JP6975785B2 - 給電装置 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照

本願は、２０１６年１１月２５日に提出した、出願番号が第２０１６１１０６７０４８．Ｘであり、発明の名称が「ＰＳＥ」である中国特許出願に基づき優先権を主張し、該出願の全ての内容をここに援用する。

ＰｏＥ（Ｐｏｗｅｒ ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ、パワー・オーバー・イーサネット）は、ローカルエリアネットワークに基づく給電システム（ＰｏＬ、Ｐｏｗｅｒ ｏｖｅｒ ＬＡＮ）又はアクティブイーサネット（Ａｃｔｉｖｅ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）とも称される。ＰｏＥとは、イーサネットＣａｔ．５配線インフラストラクチャに何ら変更を加えなくても、いくつかのＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ、インターネットプロトコル）に基づく端末装置、例えばＩＰ電話機、無線ローカルエリアネットワークアクセスポイントＡＰ、ネットワークカメラ等にデータ信号を伝送しつつ、このような端末装置に直流電力を供給できる技術を意味する。ＰｏＥ技術は構造化された配線の安全性を確保しつつ、ネットワークの通常動作を確保し、コストを最大限に削減することができる。

図１は本願の例示的な一実施例のＰＳＥの構造模式図である。 図２は本願の例示的な一実施例のＰＳＥの他の構造模式図である。 図３は本願の例示的な一実施例のＰＳＥ及びそれに接続されるＰＤの構造模式図である。

以下、本願の実施例の図面を参照しながら、本願の実施例に係る技術案を明確且つ完全に説明する。無論、説明される実施例はただ本願の実施例の一部だけであり、実施例のすべてではない。本願の実施例に基づき、当業者が進歩性のある労働を行わない前提で得られる他の実施例は、いずれも本願の請求範囲に入る。

ＰｏＥシステムはＰＳＥ（Ｐｏｗｅｒ Ｓｏｕｒｃｉｎｇ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ、給電装置）、ＰＤ（Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｖｉｃｅ、受電装置）及びイーサネットケーブルを備える。ＰＳＥは、イーサネットケーブルを介してＰＤに電気エネルギーを輸送し、且つ電力の管理及び統計を行う。ＰＤは、イーサネットケーブルを介してＰＳＥから電気エネルギーを取得し、自身が利用できるように通常の電圧に変換する。

本願の実施例は１本のイーサネットケーブルを介してＰＤに超大電力の電気エネルギーを供給できるＰＳＥを提供する。

図１に示すように、該ＰＳＥは検出・レベル分けユニット１０１と、給電ユニット１０２と、複数のＰＳＥポートからなる第１ポート群１０３と、複数のＰＳＥポートからなる第２ポート群１０４を備える。

第１ポート群１０３はＭ個のＰＳＥポートで構成され、Ｖｐｏｒｔ１＿１、Ｖｐｏｒｔ１＿２、…、Ｖｐｏｒｔ１＿Ｍと記される（ただし、Ｍ≧２）。第１ポート群１０３におけるＭ個のＰＳＥポートは、並列に接続された後に、イーサネットケーブルにおける第１ペアケーブル２０１及び第２ペアケーブル２０２に接続される。具体的に、各ＰＳＥポートは、正電圧及び負電圧をそれぞれ出力するための２つのピンを有する。そのため、上記Ｍ個のＰＳＥポートが並列に接続された後にイーサネットケーブルにおける第１ペアケーブル２０１及び第２ペアケーブル２０２に接続される方式は、該Ｍ個のＰＳＥポートにおける各第１ピンが並列に接続された後に、変圧器によって第１ペアケーブル２０１に接続され、且つ該Ｍ個のＰＳＥポートにおける各第２ピンが並列に接続された後に、変圧器によって第２ペアケーブル２０２に接続されることである。

第２ポート群１０４はＮ個のＰＳＥポートで構成され、Ｖｐｏｒｔ２＿１、Ｖｐｏｒｔ２＿２、…、Ｖｐｏｒｔ２＿Ｎと記される（ただし、Ｎ≧２）。第２ポート群１０４におけるＮ個のＰＳＥポートが並列に接続された後に、イーサネットケーブルにおける第３ペアケーブル２０３及び第４ペアケーブル２０４に接続される。具体的に、各ＰＳＥポートは、正電圧及び負電圧をそれぞれ出力するための２つのピンを有する。そのため、上記Ｎ個のＰＳＥポートが並列に接続された後にイーサネットケーブルにおける第３ペアケーブル２０３及び第４ペアケーブル２０４に接続される方式は、該Ｎ個のＰＳＥポートにおける各第１ピンが並列に接続された後に、変圧器によって第３ペアケーブル２０３に接続され、且つ該Ｎ個のＰＳＥポートにおける各第２ピンが並列に接続された後に、変圧器によって第４ペアケーブル２０４に接続されることである。

ＭとＮが同じであってもよいし、異なってもよい。例えば、ＭとＮがいずれも２である。一例では、第１ペアケーブル２０１がイーサネットケーブルにおける第１、第２のケーブルからなるペアケーブルであってもよく、第２ペアケーブル２０２が第３、第６のケーブルからなるペアケーブルであってもよく、第３ペアケーブル２０３が第４、第５のケーブルからなるペアケーブルであってもよく、第４ペアケーブルが第７、第８のケーブルからなるペアケーブルであってもよい。他の例では、第１ペアケーブル２０１がイーサネットケーブルにおける第４、第５のケーブルからなるペアケーブルであってもよく、第２ペアケーブル２０２が第７、第８のケーブルからなるペアケーブルであってもよく、第３ペアケーブル２０３が第１、第２のケーブルからなるペアケーブルであってもよく、第４ペアケーブル２０４が第３、第６のケーブルからなるペアケーブルであってもよいが、本願ではこれに限定されない。

検出・レベル分けユニット１０１はイーサネットケーブルに接続されるＰＤに対して特徴検出を行うために用いられる。ここで、特徴検出とは、ＰＤに給電する前に、２Ｖ〜１０Ｖの低電圧（説明の便宜上、検出電圧と称される）を出力することにより、ＰＤが関連規格に適合するかどうかを検出することを意味する。

該検出・レベル分けユニット１０１は更に、前記ＰＤが特徴検出に合格した場合、前記ＰＤに対して電力レベル分けを行うために用いられる。特徴検出に合格したと、出力電圧を更に向上させて、ＰＤに対して電力レベル分けを行うことにより、ＰＤに必要な電力の大きさを判断し、その後に電力の調整及び割り当てを行う。例えば、ｃｌａｓｓ０〜４の５つの電力レベルに分けられる。

給電ユニット１０２は、検出・レベル分けユニット１０１がＰＤの特徴検出及び電力レベル分けを完了した場合、第１ペアケーブル２０１及び第２ペアケーブル２０２によってＰＤに給電するように、第１ポート群１０３から動作電圧を出力し、第３ペアケーブル２０３及び第４ペアケーブル２０４によってＰＤに給電するように、第２ポート群１０４から動作電圧を出力するために用いられる。

一例では、給電ユニット１０２は第１ポート群１０３に含まれるＭ個のＰＳＥポートの各第１ピンから正電圧（又は負電圧）を出力し、各第２ピンから負電圧（又は正電圧）を出力することにより、第１ペアケーブル２０１及び第２ペアケーブル２０２によってＰＤに動作電圧を出力することを実現する。給電ユニット１０２は第２ポート群１０４に含まれるＮ個のＰＳＥポートの各第１ピンから正電圧（又は負電圧）を出力し、各第２ピンから負電圧（又は正電圧）を出力することにより、第３ペアケーブル２０３及び第４ペアケーブル２０４によってＰＤに動作電圧を出力することを実現する。例えば、一般的に、動作電圧が５０Ｖ〜５７Ｖである。

以上により、ＰＳＥが２つのポート群を備え、各ポート群が複数のＰＳＥポートで構成され、各ポート群におけるＰＳＥポートが並列に接続された後にイーサネットケーブルのうちの２対のケーブルによってＰＤに給電する。一例では、単一のＰＳＥポートの最小出力電力が３０Ｗ（ワット）であるため、ＰＳＥが少なくとも４つのＰＳＥポートから出力する電圧を１本のイーサネットケーブルによってＰＤに伝送することで、ＰＤに最小１２０Ｗの電力を供給することができる。超大電力が必要な給電装置について、このような給電装置に接続可能な接続装置の数を大幅に増加させる。例えば、ＷＬＡＮネットワークにおける超薄型ホストに接続可能な超薄型スレーブの数を増加させることができる。

ＰＤに対する特徴検出を実現するために、検出・レベル分けユニット１０１は該第１ポート群から第１検出電圧を出力し、該第１検出電圧の範囲が２Ｖ〜１０Ｖであり、同時に、該ポート群における第１電流を取得し、取得された第１電流値に基づき、ＰＤの第１インピーダンス値を取得し、且つ該第２ポート群から第２検出電圧を出力し、該第２検出電圧の範囲が２Ｖ〜１０Ｖであり、同時に、該ポート群における第２電流を取得し、取得された第２電流値に基づき、ＰＤの第２インピーダンス値を取得する。前記第１インピーダンス値及び第２インピーダンス値がそれぞれ所定の特徴インピーダンス範囲（Ａｃｃｅｐｔ Ｓｉｇｎａｔｕｒｅ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）内にある場合、ＰＤが特徴検出に合格したと決定し、そのうち、該特徴インピーダンス範囲は、該ポート群に含まれる各ＰＳＥポートが並列に接続された後の内部抵抗に関連する。

各ポート群が複数のＰＳＥポートで構成されるため、これらのＰＳＥポートが並列に接続された後、ポートの内部抵抗が相応的に減少する。従って、回路における総抵抗値（ＰＳＥポートの内部抵抗とＰＤのインピーダンス値との和）が変化しないように、ＰＤのインピーダンス値を増加する必要がある。一例では、特徴インピーダンス範囲における下限値及び上限値を相応的に増加させる必要がある。例えば、ポート群が２つのＰＳＥポートで構成されるとき、計算によって、該特徴インピーダンス範囲が３７Ｋ〜４２Ｋオームである。

また、実際の超大電力の給電需要を満たすために、各ＰＳＥポートの最小出力電力を３５Ｗまたはそれ以上に高める。この場合に、ＰＳＥが少なくとも４つのＰＳＥポートから出力した電圧を１本のイーサネットケーブルを介してＰＤに伝送することにより、ＰＳＥの最小出力電力を更に１４０Ｗ以上に高めることができる。

一例では、ＰＳＥチップを用いて上記ＰＳＥを実現してもよい。異なる型番のＰＳＥチップが異なる数のＰＳＥポートを有し得る。２つのＰＳＥポートを有するＰＳＥチップもあるし、４つ又は８つのＰＳＥポートを有するＰＳＥチップもある。そのため、ＰＳＥチップにおけるＰＳＥポートの数が４より小さいと、２つ以上のＰＳＥチップを利用して上記ＰＳＥを実現する必要がある一方、ＰＳＥチップにおけるＰＳＥポートの数が４以上であると、１つのＰＳＥチップを利用すればよい。

図２に示すように、本願の実施例のＰＳＥは更にレジスタユニット１０５を備えてもよい。

レジスタユニット１０５に予め設定された過負荷保護電力値を保存している。この場合に、給電ユニット１０２は更に、ＰＤの現在の電力がレジスタユニット１０５に保存される過負荷保護電力値を超えると検出した際に、第１ポート群１０３及び第２ポート群１０４から動作電圧を出力することを停止することにより、ＰＤの電源をオフにし、自身の安全を確保するために用いられる。

レジスタユニット１０５に、電力レベル分けに関する構成情報を更に保存している。該構成情報は、電力レベルをｃｌａｓｓ０〜ｃｌａｓｓ５という６つのレベルに分けることと、ｃｌａｓｓ５に対応するＰＳＥ最小出力電力が（Ｍ＋Ｎ）＊Ｂワットであることとを含み、ただし、Ｍが前記第１ポート群におけるＰＳＥポートの数を示し、Ｎが前記第２ポート群におけるＰＳＥポートの数を示し、ＢがＰＳＥポートの最小出力電力を示す。この場合に、検出・レベル分けユニット１０１は、具体的に、レジスタユニット１０５に保存される電力レベル分けに関する構成情報に基づいてＰＤに対して電力レベル分けを行うために用いられる。

具体的に、本願の実施例における電力レベル及びそれに対応するＰＳＥ最小出力電力を表１に示した。

表１から分かるように、ｃｌａｓｓ５に対応するＰＳＥ最小出力電力が（Ｍ＋Ｎ）＊Ｂワットである。Ｍ＝２、Ｎ＝２、Ｂ＝３０となる時に、ｃｌａｓｓ５に対応するＰＳＥ最小出力電力が１２０ワットである。一例では、利用されるＰＳＥチップに上記ｃｌａｓｓ５を保存しないと、該ＰＳＥチップのレジスタにｃｌａｓｓ５及びそれに対応するＰＳＥ最小出力電力を追加する必要がある。

また、一例では、上記検出・レベル分けユニット１０１がＰＤに対して電力レベル分けを行わなくてもよいが、検出・レベル分けユニット１０１によるＰＤの特徴検出に合格した後に給電ユニット１０２がＰＤに直接に給電してもよい。一例では、使用されるＰＳＥチップに、ＰＤに対して電力レベル分けを行わないことを予め設定した場合、該ＰＳＥチップにおけるレジスタに保存される電力レベルに関する関連構成情報を取り消す（又は無効に設定する）必要がある。例えば、各ｃｌａｓｓに対応する電力閾値等を取り消し、更に電力レベルエラーの検出、又は電力レベル分けエラーに対する警報を停止する。つまり、電力レベル分けエラーを検出せずに、又は電力レベル分けエラーに対する警報を行わない。

以下、上記ＰＳＥが１つのＰＳＥチップであり、該ＰＳＥチップが４つのＰＳＥポートであるＶｐｏｒｔ１＿１、Ｖｐｏｒｔ１＿２、Ｖｐｏｒｔ２＿１、Ｖｐｏｒｔ２＿２を有することを例として、本願の実施例のＰＳＥの給電原理を説明する。図３に示すように、Ｖｐｏｒｔ１＿１における１つのピン及びＶｐｏｒｔ１＿２における１つのピンが並列に接続された後に変圧器によってイーサネットケーブルにおける第１ペアケーブル及び第２ペアケーブルに接続され、Ｖｐｏｒｔ１＿１における他のピン及びＶｐｏｒｔ１＿２における他のピンが並列に接続された後に変圧器によって該イーサネットケーブルにおける第３ペアケーブル及び第６ペアケーブルに接続され、Ｖｐｏｒｔ２＿１における１つのピン及びＶｐｏｒｔ２＿２における１つのピンが並列に接続された後に変圧器によって該イーサネットケーブルにおける第４ペアケーブル及び第５ペアケーブルに接続され、Ｖｐｏｒｔ２＿１における他のピン及びＶｐｏｒｔ２＿２における他のピンが並列に接続された後に変圧器によって該イーサネットケーブルにおける第７ペアケーブル及び第８ペアケーブルに接続される。

該イーサネットケーブルに接続されるＰＤは２つ以上のＰＤチップを備えてもよい。図３において２つのみのＰＤチップを例として説明するが、図３から分かるように、ＰＤチップ３＿１が変圧器によって該イーサネットケーブルにおける第１、第２ペアケーブル及び第３、第６ペアケーブルに接続され、ＰＤチップ３＿２が変圧器によって該イーサネットケーブルにおける第４、第５ペアケーブル及び第７、第８ペアケーブルに接続される。ＰＤが３つ以上のＰＤチップを有する場合、２つ以上のチップが並列に接続された後に第１、第２ペアケーブル及び第３、第６ペアケーブルに接続され、又は２つ以上のチップが並列に接続された後に第４、第５ペアケーブル及び第７、第８ペアケーブルに接続されてもよい。

図３に示すＰＳＥの給電原理は以下のとおりである。

ＰＳＥチップは、ＰＳＥポートＶｐｏｒｔ１＿１及びＶｐｏｒｔ１＿２から検出電圧を出力することにより、ＰＤチップ３＿１に対して特徴検出を行い、且つＰＳＥポートＶｐｏｒｔ２＿１及びＶｐｏｒｔ２＿２から検出電圧を出力することにより、ＰＤチップ３＿２に対して特徴検出を行う。

ＰＤチップ３＿１が特徴検出に合格した場合、ＰＳＥチップがＰＤチップ３＿１に対して電力レベル分けを行い、且つＰＤチップ３＿２が特徴検出に合格した場合、ＰＳＥチップがＰＤチップ３＿２に対して電力レベル分けを行う。

ＰＤチップ３＿１の電力レベル分けを完了した場合、ＰＤチップ３＿１に給電するように、ＰＳＥチップがＰＳＥポートＶｐｏｒｔ１＿１及びＶｐｏｒｔ１＿２から動作電圧を出力し、且つ、ＰＤチップ３＿２の電力レベル分けを完了した場合、ＰＤチップ３＿２に給電するように、ＰＳＥチップがＰＳＥポートＶｐｏｒｔ２＿１及びＶｐｏｒｔ２＿２から動作電圧を出力する。

或いは、上記給電原理では、ＰＳＥチップは先にＰＤチップ３＿１に対する特徴検出、電力レベル分け及び給電を行い、その後に上記の特徴検出及び電力レベル分けの結果を直接に利用して、ＰＤチップ３＿２に給電してもよい。

装置の実施例について、基本的に方法の実施例に対応するため、関連する部分が方法の実施例の説明の一部を参照すればよい。以上に説明される装置の実施例は例示的なものに過ぎず、そのうち、分離的な部材として説明される前記ユニットは物理的に分離してもよいし、物理的に分離しなくてもよく、ユニットとして表示される部材は物理ユニットであってもよいし、物理ユニットでなくてもよい。つまり、一箇所に位置してもよいし、複数のネットワークユニットに分散されてもよい。本実施例の技術案の目的を実現するために、実際のユーズに応じてその一部又は全部のモジュールを選択してもよい。当業者が進歩性のある労働を必要とせずに、理解し実施することができる。

本明細書において、「第１」及び「第２」等のような関係用語は１つの実体又は操作を他の実体又は操作と区別するためにのみ使用されるものであり、これらの実体又は操作の間にこのような実際の関係又は順序が存在することを必ずしも要求又は暗示するわけではない。用語「備える」、「含む」又はいかなる他の変形は非排他的包含を含むことを目的とし、これにより一連の要素を備えるプロセス、方法、物品又は装置はそれらの要素を備えるだけでなく、明確に列挙しない他の要素、又はこのようなプロセス、方法、物品又は装置に固有される要素も備えることを意図している。より多く制限されない場合、「……を備える」という句で制限される要素は、前記要素を備えるプロセス、方法、物品又は装置に他の同じ要素を更に備えることを排除するものではない。

以上は本発明の実施例に係る方法及び装置を詳しく説明した。本明細書では、具体例で本発明の原理及び実施形態を説明したが、以上の実施例の説明は本発明の方法及びその要旨を理解するためのものに過ぎず、また、当業者にとって、本発明の要旨に基づき、具体的な実施形態や適用範囲を変更することができる。要するに、本明細書の内容は本発明を制限するためのものであると理解されるべきではない。

Claims (10)

1. 複数のＰＳＥポートを含む第１ポート群であって、前記第１ポート群におけるＰＳＥポートが並列に接続された後にイーサネットケーブルにおける第１ペアケーブル及び第２ペアケーブルに接続される第１ポート群と、
   複数のＰＳＥポートを含む第２ポート群であって、前記第２ポート群におけるＰＳＥポートが並列に接続された後に前記イーサネットケーブルにおける第３ペアケーブル及び第４ペアケーブルに接続される第２ポート群と、
   前記イーサネットケーブルに接続される受電装置ＰＤに対して特徴検出を行うための検出・レベル分けユニットと、
   前記ＰＤが前記特徴検出に合格した場合、前記第１ポート群から動作電圧を出力することにより、前記第１ペアケーブル及び前記第２ペアケーブルによって前記ＰＤに給電し、前記第２ポート群から動作電圧を出力することにより、前記第３ペアケーブル及び前記第４ペアケーブルによって前記ＰＤに給電するための給電ユニットと、を備え、
   第１ポート群及び第２ポート群における各ＰＳＥポートに、正電圧及び負電圧をそれぞれ出力する２つのピンを有し、
   前記第１ポート群の各ＰＳＥポートにおける正電圧を出力するピンが並列に接続された後に前記第１ペアケーブルに接続され、負電圧を出力するピンが並列に接続された後に前記第２ペアケーブルに接続され、
   前記第２ポート群の各ＰＳＥポートにおける正電圧を出力するピンが並列に接続された後に前記第３ペアケーブルに接続され、負電圧を出力するピンが並列に接続された後に前記第４ペアケーブルに接続される給電装置ＰＳＥ。
2. 前記第１ポート群及び前記第２ポート群がそれぞれ２つのＰＳＥポートで構成される請求項１に記載のＰＳＥ。
3. 前記検出・レベル分けユニットは、具体的に、
   前記第１ポート群から第１検出電圧を出力し、該第１ポート群における第１電流を取得し、取得された第１電流値に基づき、前記ＰＤの第１インピーダンス値を取得し、
   前記第２ポート群から第２検出電圧を出力し、該第２ポート群における第２電流を取得し、取得された第２電流値に基づき、前記ＰＤの第２インピーダンス値を取得し、
   前記第１インピーダンス値及び前記第２インピーダンス値がそれぞれ所定の特徴インピーダンス範囲内にある場合、前記ＰＤが特徴検出に合格したと決定するために用いられる請求項１に記載のＰＳＥ。
4. 前記特徴インピーダンス範囲が３７Ｋ〜４２Ｋオームである請求項３に記載のＰＳＥ。
5. 第１ポート群及び第２ポート群における各ＰＳＥポートの最小出力電力が３０Ｗ以上である請求項１に記載のＰＳＥ。
6. 前記ＰＳＥは更にレジスタユニットを備え、
   前記レジスタユニットに予め設定された過負荷保護電力値を保存しており、
   前記給電ユニットは更に、前記ＰＤの現在の電力が前記レジスタユニットに保存される過負荷保護電力値を超えると検出した場合、前記第１ポート群及び前記第２ポート群から動作電圧を出力することを停止するために用いられる請求項１に記載のＰＳＥ。
7. 前記検出・レベル分けユニットは更に前記ＰＤに対して電力レベル分けを行うために用いられる請求項１に記載のＰＳＥ。
8. 前記ＰＳＥは更にレジスタユニットを備え、
   前記レジスタユニットに電力レベル分けに関する構成情報を保存しており、前記構成情報に電力レベルｃｌａｓｓ０〜ｃｌａｓｓ５を含み、ｃｌａｓｓ５に対応するＰＳＥ最小出力電力が（Ｍ＋Ｎ）＊Ｂワットであり、Ｍが前記第１ポート群におけるＰＳＥポートの数を示し、Ｎが前記第２ポート群におけるＰＳＥポートの数を示し、ＢがＰＳＥポートの最小出力電力を示し、
   前記検出・レベル分けユニットは具体的に、前記レジスタユニットに保存される前記電力レベル分けに関する構成情報に基づき前記ＰＤに対して電力レベル分けを行うために用いられる請求項７に記載のＰＳＥ。
9. 前記ＰＳＥは少なくとも１つのＰＳＥチップを備える請求項１に記載のＰＳＥ。
10. 前記ＰＤに２つ以上のＰＤチップを含み、前記２つ以上のＰＤチップのうちの少なくとも１つのＰＤチップが前記第１ペアケーブル及び前記第２ペアケーブルに接続され、残りのＰＤチップが前記第３ペアケーブル及び前記第４ペアケーブルに接続される請求項１に記載のＰＳＥ。

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