专利名称：一种控制通信系统变压器中磁通量的方法及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信系统，更具体地说，涉及将通信系统变压器中因电能传送而引起的饱和最小化的方法和装置。
背景技术：
通信网络技术的不断发展引发了对连接到通信网络的远程设备的需求。这就需要给这些远程设备提供能源。给远程设备提供能源的一种方法是借助硬线通信网络连接。典型远程设备是因特网协议电话和无线接入点。
图1展示了用于通过典型通信系统连接向设置在电源设备100远端的受电设备(powered device)106供电的电路的示意图.电源设备100通过第一通信导线对102和第二通信导线对104给受电设备106提供直流电(DC)。第一通信导线对102和第二通信导线对104一般是双绞线，例如那些以太网电缆中的双绞线。电源设备100具有第一变压器108和第二变压器110，它们将来自电源设备收发机112的通信信号传送到第一通信导线对102和第二通信导线对104。第一变压器108具有第一中心抽头(center tap)114。第二变压器110具有第二中心抽头116。第一中心抽头114和第二中心抽头116连接到电源设备100中的DC电源118，DC电源118位于分别连接到第一通信导线对102和第二通信导线对104的第一变压器108和第二变压器110一侧。
受电设备106具有第三变压器120和第四变压器122，它们将受电设备收发机124与第一通信导线对102和第二通信导线对104相连。第三变压器120具有第三中心抽头126。第四变压器122具有第四中心抽头128。受电设备106通过第三中心抽头126和第四中心抽头128从第一通信导线对102和第二通信导线对104接收DC电能。
在理想操作中，来自DC电源118的直流电(IDC)130流经第一中心抽头114，分成由第一通信导线对102承载的第一电流(I1)132和第二电流(I2)134。随后第一电流(I1)132和第二电流(I2)134在第三中心抽头126重新合并，重新形成直流电(IDC)130向受电设备106供电。反向地，直流电(IDC)130从受电设备106流经第四中心抽头128，分流入第二通信导线对104中的两根导线。随后在第二中心抽头116重新合并，并返回到DC电源118。在提供电源的同时，第一通信信号136和/或第二通信信号138同时通过第一通信导线对102和/或第二通信导线对104进行传送。
图2示出了在该系统在直流电(IDC)130供电路径上的问题。尽管图2中只示出了供电过程，但是直流电(IDC)130返回路径也有同样的问题。第一电流(I1)132和第二电流(I2)134以相反方向流入第三变压器120。理想情况下，第三变压器120中不会因第一电流(I1)132和第二电流(I2)134而产生磁通量失衡(magnetic flux imbalance)200，因为第一电流(I1)132等于第二电流(I2)134且因为第一电流(I1)132和第二电流(I2)134的流向相反。然而，第三变压器120和第一通信导线对102并不是理想的，因为它们存在一些问题，诸如连接件触点的阻抗差异、导体长度不等、导体阻抗不相同、第三变压器120线圈的缺陷，以及其他制造缺陷等。这样，第一电流(I1)132和第二电流(I2)134遇到的阻抗就不尽相同。因此，第一电流(I1)132和第二电流(I2)134在流经第三变压器120时的电流强度也不相等。
第一电流(I1)132和第二电流(I2)134不相等造成了第三变压器120中的磁通量失衡200，因为第一电流(I1)132形成的第一磁通量不能完全抵消第二电流(I2)134形成的第二磁通量。当第一电流(I1)132和第二电流(I2)134很小时，相对于第一通信信号136形成的磁通量，磁通量失衡200的强度较低。然而，随着向受电设备106提供的电源的增大，第一电流(I1)132和第二电流(I2)134的电流强度的差异也增大。这样，磁通量失衡200的强度也随之增大。如果所提供的电源增大到足够大，则磁通量失衡200的强度也增大，直到磁通量失衡200自身即可使第三变压器120饱和。磁通量失衡200降低了通信系统连接中的信噪比。第三变压器120的饱和(saturation)造成了第一通信信号136的损失。该饱和还限制了当在保持通信系统连接传送第一通信信号136时电源设备100和受电设备之间可传送能量的大小。
设计具有足够容差来消除磁通量失衡的变压器组件因成本太高而受到限制。因此，需要一种能够降低或消除磁通量失衡的以太网供电配置。
发明内容
本发明提出一种将通信系统变压器中因电能传送而引起的饱和降至最低的方法和装置。检测变压器中的磁通量失衡而后将其最小化。检测磁通量失衡的示范性装置和方法利用第一测量电路生成的第一测试磁通量和第二测试电路生成的第二测试磁通量来改变并测量变压器的磁通量。
与第一和第二开关相连的DC电源提供了第一和第二测试电流。启动第一开关使第一测试电流以一个方向流经一部分变压器线圈。启动第二开关使第二测试电流以与第一测试电流相反的方向流经一部分所述变压器线圈。第一和第二测试电流通过变压器中心抽头返回到DC电源。DC电源是固定DC电源阵列，用于提供具有不同强度的电流。阵列中的每个单独的固定DC电源通过第一和第二开关连接到变压器线圈。多个DC电源连接到线圈以提供不同的第一和第二测试电流。因此，DC电源是可变电源。
检测过程是这样进行的将第一测试电流流入变压器线圈的第一半部分，由此生成第一测试磁通量。在应用第一测试磁通量期间，测量整个线圈两端部的电压、线圈端部和抽头之间的电压和/或流经变压器抽头的电流。该第一测量判断变压器是否饱和。随后停止第一测试电流。接着将第二测试电流流入变压器线圈的第二半部分，由此生成与第一测试磁通量方向相反的第二测试磁通量。在应用第二测试磁通量期间，测量整个线圈两端部的电压、线圈端部和抽头之间的电压和/或流经变压器抽头的电流。与第一测量相同，第二测量判断变压器是否饱和。随后停止第二测试电流。比较第一测量和第二测量看是否有差异。该差异指出了磁通量失衡的强度和极性。
检测磁通量的第二种方法是测量流经变压器的通信信号的对称性和幅度。当变压器因为磁通量失衡饱和或接近饱和状态时，通信信号变成不对称和/或幅度降低。
检测磁通量的第三种方法是测量受电设备的能源需求。通过测量受电设备的供给电流来测量能源需求。如果动力设备的能源需求增加，则供给电流也相应增加。供给电流的增加将增大磁通量失衡。
将补偿电流输入变压器线圈，生成与磁通量失衡相反的补偿磁通量，从而将磁通量失衡最小化。该补偿电流由与第一和第二开关相连的DC电源提供。启动第一开关将补偿电流以一个方向传送到变压器线圈。启动第二线圈将补偿电流以相反方向传送到变压器线圈。补偿电流通过变压器中心抽头返回到DC电源。
根据本发明的一方面，提供了一种收发机，用于在通信系统中降低由电能传送引起的变压器饱和，其中包括变压器接口，包括第一导线，第二导线，和第三导线；饱和补偿电路，包括连接在所述第一导线和节点之间的第一开关，连接在所述第二导线和所述节点之间的第二开关，以及连接在所述节点和所述第三导线之间的直流电源；测量下述至少一项的测量装置所述第一、第二和第三导线中任两者之间的电压，流经所述第一导线的第一电流和流经所述第二导线的第二电流；和连接到所述第一开关、所述第二开关和所述测量装置的控制电路。
优选地，所述直流电源是可变的。
优选地，所述控制电路连接到所述直流电源。
优选地，所述饱和补偿电路，所述测量装置和所述控制电路设置在同一基板上。
优选地，所述第一开关、所述第二开关和所述直流电源中的至少一个包括晶体管。
优选地，收发机进一步包括
变压器，包括第一线圈，其中有连接到所述第一导线的第一抽头，连接到所述第二导线的第二抽头，以及连接到所述第三导线的第三抽头；和第二线圈，其中有第四抽头；以及与所述第四抽头相连的直流负载。
优选地，所述第三抽头和所述第四抽头中的至少一个为中心抽头。
优选地，所述第一抽头设在所述第一线圈的第一端部。
优选地，所述第二抽头设在所述第一线圈的第二端部。
优选地，所述直流负载包括直流到直流变换器。
根据本发明一方面，提供了一种控制变压器中磁通量的方法，该变压器有第一线圈和第二线圈，其中第二线圈有连接到直流负载的第二线圈抽头，该方法包括将直流电流输入到所述第一线圈的至少一部分；确定磁通量，所述磁通量来自所述直流电流和流经所述第二线圈的第二电流；和改变所述磁通量。
优选地，所述第一线圈的所述一部分包括第一线圈中心抽头和所述第一线圈的端部。
优选地，在信号在所述变压器中进行传送的过程中输入所述第一直流。
优选地，该方法进一步包括判断所述磁通量是否使所述变压器饱和。
优选地，通过测量所述第一线圈的所述第一部分和所述第一线圈的第二部分中至少一个的两端电压来确定所述磁通量。
优选地，通过测量流经所述第一线圈的所述第一部分和所述第一线圈的第二部分中的至少一个的第三电流来判断所述磁通量。
优选地，通过测量所述第一线圈的第一和第二端部之间的电压来判断所述磁通量。
优选地，根据由来自所述第二线圈抽头的电流确定的控制信号来改变所述磁通量。
优选地，根据由流经所述变压器的信号的失真确定的控制信号来改变所述磁通量。
优选地，所述失真是对称性和幅度中至少一项中的失真。
根据本发明一方面，提供了一种在通信系统变压器中控制磁通量失衡的方法，其中包括检测所述通信系统变压器中的所述磁通量失衡；和在所述通信系统变压器中生成补偿磁通量，以最小化所述磁通量失衡。
优选地，该方法进一步包括生成由所述磁通量失衡确定的控制信号，所述控制信号用于控制所述补偿磁通量。
优选地，所述控制信号控制补偿电流来控制所述补偿磁通量。
根据本发明一方面，提供一种通过通信链路接收DC能源和数据的受电设备，该受电设备包括变压器，用于隔开所述通信链路和所述受电设备，所述变压器带有连接到所述通信链路的第一线圈和连接到数据收发机的第二线圈；磁通量检测电路，其连接到所述变压器的所述第二线圈，用于检测与通过所述通信链路提供的所述DC能源相关的主磁通量；和补偿电路，其连接到所述变压器的所述第二线圈，用于在所述变压器的所述第二线圈生成DC抵消电流，所述DC抵消电流在所述变压器中产生次磁通量，其极性与所述主磁通量相反。
优选地，所述补偿电路包括可变电源，用于产生可变电流并输入(steer)所述变压器的所述第二线圈的第一抽头和第二抽头其中之一。
优选地，调整所述可变电流，使所述次磁通量的强度与所述主磁通量基本相同；将所述可变电流输入所述第二线圈的所述第一抽头和所述第二抽头其中之一，使所述次磁通量的极性与所述主磁通量相反。
优选地，该设备进一步包括控制电路，用于根据所述磁通量检测电路的输出控制所述可变电源。
本发明的各种优点、目的和创新特征，及其实施例的具体细节，将从下面的描述和附图中得到更充分的理解。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图可进一步解释本发明的原则，并使本领域技术人员能更好的理解和使用本发明。
附图中图1是通信系统中现有电能传送过程的示意图；图2是现有电能传送配置中的问题的示意图；图3是检测和补偿电路一实施例的方框图；图4是饱和补偿电路一实施例的示意图；图5是示范性控制电路的示意图；图6是检测和最小化磁通量失衡的示范性方法的流程图；图7是检测和最小化磁通量失衡的另一示范性方法的流程图；图8是检测和最小化磁通量失衡的又一示范性方法的流程图；图9是检测和最小化磁通量失衡的再一示范性方法的流程图。
下面将结合附图对本发明进行说明。在这些附图中，同一参考编号表示相同或功能类似的元件。此外，参考编号的最左边一位表示该参考编号在其中第一次出现的附图。
具体实施例方式
如上所述，本发明提出了一种将通信系统变压器中因电能传送而引起的饱和度最小化的方案。下面将结合图3-9具体说明该方案。
检测和补偿电路图3是依据本发明一实施例的受电设备316的结构示意图。受电设备316检测并最小化变压器320的饱和度。变压器320是以太网供电(power-over-ethernet)系统的一部分。作为选择，变压器320是在通信线路上传送电能的通信系统的一部分。受电设备具有检测电路300、补偿电路302和受电设备收发机324。线圈304是至少一个位于变压器320的磁通量内的设备。线圈304将电能和磁能相互转换。作为变压器320的一部分，线圈304是螺旋线圈和类似设备。
检测电路300感应变压器320中的磁通量失衡322。磁通量失衡322是由第一电流(I1)332和第二电流(I2)334不相等引起的。检测电路300连接到线圈304中的第一抽头305、第二抽头307和第三抽头309。第一和第二抽头305和307分别位于线圈304的两端，而第三抽头309是中心抽头。作为选择，第一、第二和第三抽头305、307和309位于线圈304中的不同点上。检测电路300测量线圈304中介于第一、第二和第三抽头305、307和309之间的电压。此外，检测电路300还可测量流经第一、第二和第三抽头305、307和309的电流。在一实例中，检测电路300是数字接收机数模转换电路的一部分。
补偿电路302最小化变压器320中的磁通量失衡322。补偿电路302也连接到第一抽头305、第二抽头307和第三抽头309。补偿电路302带有由控制电路310控制的电源。补偿电路302向线圈304输入补偿电流，以生成补偿磁通量311，从而最小化磁通量失衡322。在一实例中，补偿电路302是数字发射机数模转换器的一部分。
受电设备收发机324发射和/或接收流经变压器320的通信信号313。通信信号313是AC信号。受电设备收发机324连接到第一抽头305和第二抽头307。在一实例中，检测电路300、补偿电路302和受电设备收发机324连接到变压器320的磁通量内部的不同线圈。
包括第一导线306、第二导线309和第三导线344在内的变压器接口连接到受电设备收发机324、检测电路300和补偿电路302。变压器接口是导线元件阵列，将晶粒连接到集成电路封装体外部的电路。变压器接口实例包括但不限于球栅阵列(ball grid array，简称BGA)、针栅阵列(pin grid array，简称PGA)和小外型集成电路(small-outline integrated circuit，简称SOIC)。在一实例中，变压器接口为集成电路封装体中的并行或串行端口。换而言之，受电设备收发机324、检测电路300、补偿电路302和控制电路310集成在单硅片基板上，而变压器接口为该集成电路提供了片外物理接口。
变压器320A为DC负载342提供能量。DC负载342连接到变压器320的第二线圈345的中心抽头343。在一实例中，DC负载342具有DC-DC变换器347。在一实例中，中心抽头343不是中心抽头，而是位于线圈304中其它点的抽头。第一电流(I1)332和第二电流(I2)334为DC负载342提供能源。DC负载342至少在部分程度上是受电设备316，其中包括检测电路300、补偿电路302、受电设备收发机324和控制电路310。在另一实例中，DC负载342为另一电路。
控制电路310检测并最小化受电设备收发机324、检测电路300、补偿电路302和能耗监视电路314中的磁通量失衡322。控制电路310通过控制线312连接到受电设备收发机324、检测电路300、补偿电路302和能耗监视电路314。
受电设备316的能耗监视电路314通过测量供应给DC负载342的电流来测量DC负载342的能耗。可选地，能耗监视电路314连接到DC负载342。
受电设备收发机324、检测电路300和补偿电路302放置在同一基板340上。检测电路300、补偿电路302、控制电路310和受电设备收发机324共享相同的电路以节省空间。在一实例中，检测电路300、补偿电路302、控制电路310和/或受电设备收发机324为分散电路。
根据本发明实施例，图4进一步示出了受电设备316。检测电路300测量第一电压(V1)424、第二电压(V2)426和第三电压(V3)402。检测电路300根据第一电压(V1)424、第二电压(V2)426和/或第三电压(V3)402的测量结果，给控制电路310生成信号。
受电设备收发机324检测流经变压器320的信号如通信信号313的失真。例如，受电设备收发机324测量的失真类型为信号对称性和幅度。根据信号失真，受电设备收发机324给控制电路310生成信号。
通过生成补偿磁通量311，补偿电路302将变压器320中的磁通量失衡的影响最小化。补偿电路302向线圈304输入第一补偿电流(I3)404和第二补偿电流(I4)406，以生成补偿磁通量311。在一实例中，补偿电路302与线圈304串连。补偿磁通量311和磁通量失衡322并不限于图4所示的方向。
补偿电路302有几级(stage)436A、…、N。示范级436A包括第一开关408A，其通过第一导线306连接在公共点(common node)410A和线圈304第一端部之间。第二开关412A通过第二导线308连接在公共点(common node)410A和线圈304第二端部之间。电源414A与公共点410A和第三抽头309串连。第一开关408A和第二开关412A控制从电源414A到线圈304的第一补偿电流(I3)404和第二补偿电流(I4)406的应用。第一开关408A和第二开关412A为晶体管。在一实例中，电源414包括梯形电阻(resistive ladder)或可变电源。
控制电路图4和图5示出了控制电路310的连接。控制电路310管理由受电设备316中的电路完成的功能。在一实例中，控制电路310为逻辑电路和/或处理器。在一实例中，控制电路310带有计算机可读媒介，其载有至少一个可由至少一个处理器执行的指令，用于执行控制和管理受电设备收发机324、检测电路300和补偿电路302中至少一个的方法。在另一实例中，控制电路310带有计算机可读媒介，其载有至少一个可由至少一个处理器执行的指令，用于执行最小化变压器320中饱和的方法。
控制电路310连接到检测电路300、补偿电路302和受电设备收发机324。控制电路310还通过控制线312连接到第一开关408、第二开关412和电源414。在一实例中，控制电路310与受电设备中的其它电路相连。
磁通量失衡检测和最小化概述图6给出了根据本发明实施例的磁通量失衡检测和最小化过程的大体流程图。首先，在步骤600中，检测到磁通量失衡。第二，在步骤602中，生成由该磁通量失衡确定的控制信号。步骤二是可选的。第三，在步骤604中，生成补偿磁通量以最小化磁通量失衡。如果执行了步骤二，则补偿磁通量由控制信号控制。
检测磁通量失衡检测电路300检测变压器320中的磁通量失衡322。在传送握手信号过程中进行检测。因此，检测是在变压器320中存在或不存在通信信号313期间进行的。在一实例中，检测电路300在通信链路中只检测一次，或定期检测、偶尔检测或连续检测变压器320中的磁通量失衡322。
磁通量失衡322检测的一种典型方法是利用测试磁通量改变变压器的磁通量。通过向线圈304连续输入第一测试电流(I5)420和第二测试电流(I6)422来生成测试磁通量。测试磁通量同时存在于线圈304中已输入有第一测试电流(I5)420和第二测试电流(I6)422的部分以及其他未输入电流的部分。线圈304同时暴露在测试磁通量和磁通量失衡322中。磁通量失衡322和测试磁通量的方向相同或相反，由此增强或减弱它们对线圈304的影响。通过测量第三电压(V3)402来检测变压器320中的磁通量失衡322。作为选择，还可测量第一电压(V1)424和/或第二电压(V2)426。当第一测试电流(I5)420或第二测试电流(I6)422停止时，线圈304内部或周围的测试磁通量消失，从而生成第一电压(V1)424、第二电压(V2)426和第三电压(V3)402。因此，当测试磁通量消失时，线圈304两端的第三电压(V3)402的极性和强度不同于磁通量失衡322存在时的情形，其具体情况与磁通量失衡322的方向有关。
在另一实例中，在生成测试磁通量期间，通过测量第一测试电流(I5)420、第二测试电流(I6)422以及第一电压(V1)424、第二电压(V2)426和第三电压(V3)402中的至少一个电压来检测磁通量失衡322。向线圈304连续输入第一测试电流(I5)420和第二测试电流(I6)422来生成测试磁通量。在饱和状态期间，第一测试电流(I5)420或第二测试电流(I6)422增加，第一电压(V1)424、第二电压(V2)426和第三电压(V3)402没有变化或者只是轻微变化。此外，如果变压器320中有磁通量失衡322，很容易用第一测试电流(I5)420或第二测试电流(I6)422使变压器320饱和。因此，在饱和开始出现时比较第一测试电流(I5)420和第二测试电流(I6)422的强度，同样可说明磁通量失衡322的出现。
检测磁通量失衡200的第二典型方法是测量流经变压器320的通信信号313。变压器320中的磁通量失衡322将导致通信信号313的对称性和/或幅度的变化。当变压器320在一个方向上出现饱和或接近饱和状态时，将出现这些变化。检测过程包括测量通信信号313在对称性、波形形状和/或幅度的下降。剪截检测器(clipping detector)测试通信信号313的对称性和幅度的变化。
磁通量失衡322检测的第三典型方法是测量DC负载342的能源需求的变化。通过检测来自第二线圈345的中心抽头343的供给电流来测量能源需求。作为选择，还可通过检测在中心抽头343感应到的供给电压来测量能源需求。如果DC负载342能源需求增加，则磁通量失衡322也随之增大。如果DC负载342能源需求减小，则磁通量失衡322也随之减小。
控制信号在磁通量失衡检测和最小化期间，控制电路310给出控制信号来启动第一开关408和/或第二开关412。在最小化期间，控制电路310根据磁通量失衡322的强度和方向来给出控制信号。
在一实例中，控制电路310执行算法以控制检测电路300、补偿电路302和/或受电设备收发机324。算法同样也对检测电路300的输出进行处理以控制补偿电路302。在补偿电路302中，第一补偿电流(I3)404和第二补偿电流(I4)406的时长(timing)、幅度和方向都受控制电路310的控制。控制电路310也控制第一开关408和/或第二开关412的启动。在DC电源414为可变电源时，控制电路310也控制DC电源414的变化。
磁通量失衡最小化补偿电路302通过向线圈304输入第一补偿电流(I3)404和/或第二补偿电流(I4)406来最小化磁通量322。第一补偿电流(I3)404和/或第二补偿电流(I4)406在变压器320中生成补偿磁通量311。第一补偿电流(I3)404和第二补偿电流(I4)406为可变强度的DC电流。在一实例中，第一补偿电流(I3)404和/或第二补偿电流(I4)406均具有固定强度。补偿电路302的操作不考虑变压器320中是否存在通信信号313。
在一方法中，控制信号启动第一开关408和/或第二开关412，向线圈304输入第一补偿电流(I3)404或第二补偿电流(I4)406以生成使磁通量失衡322最小化的补偿磁通量311。第一开关408的启动使第二补偿电流(I4)406朝一个方向流入线圈304。第二开关412的启动使第一补偿电流(I3)404以与第二补偿电流(I4)406相反的方向流入线圈304。
在另一方法中，控制电路310启动多级电路436中的一些第一开关408和/或第二开关412。通过将一定数量的固定大小DC电源414选择性的连接到线圈304，可改变输入到线圈304中的第一补偿电流(I3)404或第二补偿电流(I4)406的强度。
在另一方法中，控制电路310调整可变DC电源414来选择第一补偿电流(I3)404或第二补偿电流(I4)406的强度。
图7示出了检测和最小化磁通量失衡322的方法。在步骤700，启动第一开关408，将第一测试电流(I5)420输入到线圈304的第一部分，以使变压器320饱和。在步骤702，停止第一测试电流(I5)420。在步骤704，在停止第一测试电流(I5)420的过程中，得到第三电压(V3)402的第一测量值。在步骤706，启动第二开关412，将第二测试电流(I6)422以与第一测试电流(I5)420相反的方向输入到线圈304的第二部分，以使变压器320饱和。在步骤708，停止第二测试电流(I6)422。在步骤710，在停止第二测试电流(I6)422的过程中，得到第三电压(V3)402的第二测量值。在步骤712，将第三电压(V3)402的第一测量值与第三电压(V3)402的第二测量值比较，以确定差分电压(differential voltage)。差分电压的大小和极性说明了磁通量失衡322的方向和强度。在步骤714，根据该磁通量失衡322向补偿电路302发出控制信号。步骤714是可选的。在步骤716，选择启动第一开关408和/或第二开关412，使第一补偿电流(I3)404或第二补偿电流(I4)406流入线圈304以生成使磁通量失衡322最小化的补偿磁通量311。
图8示出了检测和最小化磁通量失衡322的方法。在步骤800，检测电路300将第一测试电流(I5)420输入到线圈304的第一部分。在步骤802，在增大第一测试电流(I5)420的同时测量线圈304两端的第三电压(V3)402。在步骤804，当从第三电压(V3)402检测到变压器320饱和时，记录第一测试电流(I5)420的大小。在步骤806，停止第一测试电流(I5)420。在步骤808，检测电路300将第二测试电流(I6)422输入到线圈304的第二部分。在步骤810，在增大第二测试电流(I6)422的同时测量线圈304两端的第三电压(V3)402。在步骤812，当从第三电压(V3)402检测到变压器320饱和时，记录第二测试电流(I6)422的大小。在步骤814，停止第二测试电流(I6)422。在步骤816，第一测试电流(I5)420测量值和第二测试电流(I6)422测量值之间的大小和极性差异说明了磁通量失衡322的方向和强度。在步骤818，启动开关如第一开关408和/或第二开关412，使电流如第一补偿电流(I3)404和/或第二补偿电流(I4)406流入线圈304以生成使磁通量失衡322最小化的补偿磁通量311。
图9示出了检测和最小化磁通量失衡322的又一方法。在步骤900，将直流输入到变压器第一线圈的至少一部分。在步骤902，确定由该直流和流经第二线圈的第二电流引起的磁通量。在步骤904，判断该磁通量是否将引起变压器饱和。步骤904是可选的。步骤906，改变该磁通量。
结论应理解，用于解释权利要求的是详细说明部分而不是概述和摘要部分。概述和摘要部分给出了一个或多个发明人所预期的本发明实施例但并未给出所有实施例，因此，概述和摘要部分无论如何不能用于限制本发明和权利要求。
权利要求
1.一种收发机，用于在通信系统中降低由电能传送引起的变压器饱和，其特征在于，其中包括变压器接口，包括第一导线，第二导线，和第三导线；饱和补偿电路，包括连接在所述第一导线和节点之间的第一开关，连接在所述第二导线和所述节点之间的第二开关，以及连接在所述节点和所述第三导线之间的直流电源；测量下述至少一项的测量装置所述第一、第二和第三导线中任两者之间的电压，流经所述第一导线的第一电流和流经所述第二导线的第二电流；和连接到所述第一开关、所述第二开关和所述测量装置的控制电路。
2.根据权利要求1所述的收发机，其特征在于，所述直流电源是可变的。
3.根据权利要求1所述的收发机，其特征在于，所述控制电路连接到所述直流电源。
4.根据权利要求1所述的收发机，其特征在于，所述饱和补偿电路，所述测量装置和所述控制电路设置在同一基板上。
5.根据权利要求1所述的收发机，其特征在于，所述第一开关、所述第二开关和所述直流电源中的至少一个包括晶体管。
6.一种控制变压器中磁通量的方法，该变压器有第一线圈和第二线圈，其中第二线圈有连接到直流负载的第二线圈抽头，其特征在于，该方法包括将直流电流输入到所述第一线圈的至少一部分；确定磁通量，所述磁通量来自所述直流电流和流经所述第二线圈的第二电流；和改变所述磁通量。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一线圈的所述一部分包括第一线圈中心抽头和所述第一线圈的端部。
8.一种在通信系统变压器中控制磁通量失衡的方法，其特征在于，其中包括检测所述通信系统变压器中的所述磁通量失衡；和在所述通信系统变压器中生成补偿磁通量，以最小化所述磁通量失衡。
9.一种通过通信链路接收DC能源和数据的受电设备，其特征在于，该受电设备包括变压器，用于隔开所述通信链路和所述受电设备，所述变压器带有连接到所述通信链路的第一线圈和连接到数据收发机的第二线圈；磁通量检测电路，其连接到所述变压器的所述第二线圈，用于检测与通过所述通信链路提供的所述DC能源相关的主磁通量；和补偿电路，其连接到所述变压器的所述第二线圈，用于在所述变压器的所述第二线圈生成DC抵消电流，所述DC抵消电流在所述变压器中产生次磁通量，其极性与所述主磁通量相反。
10.根据权利要求9所述的动力设备，其特征在于，所述补偿电路包括可变电源，用于产生可变电流并输入所述变压器的所述第二线圈的第一抽头和第二抽头其中之一。
全文摘要
本发明涉及在通信系统变压器中将由电能传送引起的饱和度最小化的方法和装置，该变压器诸如以太网供电系统中的变压器。检测变压器中由饱和引起的磁通量失衡。将补偿电流输入线圈，以最小化磁通量失衡和饱和度。
文档编号G05F1/565GK101093960SQ20071010920
公开日2007年12月26日 申请日期2007年5月22日 优先权日2006年6月2日
发明者沙瓦西·法拉希, 凯文·布朗 申请人:美国博通公司