‧微控制器
V1‧‧‧高電壓直流信號
V2‧‧‧中間電壓直流信號
V3‧‧‧低電壓直流信號
第1圖係顯示根據本發明之一實施例所述之乙太網路供電系統之示意圖。
第2圖係顯示根據本發明之一實施例所述之在乙太網路供電系統中電力供應器之示意圖。
第3圖係顯示根據本發明之一實施例所述之在乙太網路供電系統之乙太網路饋電器之示意圖。
第4圖係顯示根據本發明之一實施例所述電感在受電裝置在乙太網路供電系統之配置之示意圖。
第5圖係顯示根據本發明之一實施例所述之在乙太網路供電系統之狀態圖。
在目前技術中，乙太網路供電(Power over Ethernt，PoE)系統可用以通過乙太網路之纜線遠距離(例如：100公尺)提供電力或資料。電機電子工程師學會(Institute of Electrical Electronics Enginners，IEEE)802.3乙太網路供電標準中已發展出標準化在電力網路中乙太網路供電系統的應用。然而，如上所述，乙太網路供電系統會遭受無效率之電力傳輸，以及產生不想要之溫室氣體。底下所揭露之實施例中將提出了這些缺點，並且描述了具有一乙太網路饋電器(Ethernet injector)之一乙太網路供電系統，此乙太網路供電系統可提供改良之能源效率(power efficiency)和電力傳輸給受電裝置。
第1圖係顯示根據本發明之一實施例所述之乙太網路供電系統100之示意圖。乙太網路供電系統100包括一供電裝置(power supply equipment，PSE)110、一乙太網路纜線系統(Ethernet Cable Syetem)120，以及一受電裝置(powered device，PD)130。
乙太網路供電系統100可應用於一電力網路以提供電力至一遠端受電裝置130。受電裝置130可係網路電話(Voice over Internet Protocol，VoIP)、分配器(splitter)、網路攝影機(IP camera)、無線存取點(wireless access point)以及網路路由器(network router)，但本發明不以此為限。一般而言，受電裝置130可係指在能夠藉由乙太網路纜線系統120接收資料和電力之電力網路上的任何適合之電子裝置。受電裝置130可係表示在乙太網路纜線系統120上之負載。在一些實施例中，受電裝置130可耦接至其他電子裝置(例如：相機和網 路存取點)以傳送資料或電力至其他電子裝置或從其他電子裝置接收資料或電力。受電裝置130可分布在電力網路上不同的點。
電力網路可包括一或多以乙太網路為基礎之網路，上述以乙太網路為基礎之網路包括應用例如：全球互通微波存取(Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMAX)和無線網路技術(Wireless Fidelity，Wi-Fi)之一或多種網路技術之有線或無線網路，例如：一區域網路(local area network，LAN)、一廣域網路(wide area network，WAN)。
供電裝置110包括一電力供應器114以及一乙太網路饋電器118。供電裝置110可應用在電力網路中不同且適當之位置。在一些實施例中，供電裝置110可應用在一中端跨接裝置(midspan location)間，舉例來說，一交換器(switch)/集線器(hub)(例如：一資料終端裝置或中繼器)以及電力網路之一終端站(end station)。在一些實施例中，供電裝置110可應用在末端跨接裝置(endspan location)，舉例來說，電力網路之一交換器/集線器。
如同底下所談論之內容，供電裝置110可偵測受電裝置130何時連接或未連接至乙太網路纜線系統120。在一些實施例中，供電裝置110可判斷和受電裝置130連接之類型，以及判斷應該提供給受電裝置130之電量。根據此判斷，供電裝置110可調整提供給受電裝置之電力。此判斷將允許供電裝置110可通過不同類型之纜線供電給不同受電裝置130。供電裝置110亦可監控提供給受電裝置130之電量，且如有需 要，可調整提供之電力。
在供電裝置110之電力供應器114提供一或多直流電壓至乙太網路纜線系統120。電力供應器114可包括不同電力電路元件，例如：二極體、電阻、電晶體、電感、導線以及電容之不同適當之組合。舉例來說，在一些實施例中，電力供應器114可包括一交流電轉直流電(AC-to-DC)轉換器，以轉換一交流輸入信號成一或多直流輸出信號。在一些實施例中，電力供應器114可包括一直流電轉直流電(DC-to-DC)單元，以接收一直流輸入信號，以及提供一或多直流輸出信號。
電力供應器114可用以接收或提供不同且適當之電壓。在一些實施例中，電力供應器114可接收一或多交流輸入信號以及一直流輸入信號。輸入電力供應器114之信號可具有不同且適當之電壓值(例如：3.3伏特(V)、3.6V)以及頻率。在一些實施例中，電力供應器114可產生具有不同數值之複數直流電壓。舉例來說，電力供應器114可提供在電壓範圍40V-60V之一第一輸出電壓、在電壓範圍6V-25V之一第二輸出電壓，以及在電壓範圍3V-10V之一第三輸出電壓。
第2圖係顯示根據本發明之一實施例所述之電力供應器114之示意圖。電力供應器114包括接收一高頻交流輸入信號之一反饋變壓器(flyback transformer)。舉例來說，此交流輸入信號具有在29KHZ到500KHZ之範圍內之一頻率。反饋變壓器可產生用來提供作為一或多次級元件(secondary component)之輸入之複數交流輸出信號。次級元件可包括一整流器(rectifier)、一倍頻器(doubler)以及一濾波器(filter)。次級元件 用以執行交流轉直流之電壓轉換。
如第2圖所示，反饋變壓器所產生之一低電壓交流信號AC_low會被提供給一電壓倍頻器以及一整流器。整流器將低電壓交流信號AC_low轉換成一低電壓直流信號。整流器之輸出信號可被過濾，以產生一平滑之低電壓直流信號V3。低電壓直流信號V3可具有在一電壓範圍(例如：3-10V)之一電壓。電壓倍頻器接收反饋變壓器所提供之低電壓交流信號AC_low，以及產生一第二直流信號V2，其中第二直流信號V2之電壓大約是低電壓交流信號AC_low的兩倍。第二直流信號V2具有在一電壓範圍(例如：6-25V)之一中間電壓直流信號輸出。反饋變壓器亦會輸出一高電壓交流信號AC_high，高電壓交流信號AC_high會被整流器接收，並被轉換成一直流信號。高電壓直流信號被過濾以產生一平滑之高電壓直流信號V1。高電壓直流信號V1可具有在一電壓範圍(例如：40-60V)之一電壓。因此，電力供應器114可接收一高頻交流信號，且產生一低電壓直流信號V3、一中間電壓直流信號V2以及一高電壓直流信號V1之三個直流輸出信號。
電力供應器114所提供之電力會被乙太網路饋電器118和乙太網路纜線系統120接收，且可被傳送至受電裝置130。在乙太網路纜線系統120之乙太網路纜線可將電力供應器114連接至包括受電裝置130之複數裝置。舉例來說，複數裝置可包括網路存取點、路由器、乙太網路中繼器以及乙太網路延伸器。在一些實施例中，上述複數裝置至少一些會置於無法或難以提供交流電之位置。
乙太網路纜線系統120可包括不同電力電路元件，例如：開關、電晶體、電容、電阻以及導線之不同適當之組合。此外，不同且適當之類型之乙太網路纜線可被使用。舉例來說，在本發明一些實施例，一種類5(category 5)或種類6(category 6)之纜線可用以將供電裝置110連接至受電裝置130。乙太網路纜線系統120可包括乙太網路纜線網路10BASE-T、100BASE-TX、1000BASE-T、1000BASE-TX以及10GBASE-T之一者或多者，以傳送電力和資料至受電裝置130。
乙太網路纜線系統120可包括將乙太網路纜線系統120電性連接至受電裝置130之複數端子(terminal)。在一些實施例中，乙太網路纜線系統120之一乙太網路纜線可包括8或更多端子。上述端子可成對地被排列。在乙太網路纜線中成對的端子可用以電性連接至受電裝置130，以使得至少一成對的端子可提供電力至受電裝置130。舉例來說，在一些實施例中，兩成對之端子可用以收發供電裝置110和受電裝置130間的電力，而一或多個剩餘的端子可用以收發資料。然而，圖示所示經由端子1-4收發電力，並非用以限制本發明，不同其他適當之端子接線之組合方式都可被使用。舉例來說，在一些實施例中，端子1、2、3和6可用以收發電力，以及在一些實施例中，端子4、5、7和8可用以收發電力。在一些實施例中，為了傳送更多電力給受電裝置130，所有8個端子都可被用來進行電力傳輸。
在一些實施例中，一特定端子對(terminal pair)之一第一端子可提供電力至受電裝置130，且此特定端子對之一 第二端子可接收來自受電裝置130之電力。第二端子對可隨後提供回復電壓(return voltage)至受電裝置130，底下將會有更詳細之描述。提供給受電裝置130之電力可經由從電力供應器114接收高電壓直流信號V1之第一端子對來提供。
在一些實施例中，端子對的兩端子可經由單線(single wire)連接，以進行電力傳輸。在一些實施例中，端子對的兩端子可經由多線連接，以進行電力傳輸。一般來說，乙太網路纜線之端子對可使用不同且適當之方式連接，且可使用不同且適當之材料來製造。
參考第1圖所示，供電裝置110亦包括一乙太網路饋電器118，關於此之一實施例將顯示於第3圖。乙太網路饋電器118可包括一電源閘(power gate)U1、一微控制器U2、一開關Q1、一旁路開關(bypass switch)Q2、一驅動開關(driver switch)Q3以及電流監控電路(current monitoring circuitry)等其他裝置。
乙太網路饋電器118調整提供給乙太網路纜線系統120之直流電壓，以提供電力給受電裝置130。當一受電裝置130連接至乙太網路纜線系統120，乙太網路饋電器118可偵測乙太網路纜線系統120之負載和乙太網路纜線系統120之電流-電壓特性之改變，以判斷是否已連接受電裝置130。在一些實施例中，根據偵測之電流-電壓特性，乙太網路饋電器118可將受電裝置130分類至不同電力級別(power class)之一者。舉例來說，若和受電裝置130相關之電流-電壓特性低於一特定電力臨界值，受電裝置130可被分類置一特定級別(例如： 級別1)之受電裝置。在一些實施例中，若與連接之受電裝置130相關之電流-電壓特性高於一特定電力臨界值，受電裝置130可被分類置一特定級別(例如：級別4)之受電裝置。以此類推，乙太網路饋電器118可先偵測和受電裝置130之連接，然後再對受電裝置130進行分類，以決定受電裝置130相關之電力特性。
乙太網路饋電器118包括電性連接至微控制器U2之一電源閘U1、旁路開關Q2、乙太網路纜線以及電力供應器114。電源閘U1可包括複數適當的電力電路元件，例如：電阻、電晶體等元件之不同且適當之組合。舉例來說，電源閘U1可包括分別用來接收電力供應器114所提供之中間電壓直流信號V2和低電壓直流信號V3之一p型場效電晶體(p-type Field Effect Transistor，pFET)以及一n型場效電晶體。當供電裝置110和乙太網路纜線系統120連接至受電裝置130時，提供給乙太網路饋電器118之電源閘U1之中間電壓直流信號V2和低電壓直流信號V3可改善供電裝置110之能源使用效率。
當乙太網路纜線系統120中的乙太網路纜線連接至受電裝置130時，電源閘U1可從受電裝置130經由乙太網路纜線中的一特定端子對之一端子(例如：P2)接收一直流電力信號。當如上述接收到來自受電裝置130之直流電力信號，且偵測到和受電裝置130之連接後，電源閘U1產生一信號以啟動微控制器U2。當未接收到來自受電裝置130之直流電力信號，電源閘U1會停止微控制器U2。
微控制器U2亦可從受電裝置130經由乙太網路纜 線中的特定端子對之一端子(例如：P2)接收一直流電力信號。當微控制器U2被接收之直流電力信號啟動後，微控制器U2可啟動驅動開關Q3以及旁路開關Q2，以使得端子P1和P2可提供最大電力傳輸(例如：來自電力供應器114之高電壓直流信號V1)至受電裝置130。
微控制器U2可包括不同且適當之電力電路元件，例如：電阻、電晶體等元件。在一些實施例中，微控制器U2係一Si3462PoE控制器。
當微控制器U2被啟動，微控制器U2亦會產生一信號以啟動開關Q1。當開關Q1啟動後，開關Q1可操作在一關閉狀態(closed state)，且可連接除了特定端子對之外的乙太網路纜線中之一或多端子至一特定的節點，例如：一接地點或電流監控電路。
電流監控電路可包括一電流感應電阻R1或分路電阻(shunt resistor)，以及可測量在開關Q1之汲極-源極電流量之額外的電路。電流監控電路可包括一回授電路，根據測量之電流，可傳送一信號至微控制器U2。若電流監控電路判斷測量之電流超過或少於一期望之標準，電流監控電路可傳送一信號至微控制器U2以調整(例如：增加或減少)提供給受電裝置130之電力，以使得可維持在電流和電力之期望之標準。當開關Q1停止後，開關Q1可操作在一打開狀態(open state)。在開關Q1在打開狀態時，特定的節點(例如：接地點或電流監控電路)和乙太網路纜線之端子之電性連接會被斷開。
開關Q1可應用在不同且適當之裝置。在一些實施 例中，一n型金氧半場效電晶體(metal oxide semiconductor field effect transistor，MOSFET)可應用在開關Q1。然而，其他類型之電晶體和開關亦可被採用。
如同上述，旁路開關Q2可電性連接至乙太網路纜線之一特定端子對之一第一端子和一第二端子。在一些實施例中，旁路開關Q2可包括一p-通道金氧半場效電晶體。然而，其他類型之電晶體和開關，例如：雙極性接面電晶體(bipolar junction transistor，BJT)，亦可被採用。
當乙太網路電纜和受電裝置130之連接被斷開時，旁路開關Q2會操作在一打開狀態。一高電壓直流信號V1會被提供給端子P1，且不會有來自受電裝置130之直流電力信號被電源閘U1和微控制器U2所接收。當乙太網路纜線連接至受電裝置130時，通過端子P1和P2之電壓會共用，且電源閘U1和微控制器U2會被啟動，因而使得旁路開關Q2和驅動開關Q3被啟動。在此時，旁路開關Q2會操作在一關閉狀態。
驅動開關Q3連接至開關Q1、電阻R3、旁路開關Q2、電阻R2以及微控制器U2。當微控制器U2在受電裝置130連接至乙太網路纜線系統120後被啟動時，驅動開關Q3可被啟動。當驅動開關Q3啟動時，驅動開關Q3會操作在一關閉狀態，因而使得旁路開關Q2被啟動。在一些實施例中，驅動開關Q3可包括一n-通道金氧半場效電晶體。然而，其他類型之電晶體和開關，例如：雙極性接面電晶體，亦可被採用。
根據上述所敘述之乙太網路饋電器118之配置，當受電裝置130連接至乙太網路纜線系統120時，電源閘U1、 微控制器U2以及開關Q1、Q2和Q3會被啟動，當受電裝置130和乙太網路纜線系統120之連接被斷開時，電源閘U1、微控制器U2以及開關Q1、Q2和Q3會被停止。由於乙太網路饋電器118中的數個元件被停止，乙太網路供電系統100之電力消耗會減少，在一些實施例中，電力消耗係以十倍或更多倍之倍數來減少。舉例來說，在一些實施例中，當乙太網路纜線連接至受電裝置130時，整體之電力消耗會接近約1000毫瓦(mW)。當乙太網路纜線和受電裝置130之連接被斷開時，整體之電力消耗會少於100毫瓦(mW)左右。當受電裝置130斷開連接時所減少之電力消耗，將使得現行的乙太網路供電系統之能源效率可獲得大量的改善，且產生之溫室氣體亦可因此被減少。
雖然上述係以端子P1-P4來做說明，但本發明不以此為限，若需要傳送更多的電力至受電裝置130，額外的端子，例如：端子P5-P8亦可被用來傳送額外的電力至受電裝置130。
第4圖係顯示端子P1-P8在受電裝置130之配置之示意圖。受電裝置130中之一端子對之每一端子會經由一電感(inductor)連接至端子對之其他端子。舉例來說，端子P1經由一電感連接至端子P2，且端子P3經由一電感連接至端子P4。如第4圖所示，在受電裝置130之端子對間的電感可被耦合，且在端子對間產生一直流耦合電感(DC coupling inductance)。由於和乙太網路纜線系統120連接在端子所產生之電壓，經由耦合電感可被儲存且提供給受電裝置130後續的處理階段，其中受電裝置130可包括任何適當之電子元件。雖然圖示並未顯示， 但應須理解的是，端子P5-P8以及任何額外的端子之配置，可係類似於第4圖所示之端子P1-P4之配置。
乙太網路供電系統之不同的組成已在上述內容提及。關於乙太網路供電系統100之操作模式和狀態之示意圖將在底下說明。
在一操作模式中，受電裝置130連接至乙太網路纜線系統120。尤其是，配置於乙太網路纜線系統120之乙太網路纜線之端子對中的複數端子會連接至受電裝置130之連接埠。
舉例來說，複數端子對之至少一端子對之一第一端子提供電力供應器114所提供之一第一直流電壓至受電裝置130。複數端子對之至少一端子對之一第二端子接收來自受電裝置130之一直流電力信號，此直流電力信號啟動電源匣U1及微控制器U2於乙太網路纜線系統120之乙太網路饋電器118。當微控制器U2啟動時，微控制器U2產生經由至少一端子對之第二端子一施加之回復電壓。複數端子對之至少一端子對之第一和第二端子皆可具有一共用電壓(common voltage)，且可接收來自一節點之電流，其中此節點會接收來自從電力供應器114之高電壓直流信號V1。
當微控制器U2啟動時，微控制器U2亦會啟動用以連接受電裝置130至一特定節點(例如：接地點或電流監控電路)之一開關Q1。電流監控電路會計算流經開關Q1之電流，以及判斷傳送至受電裝置130之電力是否應該被調整。如果需要被調整，一回授信號從電流監控電路傳送至微控制器U2，微控制器U2可調整傳送給受電裝置130之電流和電壓，以調 整傳輸電力。
在另一操作模式中，受電裝置130和乙太網路纜線系統120之連接被斷開。當受電裝置130和乙太網路系統之連接被斷開時，在複數端子對之至少一端子對之第一和第二端子間的旁路開關Q2在一打開狀態，且電源閘U1、微控制器U2以及開關Q1被停止。因此，在一些實施例，乙太網路系統之電力消耗係以十倍或更多倍之倍數被減少。當受電裝置130斷開連接(即沒有負載在乙太網路纜線系統120上)時所減少之電力消耗，將使得相對於現行的乙太網路供電系統之能源效率可獲得大量的改善。
第5圖所示之乙太網路供電系統100之一狀態圖，可用以幫助更加了解乙太網路供電系統100之操作。
在第一狀態(first state)時，供電裝置110和乙太網路纜線系統120與受電裝置130之連接被斷開。一高電壓直流信號V1被提供給端子P1。在端子P2沒有收到來自受電裝置130之電壓，且在端子P2之電壓係可以忽略的。電源閘U1和微控制器U2被停止，或在一關閉狀態(OFF state)。
在第二狀態(second state)時，受電裝置130被連接到乙太網路纜線系統120中的乙太網路纜線之一端。來自受電裝置130之一回復信號經由端子P2被提供，且端子P1和P2共電(electrically common)。
在第三狀態(third state)時，藉由來自受電裝置130所提供之回復信號，以及在端子P2之共用電壓，啟動電源閘U1和微控制器U2。電源閘U1和微控制器U2啟動後，依序啟 動旁路開關Q2以及驅動開關Q3。旁路開關Q2以及驅動開關Q3啟動後，允許最大電力在端子P1和P2上傳送。
在第四狀態(fourth state)時，受電裝置130與供電裝置110和乙太網路纜線系統120之連接被斷開。在第四狀態後，乙太網路供電系統100回到第一狀態，在第一狀態，電源閘U1、微控制器U2以及開關Q2和Q3都被停止。
如前所述之內容可理解的，本發明提供一種經由乙太網路傳送電力之改良的乙太網路供電方法和系統。根據前述之實施例，在一無負載狀態(即沒有連接受電裝置130)之能源效率被改善，在一些實施例中，電力消耗係以至少超過十倍之倍數來減少。在一些實施例中亦可獲得改善之平均之能源效率以及減少電力消耗所產生之其他優點。較佳的能源效率以及減少電力消耗之結合亦提供了降低以乙太網路為基礎的網路系統中溫室氣體的產生以及負面的環境足跡(negative environmental footprint)之益處。
在說明書中所描述之實施例和所有功能性操作和/或動作可被施行，舉例來說，可經由一或多數位電子電路、電腦軟體、韌體或硬體所組合成之包括在說明書所揭露之結構以及其等效之架構來施行。一些實施例可被應用在一或多電腦程式產品，例如：藉由資料處理裝置來執行或控制資料處理設備之操作之編碼在電腦可讀取之媒體之電腦程式指令之一或多模組。電腦可讀取之媒體可係一機器可讀取儲存裝置、一機器可讀取儲存基板、一記憶體裝置、實現機器可讀取傳播信號之物質一組成、或者它們中的一個或多個之組合。此用語「資料 處理設備」包含了用於處理資料之的所有設備、裝置和機器，例如：包括可程式化處理器、一計算機、或多處理器或計算機。除了硬體之外，設備還可以包括為討論中之計算機程式創建執行環境的程式碼，例如：構成處理器韌體、一協議堆疊、一資料庫管理系統、一操作系統、或者它們之一或多個之組合之程式碼。傳送之信號係人為產生之信號，例如：機器產生之電子信號、光信號或者電磁信號，其被用來產生用來傳輸到適當之接收設備之編碼訊息。
儘管本說明書包括多個技術特徵，但是這些技術特徵不應理解為是對本發明或所請求之範圍之限制，而應作最為對於特定實施例之特定技術特徵之描述。在本說明書中在個別的實施例的背景下描述的一些技術特徵亦可以結合一單一實施例來實施。相反地，在單一實施例之背景中所描述的多個技術特徵亦可以個別地在多個實施例中或者以任何適當的子組合來實施。此外，雖然技術特徵可以如上所述在一些組合中起作用，且甚至最為最初之請求，但是在一些情況中可將在所請求的組合的一或多個技術特徵從組合中刪去，並且所請求之組合可以應用在子組合或者子組合之變化。
本領域中具有通常知識可了解乙太網路系統、電機電子工程師學會(IEEE)802.3乙太網路供電標準、供電裝置(例如：饋電器)以及乙太網路供電分配器(例如：受電裝置)之知識，因而可以更加瞭解本發明。關於乙太網路供電系統未具有創新之應用，在本發明中就不再詳細描述。
雖然本發明所描述的動作以特定的順序發生，但 為了達到想要之結果，這些動作並非在所有情況中都需要依此特定的順序或接續之順序來執行，或者並非所有這些動作都須被執行。此外，在上述各實施例中的各種系統組件的分開不應理解為在所有實施例中都需要將這些組件分開，而應被理解為，所述之組件和系統通常可以被一起整合在單一元件或產品，或封裝到多個產品中。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (20)

  1. 一種乙太網路供電裝置，包括：複數端子，在一第一模式時，電性連接至一受電裝置；以及在第二模式時，和上述受電裝置之電性連接被斷開，其中上述複數端子包括至少一第一端子，用以提供一第一電壓給上述受電裝置以及一第二端子；一控制器，當在上述第一模式經由上述第二端子接收到來自上述受電裝置之一第一電力信號時啟動，且用以在上述第一模式經由上述第二端子提供一回復電壓至上述受電裝置，以及在上述第二模式時關閉；以及一電源閘，電性連接至上述第二端子以及上述控制器，上述電源閘用以在上述第一模式經由上述第二端子接收到來自上述受電裝置之上述第一電力信號時，啟動上述控制器，以及在上述第二模式時關閉。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之乙太網路供電裝置，更包括：一電力供應器，提供一第二電壓和一第三電壓至上述電源閘，以及在上述第一模式時，經由上述第一端子和上述第二端子提供上述第一電壓給上述受電裝置。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之乙太網路供電裝置，更包括：一旁路開關，電性連接至上述第一端子和上述第二端子間，上述旁路開關在上述第一模式操作在一關閉狀態，以及在上述第二模式操作在一打開狀態，上述旁路開關在上述關閉狀態時提供來自一電力供應器之電流給上述第一端子和上述第二端子；一驅動開關，電性連接至上述控制器和上述旁路開關間，上述驅動開關在上述第一模式被上述控制器啟動時，操作在一關閉狀態，以及在上述第二模式操作在一打開狀態；以及一第三開關，耦接至上述複數端子以及上述控制器，其中上述第三開關在上述第二模式時操作在一打開模式，以及在上述第一模式時操作在一關閉模式，以連接至上述受電裝置至一電流監控電路。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之乙太網路供電裝置，其中上述控制器包括一數位電源管理控制器；以及上述複數端子在從上述電力供應器至上述受電裝置延伸之一乙太網路纜線中包括至少八個端子。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之乙太網路供電裝置，其中上述電力供應器用以接收一交流輸入，以及提供包括上述第一電壓、第二電壓以及第三電壓之至少三直流輸出；上述第二電壓小於上述第一電壓；以及上述第三電壓小於上述第二電壓且小於上述第一電壓。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之乙太網路供電裝置，其中，上述第一電壓係具有電壓值落在電壓範圍40V到60V之一電壓，上述第二電壓具有電壓值落在電壓範圍6V到25V之一電壓，以及上述第三電壓具有電壓值落在電壓範圍3V到10V之一電壓。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之乙太網路供電裝置，其中在上述第一模式時，經過上述複數端子以及上述受電裝置之傳導路徑係一封閉迴路路徑；以及在上述第二模式時，經過上述複數端子以及上述受電裝置之傳導路徑係一開放迴路路徑。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之乙太網路供電裝置，其中上述乙太網路供電裝置在上述第一模式所消耗之電力以及上述乙太網路供電裝置在上述第二模式所消耗之電力之一比值至少為10。
  9. 如申請專利範圍第3項所述之乙太網路供電裝置，其中上述旁路開關包括一p-通道場效電晶體或一雙極性接面電晶體；上述驅動開關包括一p-通道場效電晶體或一雙極性接面電晶體；上述第三開關包括一n-通道金氧半場效電晶體；以及上述受電裝置包括一乙太網路供電分配器。
  10. 一種乙太網路供電系統，包括：一電力供應器，提供複數電壓輸出；一乙太網路纜線系統，包括複數端子，上述複數端子在一第一模式時，電性連接至之一受電裝置；以及在第二模式時，和上述受電裝置之電性連接被斷開，其中上述複數端子包括至少一第一端子，用以從上述電力供應器提供一第一電壓給上述受電裝置以及一第二端子；以及一乙太網路饋電器，包括：一控制器，當在上述第一模式經由上述第二端子接收到來自上述受電裝置之一第一電力信號時啟動，且用以在上述第一模式經由上述第二端子提供一回復電壓至上述受電裝置，以及在上述第二模式時關閉；以及一電源閘，電性連接至上述第二端子以及上述控制器，上述電源閘用以在上述第一模式經由上述第二端子接收到來自上述受電裝置之上述第一電力信號時，啟動上述控制器，以及在上述第二模式時關閉。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之乙太網路供電系統，其中上述電力供應器提供一第二電壓和一第三電壓至上述電源閘，以及在上述第一模式時，經由上述第一端子和上述第二端子提供上述第一電壓給上述受電裝置。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之乙太網路供電系統，其中上述乙太網路饋電器更包括：一旁路開關，電性連接至上述第一端子和上述第二端子間，上述旁路開關在上述第一模式操作在一關閉狀態，以及在上述第二模式操作在一打開狀態，上述旁路開關在上述關閉狀態時提供來自一電力供應器之電流給上述第一端子和上述第二端子；一驅動開關，電性連接至上述控制器和上述旁路開關間，上述驅動開關在上述第一模式被上述控制器啟動時，操作在一關閉狀態，以及在上述第二模式操作在一打開狀態；以及一第三開關，耦接至上述複數端子以及上述控制器，其中上述第三開關在上述第二模式時操作在一打開模式，以及在上述第一模式時操作在一關閉模式，以連接至上述受電裝置至一電流監控電路。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之乙太網路供電系統，其中上述控制器包括一數位電源管理控制器；以及上述複數端子在從上述電力供應器至上述受電裝置延伸之一乙太網路纜線中包括至少八個端子。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之乙太網路供電系統，其中上述電力供應器用以接收一交流輸入，以及提供包括上述第一電壓、第二電壓以及第三電壓；上述第二電壓小於上述第一電壓；以及上述第三電壓小於上述第二電壓且小於上述第一電壓。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之乙太網路供電系統，其中，上述第一電壓係具有電壓值落在電壓範圍40V到60V之一電壓，上述第二電壓具有電壓值落在電壓範圍6V到25V之一電壓，以及上述第三電壓具有電壓值落在電壓範圍3V到10V之一電壓。
  16. 如申請專利範圍第10項所述之乙太網路供電系統，其中在上述第一模式時，經過上述複數端子以及上述受電裝置之傳導路徑係一封閉迴路路徑；以及在上述第二模式時，經過上述複數端子以及上述受電裝置之傳導路徑係一開放迴路路徑。
  17. 如申請專利範圍第10項所述之乙太網路供電系統，其中上述乙太網路饋電器在上述第一模式所消耗之電力以及上述乙太網路饋電器在上述第二模式所消耗之電力之一比值至少為10。
  18. 如申請專利範圍第12項所述之乙太網路供電系統，其中上述旁路開關包括一p-通道場效電晶體或一雙極性接面電晶體；上述驅動開關包括一p-通道場效電晶體或一雙極性接面電晶體；上述第三開關包括一n-通道金氧半場效電晶體；以及上述受電裝置包括一乙太網路供電分配器。
  19. 一種方法，包括：直接連接一乙太網路纜線之一第一端子以及一第二端子至一受電裝置；經由上述第一端子提供一第一電壓至上述受電裝置；經由上述第二端子從上述受電裝置接收一電力信號；根據經由上述第二端子從上述受電裝置接收上述電力信號，啟動一電源閘以及一控制器；經由上述第二端子提供一回復電壓至上述受電裝置；斷開上述乙太網路纜線和上述受電裝置之連接；以及當斷開上述乙太網路纜線和上述受電裝置之連接，關閉上述電源閘以及上述控制器。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中當上述受電裝置連接至上述乙太網路電纜時所消耗之電力以及當上述受電裝置未連接至上述乙太網路電纜時所所消耗之電力之一比值至少為10。
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