特許 6021234 イーサネット（登録商標）システムを経由した４ワイヤペア電力のための検出スキーム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6021234

(24)【登録日】2016年10月14日

(45)【発行日】2016年11月9日

(54)【発明の名称】イーサネット（登録商標）システムを経由した４ワイヤペア電力のための検出スキーム

(51)【国際特許分類】

   H04L 12/28 20060101AFI20161027BHJP

   G06F 1/26 20060101ALI20161027BHJP

【ＦＩ】

   H04L12/28 200Z

   G06F1/26 F

【請求項の数】20

【外国語出願】

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-15493(P2015-15493)

(22)【出願日】2015年1月29日

(65)【公開番号】特開2015-180046(P2015-180046A)

(43)【公開日】2015年10月8日

【審査請求日】2015年1月29日

(31)【優先権主張番号】14/607,608

(32)【優先日】2015年1月28日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】61/933,707

(32)【優先日】2014年1月30日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】593219551

【氏名又は名称】リニアー テクノロジー コーポレイション

【氏名又は名称原語表記】Ｌｉｎｅａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ

(74)【代理人】

【識別番号】100078282

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 秀策

(74)【代理人】

【識別番号】100113413

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 夏樹

(72)【発明者】

【氏名】マイケル ポール

(72)【発明者】

【氏名】ジェフリー ヒース

(72)【発明者】

【氏名】デイビッド ドゥウェリー

(72)【発明者】

【氏名】ヒース スチュワート

【審査官】 衣鳩 文彦

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０３２７５５８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／００２５４５２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２８３１１８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２００８−５２９４６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｌ １２／２８

Ｇ０６Ｆ １／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

イーサネット（登録商標）ケーブルにおける４つのワイヤペアを介して電力を供給するためのＰｏＥ（Ｐｏｗｅｒ Ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））システムであって、
イーサネット（登録商標）ワイヤを経由してデータおよび電圧を提供するＰＳＥ（Ｐｏｗｅｒ Ｓｏｕｒｃｉｎｇ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）であって、前記ＰＳＥは、前記イーサネット（登録商標）ワイヤ上での伝送のためのＰｏＥ電圧を生成するための電圧源を有し、前記イーサネット（登録商標）ワイヤは、４つのペアのワイヤを含む、ＰＳＥと、
前記データおよび電圧を受け取るための、少なくとも前記イーサネット（登録商標）ワイヤによって前記ＰＳＥに接続されたＰＤ（Ｐｏｗｅｒｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）であって、前記ＰＤは、フル電圧レベルが前記ＰＤに印加される前に、前記ＰＤがハンドシェーキングフェーズの間に第１の信号を受け取ると、前記ＰＳＥにＰｏＥ特性を提示する、ＰＤと
を含み、
前記ＰＳＥは、
第１のペアのワイヤおよび第２のペアのワイヤを含む第１のセットのイーサネット（登録商標）ワイヤに印加されるように、前記第１の信号を制御するためのコントローラと、
前記イーサネット（登録商標）ワイヤにおける第３のペアのワイヤとスイッチとの間に結合された第１の電流検出コンポーネントと、
前記イーサネット（登録商標）ワイヤにおける第４のペアのワイヤと前記スイッチとの間に結合された第２の電流検出コンポーネントと
をさらに含み、
前記コントローラは、前記ＰＳＥが前記第１の信号を前記ＰＤに供給している間に、前記第１の電流検出コンポーネントおよび前記第２の電流検出コンポーネントを通る電流がほぼ等しく、かつ、適切な大きさであることを検出し、それに応答して、前記第３のペアのワイヤおよび前記第４のペアのワイヤが前記スイッチを介して低電圧に結合されることを引き起こすように前記スイッチがオン状態である間に、前記第１のペアのワイヤおよび前記第２のペアのワイヤに対してフルＰｏＥ電圧を印加するように前記ＰＳＥを制御する、システム。

【請求項2】

前記第１の電流検出コンポーネントは、第１の抵抗器であり、前記第２の電流検出コンポーネントは、前記第１の抵抗器の抵抗と等しい抵抗を有する第２の抵抗器である、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記スイッチは、前記ハンドシェーキングフェーズの間にオン状態である、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記スイッチは、前記ハンドシェーキングフェーズの間にオフ状態であり、前記スイッチは、前記コントローラが、前記第１の電流検出コンポーネントおよび前記第２の電流検出コンポーネントを通る電流が、ほぼ等しく、かつ、適切な大きさであることを検出した場合に、前記コントローラによってターンオンされる、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記適切な大きさは、前記ＰＤがＰｏＥ適合性であることを示す特性インピーダンスを前記ＰＤが有していることを前記ＰＳＥに伝達する大きさである、請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

前記第１の信号は、少なくとも１つの電流制限電圧である、請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

前記第１の信号は、少なくとも１つの電圧制限電流である、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

前記ハンドシェーキングフェーズは、前記ＰＤがＰｏＥ適合性であるかどうかを前記ＰＳＥが決定する検出フェーズを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

前記第１のペアのワイヤおよび前記第２のペアのワイヤは、前記ＰＤにおいて一緒に接続されており、前記第３のペアのワイヤおよび前記第４のペアのワイヤは、前記ＰＤにおいて一緒に接続されており、その結果、前記ＰＤに対する電力は、前記４つのペアのワイヤによって搬送される、請求項１に記載のシステム。

【請求項10】

前記第１のペアのワイヤおよび前記第２のペアのワイヤに対して前記フルＰｏＥ電圧を印加するように前記ＰＳＥを制御する前記コントローラは、前記ＰＳＥにおける前記電圧源のフル電圧出力を前記第１のペアのワイヤおよび前記第２のペアのワイヤに結合するコントローラを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項11】

イーサネット（登録商標）ケーブルにおける４つのワイヤペアを介して電力を供給するためのＰｏＥ（Ｐｏｗｅｒ Ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））システムによって実行される方法であって、
イーサネット（登録商標）ワイヤを経由してＰＳＥ（Ｐｏｗｅｒ Ｓｏｕｒｃｉｎｇ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）によってデータおよび電圧をＰＤ（Ｐｏｗｅｒｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）に提供することであって、前記ＰＳＥは、前記イーサネット（登録商標）ワイヤ上での伝送のためのＰｏＥ電圧を生成するための電圧源を有し、前記イーサネット（登録商標）ワイヤは、４つのペアのワイヤを含む、ことと、
フル電圧レベルが、前記電圧源によって前記ＰＤに印加される前に、ハンドシェーキングフェーズの間に、前記ＰＳＥによって第１の信号を生成することと、
前記ＰＤが、前記第１の信号を受け取ると、前記ＰＤによって前記ＰＳＥにＰｏＥ特性を提示することと
を含み、
前記ＰＳＥは、
第１のペアのワイヤおよび第２のペアのワイヤを含む第１のセットのイーサネット（登録商標）ワイヤに印加されるように、前記第１の信号を制御するステップと、
前記イーサネット（登録商標）ワイヤにおける第３のペアのワイヤとスイッチとの間に結合された第１の電流検出コンポーネントを通る第１の電流を検出するステップと、
前記イーサネット（登録商標）ワイヤにおける第４のペアのワイヤと前記スイッチとの間に結合された第２の電流検出コンポーネントを通る第２の電流を検出するステップと、
前記ＰＳＥが前記第１の信号を前記ＰＤに供給する間に、前記第１の電流検出コンポーネントおよび前記第２の電流検出コンポーネントを通る電流がほぼ等しく、かつ、適切な大きさであることを検出するステップと、
それに応答して、前記第３のペアのワイヤおよび前記第４のペアのワイヤが低電圧に結合されることを引き起こすように前記スイッチがオン状態である間に、前記第１のペアのワイヤおよび前記第２のペアのワイヤに対してフルＰｏＥ電圧を印加するように前記ＰＳＥを制御するステップと
をさらに実行する、方法。

【請求項12】

前記第１の電流検出コンポーネントは、第１の抵抗器であり、前記第２の電流検出コンポーネントは、前記第１の抵抗器の抵抗と等しい抵抗を有する第２の抵抗器である、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記スイッチは、前記ハンドシェーキングフェーズの間にオン状態である、請求項１１に記載の方法。

【請求項14】

前記スイッチは、前記ハンドシェーキングフェーズの間にオフ状態であり、前記スイッチは、前記第１の電流検出コンポーネントおよび前記第２の電流検出コンポーネントを通る電流が、ほぼ等しく、かつ、適切な大きさであることが検出された場合に、ターンオンされる、請求項１１に記載の方法。

【請求項15】

前記適切な大きさは、前記ＰＤがＰｏＥ適合性であることを示す特性インピーダンスを前記ＰＤが有していることを前記ＰＳＥに伝達する大きさである、請求項１１に記載の方法。

【請求項16】

前記第１の信号は、少なくとも１つの電流制限電圧である、請求項１１に記載の方法。

【請求項17】

前記第１の信号は、少なくとも１つの電圧制限電流である、請求項１１に記載の方法。

【請求項18】

前記ハンドシェーキングフェーズは、前記ＰＤがＰｏＥ適合性であるかどうかを前記ＰＳＥが決定する検出フェーズを含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項19】

前記第１のペアのワイヤおよび前記第２のペアのワイヤは、前記ＰＤにおいて一緒に接続されており、前記第３のペアのワイヤおよび前記第４のペアのワイヤは、前記ＰＤにおいて一緒に接続されており、その結果、前記ＰＤに対する電力は、前記４つのペアのワイヤによって搬送される、請求項１１に記載の方法。

【請求項20】

前記第１のペアのワイヤおよび前記第２のペアのワイヤに対して前記フルＰｏＥ電圧を印加するように前記ＰＳＥを制御するステップは、前記ＰＳＥにおける前記電圧源のフル電圧出力を前記第１のペアのワイヤおよび前記第２のペアのワイヤに結合することを含む、請求項１１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の引用）
本願は、Ｍｉｃｈａｅｌ Ｐａｕｌらによる米国仮出願第６１／９３３，７０７号（２０１４年１月３０日出願）に対する優先権を主張するものであり、該米国仮出願の全体は、参照により本明細書中に援用される。

【0002】

（技術分野）
本発明は、ＰｏＥ（Ｐｏｗｅｒ Ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）：イーサネット（登録商標）を経由した電力）等のシステムに関し、電力は、データラインを経由して伝送され、ルーチンは、データラインに対してフルＰｏＥ電圧が印加される前に実行される。本発明は、より具体的には、４つのワイヤペアを経由した電力送達のためにＰＤ（Ｐｏｗｅｒｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ：受電側デバイス）がＰｏＥ対応のＰＳＥ（Ｐｏｗｅｒ Ｓｏｕｒｃｉｎｇ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ：給電側デバイス）を識別するための枠組みに関している。

【背景技術】

【0003】

（背景）
データラインを経由して遠隔機器に電力を伝送することは公知である。ＰｏＥ（Ｐｏｗｅｒ Ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）：イーサネット（登録商標）を経由した電力）は、このようなシステムの例である。ＰｏＥにおいては、限られた電力が、イーサネット（登録商標）スイッチから、イーサネット（登録商標）接続された機器（例えば、ＶｏＩＰ電話、ＷＬＡＮトランスミッタ、セキュリティカメラ等）に伝送される。スイッチからのＤＣ電力は、標準ＣＡＴ−５ケーブル配線の２セットのツイストペアワイヤを経由して伝送される。同一の２セットのツイストペアワイヤはまた、差動データ信号を伝送し得る。なぜなら、ＤＣ共通モード電圧は、データに影響を与えないからである。このように、ＰＤ（Ｐｏｗｅｒｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ：受電側デバイス）に対して何らかの外部電源を提供する必要性が排除され得る。ＰｏＥに対する標準は、ＩＥＥＥ ８０２．３において制定されており、参照により本明細書中に援用される。ＣＡＴ−５ケーブルは、４つのツイストワイヤペアを有しており、ワイヤペアのうちの２つは、典型的には使用されない。

【0004】

データラインを経由して電力を提供することは、その他の既存のシステムおよび将来のシステムに対して適用可能である。例えば、自動車内の電子機器は、配線を減らすためにデータラインを経由して機器に提供される電力からますます恩恵を受けるようになる。データラインを経由した電力を使用した様々な新しいシステムが、ＩＥＥＥまたはその他のグループによって標準化され得る。

【0005】

本発明は、フルＰｏＥ電圧がワイヤペアに印加されるべきであるというＰＤからの何らかの種類のインジケーションを要求するシステムに適用される。本発明は、データラインを経由した電力を使用する任意のシステムに適用され得るが、典型的なＰｏＥシステムが、例として記載される。

【0006】

図１は、ＰｏＥを使用した典型的なイーサネット（登録商標）システムを表している。図１の例において、ＰＳＥ（Ｐｏｗｅｒ Ｓｏｕｒｃｉｎｇ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ：給電側デバイス）１２は、電力およびデータをＰＤに供給する任意のイーサネット（登録商標）デバイスであり得る。ＰＳＥ １２およびＰＤ １４は、典型的には、イーサネット（登録商標）８ピン（４つのツイストペア）ＲＪ４５コネクタで終端する標準的なＣＡＴ−５ケーブルを介して接続される。ツイストペアのうちの２つのみが、典型的には、ＰｏＥおよびデータのために必要とされる。

【0007】

ＰＳＥ １２は、典型的には、主電圧（１２０ ＶＡＣ）によって給電され、４４〜５７ボルトの間のＤＣ電圧を生成する外部電圧コンバータまたは内部電圧コンバータ１６を使用する。ＰｏＥ標準は、ＰＳＥが、ＰＤにおいて最小３７ボルトを供給することを規定している。ケーブルに沿った電圧降下は、距離とともに増加する。

【0008】

ツイストペアのうちの２つ１８、２０は、ＰｏＥ電力を搬送するために割り当てられ、これらのペアはまた、差動データを搬送し得る。残りの使用されない２つのペア２１、２２もまた示されている。使用される全てのペアは、トランスフォーマ（例えば、トランスフォーマ２３、２４）によってＰＤ １４において終端される。ツイストペア１８が、４４ボルトを提供し、ツイストペア２０が、接地に対してまたは何らかのその他の低電圧に対して接続されることが仮定される。接続は、ＰＤ １４に４４ボルトを提供するために、トランスフォーマ２３、２４のセンタータップに対して形成される。ＤＣ電圧は、共通モードなので、差動データに影響を与えない。その他の従来の終端回路網（例えば、トランスフォーマから下流にある極性補正回路網（ダイオードブリッジ）等）もまた、ＰＤ終端ブロック２５に含まれるが、本発明には関係しない。

【0009】

電圧をＰＤ １４によって要求される任意の電圧または任意の複数の電圧に変換するために、４４ボルトは、ＤＣ−ＤＣコンバータ２６に対して印加される。負荷２８（例えば、セキュリティカメラ）は、コンバータ２６によって給電され、ツイストワイヤペアを介してＰＳＥ １２と通信する。

【0010】

ＩＥＥＥ標準は、ＰｏＥ受電デバイスの存在を検出するために、そして、ＰＳＥ １２がＰＤ １４に対して利用可能なフル電力を形成する前に、ＰＳＥ １２およびＰＤ １４の関連特性を伝達するために、ＰＳＥ １２とＰＤ １４との間の特定の低電流ハンドシェーキング手順を要求する。検出／分類回路２９は、ハンドシェーキングルーチンを制御し、そして、状態機械、プロセッサ、または、任意のその他の適切な制御回路であり得る。ＰＳＥ １２はまた、ハンドシェーキングルーチンを実行するための回路を含む。ハンドシェーキングルーチンを実行するための回路は、周知のＩＣである。

【0011】

以下は、ＰＳＥ １２とＰＤ １４との間のハンドシェーキングルーチンの単純な要約である。

【0012】

ＰＳＥ １２が、最初に、イーサネット（登録商標）ケーブルを介してＰＤ １４に接続されると、ＰＳＥ １２は、ＰＤ １４に、それがＰｏＥ対応かどうかを決定するように呼びかける。この期間は、決定フェーズと呼ばれる。決定フェーズの間に、ＰＳＥ １２は、ツイストワイヤペア１８、２０を経由してＰＤ １４に対して固定間隔の間に第１の電流制限電圧を印加し、その後、固定間隔の間に第２の電流制限電圧を印加し、その一方で、結果電流を検出することにより、ＰＤ １４（約２５ｋオーム）の特性インピーダンスを探す。正しい電流インピーダンスが検出されない場合、ＰＳＥ １２は、負荷が非ＰｏＥ対応であるとみなし、ＰｏＥ生成側をシャットダウンする。その後、システムは、標準イーサネット（登録商標）接続のように動作する。

【0013】

検出はまた、２つの電圧制限電流を使用して行われ得る。

【0014】

シグネチャインピーダンスが検出された場合、ＰＳＥ １２は、オプションの分類フェーズへと移行する。ＰＳＥ １２は、電圧をＰＤ １４に対して高める。ＰＳＥ １２は、１つのパルス（Ｔｙｐｅ １ ＰＳＥであることを示すもの）または２つのパルス（Ｔｙｐｅ ２ ＰＳＥであることを示すもの）のいずれかを生成する。ＰＤ １４は、特定の電流レベルで分類フェーズに応答し、ＰＤ １４がＴｙｐｅ １であるかまたはＴｙｐｅ ２であるかを識別する。Ｔｙｐｅ １ ＰＤは、１３Ｗ未満を要求する。Ｔｙｐｅ ２ ＰＤは、最大２５．５Ｗまでを要求する。様々なクラス（例えば、５つのクラス）（各々が、これらのタイプのうちにあり、最大平均電流レベルおよび最大瞬間電流レベルに関連付けられている）もまた、識別され得る。その後、ＰＳＥ １２は、この電力需要情報を使用して、要求された電力を自身がＰＤ １４に供給し得るかどうかを決定し、ＰＤ １４は、該情報を使用して、ＰＳＥ １２とともに自身が完全に動作することが可能であるかどうかを決定する。検出および分類フェーズのための最大時間窓（例えば、５００ｍｓ）が存在する。

【0015】

その他のタイプの決定ルーチンおよび分類ルーチンおよび標準が、将来に実装され得る。

【0016】

決定フェーズおよび検出フェーズが完了すると、ＰＳＥ １２は、その出力電圧を４２Ｖ超に高める。ＰＤ １４においてＵＶＬＯ（ｕｎｄｅｒ−ｖｏｌｔａｇｅ ｌｏｃｋｏｕｔ：低電圧ロックアウト）閾値が検出されると、内部ＦＥＴは、フルＰｏＥ電圧をコンバータ２６に接続するために、ターンオンされ、コンバータ２６は、調節されたＤＣ電圧を負荷２８に供給する。この時点において、ＰＤ １４は、通常のように動作することを開始し、ＰＤ １４は、入力電圧が要求されたレベルを超えて維持している限り、通常のように動作することを継続する。

【0017】

いくつかのタイプのＰｏＥアプリケーション（例えば、高電力アプリケーション）に対して、ワイヤペアのうちの２つを経由して正電圧を印加し、残りの２つのワイヤペアを経由して低電圧（例えば、０ボルト）を印加することが望ましい。このように、負荷電流は、４つのワイヤペアによって共有される。これを行う従来の方法は、第１のワイヤペアに正電圧を供給し、かつ、第２のワイヤペアに低電圧を供給する、第１のＰＳＥを使用すること、ならびに、第３のワイヤペアに正電圧を供給し、かつ、残りの第４のワイヤペアに低電圧を供給する、第１のＰＳＥと同一の、第２のＰＳＥを使用することである。ＰＳＥ電力は、分離された電力供給を使用して印加され、その結果、低電圧は、０ボルトであり得るものの、接地されないことに留意されたい。

【0018】

各ＰＳＥは、ＰＤがＰｏＥ対応かどうかを決定するために、決定ルーチンおよび分類ルーチンを独立的に実行する。このタイプのＰｏＥシステムの短所は、２つの完全なＰＳＥシステムが要求され、コストおよびサイズをシステムに追加することである。

【0019】

イーサネット（登録商標）ケーブルにおける４つのワイヤペアの全てを使用するＰＤに電力を供給することにより高電力アプリケーションを可能にし、単一のＰＳＥのみが要求される、新規な技術が必要とされている。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0020】

（発明の概要）
単一のＰＳＥは、従来のＣＡＴ−５イーサネット（登録商標）ケーブルを介して電力をＰＤに供給し、４つのツイストワイヤペアの全ては、ＤＣ電力をＰＤに供給して、高電力をＰＤに潜在的に供給する。ペアのうちの２つ（Ｐａｉｒ１およびＰａｉｒ２）は、正電圧を供給し、残りの２つのペア（Ｐａｉｒ３およびＰａｉｒ４）は、低電圧（例えば、０ボルト）に接続される。別の実施形態においては、供給される電圧は、その他の電圧レベルであり得る。なぜなら、ＰＤは、電圧差によって給電されるからである。トランスフォーマ終端は、なおも、差動データがワイヤペアを経由して伝送されることを可能にする。

【0021】

低電圧／検出フェーズ（ＩＥＥＥ標準によって明記されている）の間、ＰＳＥは、電流制限電圧をＰａｉｒ１およびＰａｉｒ２に印加し、ＰＤがＰｏＥ対応であることを示すＰＤの特定の特性インピーダンスを検出する。その他の検出技術が使用され得る。２５ｋオーム抵抗器がＰａｉｒ１／２およびＰａｉｒ３／４を横断してＰＤにおいて接続されていると仮定すると、特性電流は、Ｐａｉｒ３および４を通して流れ得る。

【0022】

第１の低値抵抗器Ｒ１は、Ｐａｉｒ３に接続された１つの端部を有し、第２の等しい値の抵抗器Ｒ２は、Ｐａｉｒ４に接続された１つの端部を有する。抵抗器Ｒ１およびＲ２のその他の端部は、一緒に結び付けられ、かつ、電流センサに接続される。この共通端部はまた、ターンオン時にＰａｉｒ３および４を低電圧に結合し得るＭＯＳＦＥＴ（またはその他のタイプのスイッチ）に接続される。

【0023】

低電圧／電流検出フェーズの間、ＰｏＥは、ＭＯＳＦＥＴがオンの間に抵抗器Ｒ１およびＲ２を通るそれぞれの電流を同時に検出する。別の実施形態において、ＭＯＳＦＥＴは、オフであり得、抵抗器Ｒ１およびＲ２は、別の接続によって検出フェーズの間に低電圧に接続され得る。「単一チャネルＰＤ」においてＰａｉｒ３およびＰａｉｒ４が一緒にＰＤに接続される場合、ほぼ等しい電流が、検出フェーズの間に、Ｐａｉｒ３およびＰａｉｒ４の両方を流れ得る。ＰＤが「デュアルチャネルＰＤ」の場合、別個の２５ｋオーム抵抗器が、Ｐａｉｒ３およびＰａｉｒ４に接続され得、同様の電流が、なおも抵抗器Ｒ１およびＲ２を流れ得る。

【0024】

電流がほぼ等しく、かつ、ＰＤの特性が、ＰｏＥ対応である場合、ＰＳＥは、フル正電圧をＰａｉｒ１および２に供給し、Ｐａｉｒ３およびＰａｉｒ４を接地またはその他の低電圧に結合するＭＯＳＦＥＴをオンに保つ。検出フェーズの間にＭＯＳＦＥＴがオフであり、抵抗器Ｒ１およびＲ２が別の接続によって低電圧に接続される実施形態において、ＭＯＳＦＥＴは、その後、検出フェーズの終了時にターンオンされ、低電圧への抵抗器Ｒ１およびＲ２の唯一の接続となる。フル正電圧がＰａｉｒ１および２に印加され、Ｐａｉｒ３、４は、低電圧に結合されるので、ＰＤ（単一チャネルまたはデュアルチャネル）は、４つのペアのワイヤを介する電力を受け取る。

【0025】

したがって、ＰＤが４つのペアのワイヤを介して電力を受け取るかどうかの検出は、ＩＥＥＥ標準によって明記される従来の検出フェーズの間に単一ＰＳＥによって実行される。

【0026】

任意の分類ルーチンもまた、フル正電圧が、正のペアＰａｉｒ１およびＰａｉｒ２と低電圧ペアＰａｉｒ３およびＰａｉｒ４との間に印加される前に実行され得る。

【0027】

動作の間に、抵抗器Ｒ１およびＲ２を通る電流の和が検出され得、動作電流が許容限度内にあるかどうかを決定し得る。動作電流が許容限度内にない場合、ＭＯＳＦＥＴはターンオフされる。

【0028】

様々なその他の実施形態が記載される。

【0029】

用語ＰＳＥおよびＰＤは、電力を供給する機器および電力を受け取る機器を識別するために、本開示の全体を通して使用され、このような機器／デバイスは、特に断りがない限り、イーサネット（登録商標）機器／デバイスに限定されない。

【0030】

例えば、本発明は、以下を提供する。
（項目１）
イーサネット（登録商標）ケーブルにおける４つのワイヤペアを介して電力を供給するためのＰｏＥ（Ｐｏｗｅｒ Ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））システムであって、
イーサネット（登録商標）ワイヤを経由してデータおよび電圧を提供するＰＳＥ（Ｐｏｗｅｒ Ｓｏｕｒｃｉｎｇ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）であって、上記ＰＳＥは、上記イーサネット（登録商標）ワイヤ上での伝送のためのＰｏＥ電圧を生成するための電圧源を有し、上記イーサネット（登録商標）ワイヤは、４つのペアのワイヤを含む、ＰＳＥと、
上記データおよび電圧を受け取るための、少なくとも上記イーサネット（登録商標）ワイヤによって上記ＰＳＥに接続されたＰＤ（Ｐｏｗｅｒｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）であって、上記ＰＤは、フル電圧レベルが上記ＰＤに印加される前に、上記ＰＤがハンドシェーキングフェーズの間に第１の信号を受け取ると、上記ＰＳＥにＰｏＥ特性を提示する、ＰＤと
を含み、
上記ＰＳＥは、
第１のペアのワイヤおよび第２のペアのワイヤを含む第１のセットのイーサネット（登録商標）ワイヤに印加されるように、上記第１の信号を制御するためのコントローラと、
上記イーサネット（登録商標）ワイヤにおける第３のペアのワイヤとスイッチとの間に結合された第１の電流検出コンポーネントと、
上記イーサネット（登録商標）ワイヤにおける第４のペアのワイヤと上記スイッチとの間に結合された第２の電流検出コンポーネントと
をさらに含み、
上記コントローラは、上記ＰＳＥが上記第１の信号を上記ＰＤに供給している間に、上記第１の電流検出コンポーネントおよび上記第２の電流検出コンポーネントを通る電流がほぼ等しく、かつ、適切な大きさであることを検出し、それに応答して、上記スイッチが閉鎖され、上記第３のペアのワイヤおよび上記第４のペアのワイヤを上記スイッチを介して低電圧に結合させている間に、上記第１のペアのワイヤおよび上記第２のペアのワイヤに対してフルＰｏＥ電圧を印加するように上記ＰＳＥを制御する、システム。
（項目２）
上記第１の電流検出コンポーネントは、第１の抵抗器であり、上記第２の電流検出コンポーネントは、上記第１の抵抗器の抵抗と等しい抵抗を有する第２の抵抗器である、上記項目に記載のシステム。
（項目３）
上記スイッチは、ハンドシェーキングフェーズの間にオン状態である、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
（項目４）
上記スイッチは、上記ハンドシェーキングフェーズの間にオフ状態であり、上記スイッチは、上記コントローラが、上記第１の電流検出コンポーネントおよび上記第２の電流検出コンポーネントを通る電流が、ほぼ等しく、かつ、適切な大きさであることを検出した場合に、上記コントローラによってターンオンされる、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
（項目５）
上記適切な大きさは、上記ＰＤがＰｏＥ適合性であることを示す特性インピーダンスを上記ＰＤが有していることを上記ＰＳＥに伝達する大きさである、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
（項目６）
上記第１の信号は、少なくとも１つの電流制限電圧である、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
（項目７）
上記第１の信号は、少なくとも１つの電圧制限電流である、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
（項目８）
上記ハンドシェーキングフェーズは、上記ＰＤがＰｏＥ適合性であるかどうかを上記ＰＳＥが決定する検出フェーズを含む、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
（項目９）
上記第１のペアのワイヤおよび上記第２のペアのワイヤは、上記ＰＤにおいて一緒に接続されており、上記第３のペアのワイヤおよび上記第４のペアのワイヤは、上記ＰＤにおいて一緒に接続されており、その結果、上記ＰＤに対する電力は、上記４つのペアのワイヤによって搬送される、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
（項目１０）
上記第１のペアのワイヤおよび上記第２のペアのワイヤに対して上記フルＰｏＥ電圧を印加するように上記ＰＳＥを制御する上記コントローラは、上記ＰＳＥにおける上記電圧源のフル電圧出力を上記第１のペアのワイヤおよび上記第２のペアのワイヤに結合するコントローラを含む、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
（項目１１）
イーサネット（登録商標）ケーブルにおける４つのワイヤペアを介して電力を供給するためのＰｏＥ（Ｐｏｗｅｒ Ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））システムによって実行される方法であって、
イーサネット（登録商標）ワイヤを経由してＰＳＥ（Ｐｏｗｅｒ Ｓｏｕｒｃｉｎｇ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）によってデータおよび電圧をＰＤ（Ｐｏｗｅｒｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）に提供することであって、上記ＰＳＥは、上記イーサネット（登録商標）ワイヤ上での伝送のためのＰｏＥ電圧を生成するための電圧源を有し、上記イーサネット（登録商標）ワイヤは、４つのペアのワイヤを含む、ことと、
フル電圧レベルが、上記電圧源によって上記ＰＤに印加される前に、ハンドシェーキングフェーズの間に、上記ＰＳＥによって第１の信号を生成することと、
上記ＰＤが、上記第１の信号を受け取ると、上記ＰＤによって上記ＰＳＥにＰｏＥ特性を提示することと
を含み、
上記ＰＳＥは、
第１のペアのワイヤおよび第２のペアのワイヤを含む第１のセットのイーサネット（登録商標）ワイヤに印加されるように、上記第１の信号を制御するステップと、
上記イーサネット（登録商標）ワイヤにおける第３のペアのワイヤとスイッチとの間に結合された第１の電流検出コンポーネントを通る第１の電流を検出するステップと、
上記イーサネット（登録商標）ワイヤにおける第４のペアのワイヤと上記スイッチとの間に結合された第２の電流検出コンポーネントを通る第２の電流を検出するステップと、
上記ＰＳＥが上記第１の信号を上記ＰＤに供給する間に、上記第１の電流検出コンポーネントおよび上記第２の電流検出コンポーネントを通る電流がほぼ等しく、かつ、適切な大きさであることを検出するステップと、
それに応答して、上記スイッチが閉鎖され、上記第３のペアのワイヤおよび上記第４のペアのワイヤを低電圧に結合させている間に、上記第１のペアのワイヤおよび上記第２のペアのワイヤに対してフルＰｏＥ電圧を印加するように上記ＰＳＥを制御するステップと
をさらに実行する、方法。
（項目１２）
上記第１の電流検出コンポーネントは、第１の抵抗器であり、上記第２の電流検出コンポーネントは、上記第１の抵抗器の抵抗と等しい抵抗を有する第２の抵抗器である、上記項目に記載の方法。
（項目１３）
上記スイッチは、ハンドシェーキングフェーズの間にオン状態である、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目１４）
上記スイッチは、上記ハンドシェーキングフェーズの間にオフ状態であり、上記スイッチは、上記第１の電流検出コンポーネントおよび上記第２の電流検出コンポーネントを通る電流が、ほぼ等しく、かつ、適切な大きさであることが検出された場合に、ターンオンされる、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目１５）
上記適切な大きさは、上記ＰＤがＰｏＥ適合性であることを示す特性インピーダンスを上記ＰＤが有していることを上記ＰＳＥに伝達する大きさである、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目１６）
上記第１の信号は、少なくとも１つの電流制限電圧である、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目１７）
上記第１の信号は、少なくとも１つの電圧制限電流である、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目１８）
上記ハンドシェーキングフェーズは、上記ＰＤがＰｏＥ適合性であるかどうかを上記ＰＳＥが決定する検出フェーズを含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目１９）
上記第１のペアのワイヤおよび上記第２のペアのワイヤは、上記ＰＤにおいて一緒に接続されており、上記第３のペアのワイヤおよび上記第４のペアのワイヤは、上記ＰＤにおいて一緒に接続されており、その結果、上記ＰＤに対する電力は、上記４つのペアのワイヤによって搬送される、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目２０）
上記第１のペアのワイヤおよび上記第２のペアのワイヤに対して上記フルＰｏＥ電圧を印加するように上記ＰＳＥを制御するステップは、上記ＰＳＥにおける上記電圧源のフル電圧出力を上記第１のペアのワイヤおよび上記第２のペアのワイヤに結合することを含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。

【0031】

（摘要）
ＰｏＥシステムによって実行される方法において、ＰＳＥは、ＰＤが標準イーサネット（登録商標）ケーブルにおける４つのワイヤペアを介して電力を受け取るために適合性があるかどうかを検出することが可能である。ＰＳＥは、検出フェーズの間に、電流制限電圧をケーブルにおける第１のペアのワイヤおよび第２のペアのワイヤに提供し、ＰＤの特性インピーダンスを検出する。ＰＳＥにおいて、第１の抵抗器が、第３のワイヤペアに接続されており、第２の抵抗器が、第４のワイヤペアに接続されている。検出フェーズの間に、ＰＳＥは、抵抗器を通る相対電流を検出する。電流が同一の場合、ＰＳＥは、ＰＤが４つのワイヤペアを介して電流を受け取ることが可能であることを知る。その後、ＰＳＥは、フルＰｏＥ電圧を第１のワイヤペアおよび第２のワイヤペアに印加し、第３のワイヤペアおよび第４のワイヤペアを、ＭＯＳＦＥＴを介して、低電圧に接続する。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】図１は、電力をＰＤに供給するために２つのワイヤペアを使用する従来のＰｏＥ対応のイーサネット（登録商標）システムを図示している。

【図2】図２は、本発明の一実施形態に従う、単一チャネルＰｏＥシステムを図示しており、２つのワイヤペアを流れる電流を検出することにより、ＰＤが４つのワイヤペアを介して電流を受け取るかどうかを決定する。

【図3】図３は、図２の回路をより詳細に図示している。

【図4】図４は、図３のシステムによって実行される特定のステップを識別するフローチャートである。

【図5】図５は、デュアルチャネルＰＤのフロントエンドを図示しており、別個の特性インピーダンスが、２セットのワイヤペアを横断して接続されている。ＰＳＥは、４つのペアのワイヤを介して電力をＰＤに供給する。

【0033】

同一または等価な要素は、同一番号でラベル付けされている。

【発明を実施するための形態】

【0034】

図２は、本発明の一実施形態に従う、ＰｏＥシステム３２の高レベルダイヤグラムを図示しており、ＰＳＥ ３４は、フルＰｏＥ正電圧（ＶＣＣ）をワイヤペアＰａｉｒ１およびＰａｉｒ２に印加する。Ｐａｉｒ３およびＰａｉｒ４は、低値抵抗器Ｒ１およびＲ２を介してＭＯＳＦＥＴ Ｍ１のドレインに結合される。ＰＤ ３６は、４つのワイヤペアを介した供給電力と適合性があると仮定すると、ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１は、Ｐａｉｒ３、４をＶＥＥ（典型的には０ボルト）に結合するためにターンオンされる。システムは、接地を基準としていないので、ＶＣＣとＶＥＥとの間の差のみが有意である。抵抗器Ｒ１およびＲ２およびＭＯＳＥＴ Ｍ１は、ＰＳＥの一部分であると考えられ、ＰＳＥコントローラおよびその他の回路網と同一パッケージ内にあり得る。

【0035】

図３は、ＰＳＥ ３４およびＰＤ ３６をより詳細に図示している。図示されていない回路網は、従来型であり、例えば、差動データ伝送回路網、低電圧ロックアウト回路網、およびその他の保護回路網などである。図１におけるものと同一番号でラベル付けされた任意の回路網は、同一機能を実行し得、かつ、従来型であり得る。

【0036】

ＰＳＥコントローラ３８は、ＰｏＥに対してＩＥＥＥ標準に従うものであり得る検出および分類ルーチンを実行する。ＰＳＥコントローラ３８はまた、検出／分類フェーズの間に、および、フル電圧がＰａｉｒ１および２に印加されている場合の、動作の間に、Ｐａｉｒ３および４を低電圧に結合するように、ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１を制御する。コントローラ３８は、プログラムされたプロセッサ、状態機械、ロジック回路、または、その他の任意の適切な回路を含み得る。

【0037】

別の実施形態において、ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１は、検出フェーズの間にオフにされ得、抵抗器Ｒ１およびＲ２は、検出フェーズの間に、ＰＳＥ ３４内の別のスイッチまたは任意のその他のタイプの回路により、（Ｒ１およびＲ２を介して）低電圧に接続される。一実施形態において、ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１は、ユーザによって供給され、かつ、ＰＳＥコントローラおよび検出回路網を収容しているＩＣパッケージに対して外部に存在する。これは、ＰＤ負荷電流が、高であり、かつ、ロバストなＭＯＳＦＥＴ Ｍ１を要求するからである。しかしながら、検出／分類フェーズの間の電流は、低であり、かつ、ＩＣパッケージに対して内部にある異なるスイッチ（またはその他の回路）によって導通され得る。

【0038】

図３の回路の動作は、図４のフローチャートを参照して記載される。

【0039】

図４のステップ４０において、ＰＳＥ ３４は、４つのツイストワイヤペアを有する標準的なＣＡＴ−５イーサネット（登録商標）ケーブルを介してＰＤ ３６に接続される。ＰＤ３６がＰｏＥ適合性を有し、かつ、４つのワイヤペアを介して電力を受け取ることが仮定される。

【0040】

ステップ４２において、ＰＳＥ ３４は、例えばそれを１２０ＶＡＣに接続し、かつ、電力スイッチをオンにすることにより、起動される。あるいは、ＰＳＥ ３４は、（ＰＳＥを含む）基板をバスの中に挿入することにより、電力供給される。

【0041】

ステップ４４において、低電圧／電流検出フェーズが、ＰＳＥコントローラ３８によって自動的に実行される。

【0042】

生成された検出信号は、図１に関して記載されたものと同一であり得る。ＰＳＥコントローラ３８は、（ＩＥＥＥ標準によって明記された）電流制限電圧をＰａｉｒ１、２に供給し、２５ｋオーム抵抗器４６によって提供される特性インピーダンスを検出する。一実施形態において、ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１は、この時点ではオンであり、別の実施形態において、ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１は、オフであり得、抵抗器Ｒ１およびＲ２は、ＰＳＥ ３４におけるスイッチを経由して低電圧に接続される。電圧コンバータ１６は、オフであるか、または、絶縁され、その結果、フル電圧は、Ｐａｉｒ１、２に結合されない。検出信号は、Ｐａｉｒ１／２およびＰａｉｒ３／４において低電流を形成する（ステップ４８）。その他の検出機構が、２５ｋオーム抵抗器を検出することに加えて使用され得る。

【0043】

第１の低値抵抗器Ｒ１は、Ｐａｉｒ３に接続された第１の端部と、電流検出器５０に接続され、かつ、ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１のドレインに接続された、第２の端部とを有する。Ｒ１の値と等しい第２の低値抵抗器Ｒ２は、Ｐａｉｒ ４に接続された第１の端部と、電流検出器５０に接続され、かつ、ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１のドレインに接続されたた第２の端部とを有する。電流検出器５０は、差動増幅器を使用して抵抗器を横断する電圧降下を検出し、その後、オームの法則を適用することにより、抵抗器Ｒ１およびＲ２を通る相対電流を決定し得る。

【0044】

従来のロジック回路網および増幅器回路網は、２つの電流が実質的に同一であるかまたは異なるかを検出し、かつ、電流が、ＰｏＥ対応のＰＤ ３６の特性ではないことを検出するために、電流検出器５０またはＰＳＥコントローラ３８において使用される。

【0045】

ステップ５２において、電流検出器５０は、抵抗器Ｒ１およびＲ２を通る相対電流を検出する。電流が同一であり、ＰＤ ３６の特性がＰｏＥ対応の場合、これは、Ｐａｉｒ３および４の両方が、少なくとも２５ｋオーム抵抗器４６を通して、ＰＤ ３６内に接続されることを意味する。

【0046】

検出された電流が非常に異なる場合、ワイヤＰａｉｒ３またはワイヤＰａｉｒ４のいずれかは、４つのワイヤを使用してＰＤ ３６に電力を提供するために接続されない。これは、ＰＳＥ ３４およびＰＤ ３６が、ＰｏＥに対して適合性を有しないことを意味する。

【0047】

ステップ５４において、抵抗器Ｒ１およびＲ２を通る電流は、ほぼ同一であり、適切な電流範囲内にあり、ＰＳＥ３４は、フル電圧をＰａｉｒ １および２に印加し、ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１をオンに維持し、その結果、動作電流は、抵抗器Ｒ１およびＲ２を流れる。フル電圧をＰａｉｒ１および２に供給するために、ＰＳＥコントローラ３８は、電圧コンバータ１６を有効にされるように制御し得るか、または、コンバータ１６出力をＰａｉｒ１および２に接続するスイッチを入れ得る。

【0048】

検出フェーズの間にＭＯＳＦＥＴ Ｍ１がオフであり、かつ、抵抗器Ｒ１およびＲ２が、ＰＳＥ ３４におけるスイッチによって低電圧に接続される代替的な実施形態において、ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１は、その後、検出フェーズの終了時にターンオンされ、低電圧に対する抵抗器Ｒ１およびＲ２の唯一の接続となる。

【0049】

ステップ５８において、電流が異なるか、または、適切な範囲内にない場合、ＰＳＥコントローラ３８は、ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１をシャットオフし、フル電圧をＰＤ ３６に供給しない。

【0050】

ステップ６０において、ＰＳＥ ３４がフル電圧をＰＤ ３６に供給し、かつ、動作電流が抵抗器Ｒ１およびＲ２を流れる場合の、システムの通常動作の間に、抵抗器Ｒ１およびＲ２を流れる電流の和が、電流センサ５０によって検出される。電流が最大閾値を超え、ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１に対する障害または過大電流のいずれかを示す場合、ＰＳＥコントローラ３８は、ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１をシャットオフする。検出された電流が過小の場合、それはＰＤ ３６が接続を断たれたことのインジケーションなので、ＰＳＥ ３４は、電力をＰＤ ３６に終了させることが必要とされる。システム内に障害が存在することをオペレータに示すために、障害信号が生成され得る。

【0051】

分類フェーズは、フル電圧がＰＤ ３６に対して印加される前の任意の時点に起こり得る。

【0052】

したがって、図３のシステムは、ＰＤ ３６が４つのワイヤペアを介して電力を受け取り、その一方で、従来型であり得る検出ステップを実行するための適合性を有しているかどうかを検出する。電力送達は、単一のＭＯＳＦＥＴ Ｍ１によって制御される。その後、同一の回路が、過電流状況を検出するために、通常動作の間に使用される。

【0053】

図４は、１つのチャネルがＰａｉｒ１および３を介して電力を受け取り、かつ、第２のチャネルがＰａｉｒ２および４を介して電力を受け取る、デュアルチャネルＰＤ ６４のフロントエンドを図示している。様々な電力リードが、ＰＤ ６４における同一の負荷に接続され得、その結果、電力は、２つのチャネルによって共有されている。各チャネルは、ＰＤ ６４がＰｏＥ対応であることを示す特性インピーダンスをＰＳＥに提供するために、２５ｋオーム抵抗器を含む。検出フェーズの間に、電流センサ５０（図３）は、抵抗器Ｒ１およびＲ２（Ｐａｉｒ ３および４に接続されている）を通る電流が適切かつ等価であることを検出し得、ＰＳＥに、フル電圧をＰＤ６４に提供させ、かつ、ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１をオンに維持させる。

【0054】

ＰＤが４つのワイヤペアを介して電力を受け取るように構成されているかどうかを決定するために低電圧／電流ハンドシェーキングフェーズの間にＰａｉｒ３および４の電気特性が検出される、記載されている回路網の変形が、企図される。ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１は、代わりに、バイポーラトランジスタまたは任意のその他のスイッチであり得、並列に接続された複数のトランジスタを含み得る。スイッチという用語は、抵抗器Ｒ１およびＲ２を低電圧に結合する任意の回路網を含み得る。抵抗器Ｒ１およびＲ２は、既知の抵抗値または測定電流を提供し得る任意のデバイスで置き換えられ得る。したがって、抵抗器Ｒ１およびＲ２は、電流を検出するために使用され得る任意の構成要素であり得る。

【0055】

本発明の特定の実施形態が示され、記載されてきたが、当業者にとって、より広い局面における本発明から逸脱することなしに、変更および改変がなされ得ることは、明白であり得、したがって、添付の特許請求の範囲が、その権利範囲内で、本発明の真の精神および範囲内にあるすべてのこのような変更および改変を包含することは、明白であり得る。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】