专利名称：高功率以太网供电网络的电缆电阻确定的制作方法
技术领域：
本发明涉及高功率以太网供电网络的电缆电阻确定。
背景技术：
以太网供电(PoE)允许诸如互联网协议(IP)电话、无线LAN接入点以及安全网络摄像机的受电设备(powered device) (PD)通过以太网电缆接收电力和数据。在PoE网络中，供电设备(power sourcing equipment) (PSE)可以通过以太网电缆连接至一个或多个受电设备(PD)。PSE能向一个或多个F1D分配电力并通过以太网电缆将电力传输至一个或多个H)。以太网电缆包括四对线，每对线为用于差分信号的双绞线。在某些PoE网络中，以太网电缆中的四对线只有两对用于将电力传输至一个或多个H)。然而，以太网电缆中的四对线越来越普遍地用于将电力传输至一个或多个H)。通过应用两对以上的线，PoE网络能支持更高的电流同时电缆损耗降低。在PoE网络中将电力分配至一个或多个H)的过程中，PSE能确定电力损耗并由此预算一个或多个ro之间的电力分配。由于不能精确地确定电力损耗，例如，pse可能估算电力损耗并基于估算的电力损耗停止向一个或多个F1D传输电力以维持PoE网络的期望功率效率。作为另一个实例，PSE可能基于对最坏情况而不精确地向一个或多个H)分配较少电力。在PoE网络中，以太网电缆电阻是导致电力损耗的重要原因。这样，PSE要估算以太网电缆电阻以确定电力损耗。例如，时域反射计可与每单位长度以太网电缆的平均电阻一起用于估算以太网电缆的电阻。
发明内容
本公开涉及高功率PoE网络中的电缆电阻确定，基本上如至少一个附图所示或结合至少一个附图的描述那样，在权利要求中更完整地阐述。本公开的一个方面涉及一种用于确定带电电缆的电阻的供电设备，所述供电设备包括:使第一电流流经所述供电设备的第一和第二输出端的第一电源电压；使第二电流流经所述供电设备的第三和第四输出端的第二电源电压；从所述第一电流偏置所述第二电流以在所述第二电源电压和所述第一电源电压之间产生偏置电压进而确定所述带电电缆的所述电阻的电流调制电路。根据本公开的供电设备中，优选所述电流调制电路利用可变电阻开关从所述第一电流偏置所述第二电流以调节所述第二电流。根据本公开的供电设备中，优选所述可变电阻开关包括调节了 Rdson的至少一个
晶体管。根据本公开的供电设备中，优选所述电流调制电路强制所述偏置电压维持在低于预定的最大值。根据本公开的供电设备中，优选所述供电设备通过所述带电电缆将所述第一和第二电源电压施加至受电设备。
根据本公开的供电设备中，优选所述供电设备用于以太网供电网络。
本公开的另一方面涉及一种确定由以太网供电网络中供电设备所用的带电电缆的电阻的方法，所述方法包括:施加第一电源电压以使第一电流流经所述供电设备的第一和第二输出端；施加第二电源电压以使第二电流流经所述供电设备的第三和第四输出端；从所述第一电流偏置所述第二电流以在所述第二电源电压和所述第一电源电压之间产生偏置电压进而确定所述带电电缆的所述电阻。
在上述方法中，优选利用可变电阻开关从所述第一电流偏置所述第二电流以调节所述第二电流。
在上述方法中，优选所述可变电阻开关包括Rdson经调节的至少一个晶体管。
在上述方法中，优选包括强制所述偏置电压维持在低于预定的最大值。
在上述方法中，优选所述第一和第二电源电压通过所述带电电缆施加至受电设备。
在上述方法中，优选电流调制电路用所述偏置电压确定所述带电电缆的所述电阻。
在上述方法中，优选电流调制电路用所述第一电流和所述第二电流确定所述带电电缆的所述电阻。
本公开的又一方面涉及一种用于确定带电电缆的电阻的系统，所述系统包括:受电设备；供电设备，通过所述带电电缆将第一电源电压施加至所述受电设备并使第一电流流经所述带电电缆中的第一和第二导电对；所述供电设备通过所述带电电缆将第二电源电压施加至所述受电设备并使第二电流流经所述带电电缆中的第三和第四导电对；电流调制电路，从所述第一电流偏置所述第二电流以在所述第二电源电压和所述第一电源电压之间产生偏置电压进而确定所述带电电缆的所述电阻。
在上述系统中，优选所述电流调制电路利用可变电阻开关从所述第一电流偏置所述第二电流以调节所述第二电流。
在上述系统中，优选所述可变电阻开关包括调节了 Rdson的至少一个晶体管。
在上述系统中，优选所述电流调制电路强制所述偏置电压维持在低于预定的最大值。
在上述系统中，优选所述电流调制电路位于所述供电设备内。
在上述系统中，优选所述电流调制电路用所述偏置电压确定所述带电电缆的所述电阻。
在上述系统中，优选所述带电电缆是带电的以太网电缆。
图1示出了根据本发明实施方式的用于确定带电电缆(powered cable)电阻的方法的示例性流程图。
图2A示出了根据本发明实施方式的用于确定带电电缆电阻的系统的示例图。
图2B示出了根据本发明实施方式的用于确定带电电缆电阻的系统的示例图。
具体实施方式
下文中的说明含有有关本发明实施方式的具体信息。本领域技术人员应明白，本发明可以用不同于本文所讨论的具体方式进行实施。本申请中的附图及其所附的详细说明仅仅是示例性实施方式。除非另有说明，附图中相同或相应的元件可以由相同或相应的参考号表示。此外，本申请中的附图及图示是大致的而不是按比例示出的，并且未与实际的相关尺寸对应。图1示出了用于确定以太网供电(PoE)网络中由供电设备(PSE)所用的带电电缆电阻的方法的示例性流程图100。流程图100所示的方法和技术足以说明本发明的至少一个实施方式，然而，本发明的其他实施方式可以运用不同于流程图100所示的方法和技术。此外，尽管流程图100就图2A和2B所示的以太网供电(PoE)网络200进行说明，但是公开的发明概念并不限于图2A和2B所示PoE网络200的具体特征。此外，尽管示出的各种特征可能包含在特定元件中，但是这些特征可以在不同实施方式中出现其外部。作为一个实例，在各种实施方式中，图2A和2B所示的电流调制电路216和/或电源208可以设置在PSE 202的外部。现在参考图1所示的流程图100和图2A所示的PoE网络200，流程图100包括将第一电源电压施加至带电以太网电缆的第一和第二导电对以使第一电流流经PSE的第一和第二输出端(output terminal)(流程图100中的170)。PoE网络200包括用于确定带电以太网电缆206 (或者更概括地讲“带电电缆206”)的电阻Rc的PSE 202。如图2A所示，PoE网络200包括PSE 202、受电设备(PD) 204以及带电以太网电缆206。PSE 202包括电源208、开关210、开关控制器212、可变电阻开关214、电流调制电路216以及输出端218a、218b、218c和218d (在本文中也统称为“输出端218”)。带电以太网电缆206包括导电对(conductive pair) 220、222、224和226。受电设备204包括二极管桥228和230以及负载232。PSE 202能用于PoE网络200以通过带电以太网电缆206向PD 204提供电力和数据。例如，ro 204可能是IP电话、无线LAN接入点和安全网络摄像机。在PoE网络200中，PSE 202通过带电以太网电缆206连接至H) 204。PSE 202可以向H) 204分配电力并通过带电以太网电缆206将电力传输至H) 204。在本实施方式中，带电以太网电缆206包括四对线(即导电对220、222、224和226),每对线为用于差分信号(differential signaling)的双绞线(twisted pair)。例如，每个输出端218利用PSE 202内各自的变压器来产生差分信号(differential signal)，然后这些不同信号又由H) 204内另一个变压器以本领域已知的方式结合。应注意的是，尽管运用带电以太网电缆206对本实施方式进行了说明，根据本发明的实施方式不要求以太网电缆，并且可以包括多于或少于四个导电对。此外，在某些实施方式中，任何导电对可以由单线或多于三根的线代替。此外，在某些实施方式中可以不用差分信号。跨带电以太网电缆206的导电对220和222施加第一 Vsupply以使电流I1流经PSE202的输出端218a和218b。图2A示出了 PSE 202，其包括第一 Vsupply以使电流I1流经PSE202的输出端218a和218b。例如，如图2A所示，PSE 202和H) 204由带电以太网电缆206连接。带电以太网电缆206的导电对220 —端连接至输出端218a，而另一端由H) 204接收。还是如图2A所示，输出端218a耦接至电源208的正极端子，并且导电对220由二极管桥228的输入(input)234a接收。负载232稱接至二极管桥228的整流正轨迹(rectified positive rail)236a。类似地，带电以太网电缆206的导电对222 —端连接至输出端218b，而另一端由H) 204接收。还是如图2A所示，输出端218b通过开关210耦接至电源208的负极端子，并且导电对222由二极管桥228的输入234b接收。负载232还耦接至二极管桥230的整流负轨迹236b ο因此，在PoE网络200中，开关210可用于形成电流通路以使电流I1流经PSE 202的输出端218a和218b。例如，如图1的流程图100中的动作170所示，开关控制器212使开关210能让电源208产生跨输出端218a和218b的第一 Vsupply。这样，在本实施方式中，电流通路的形成从电源208开始、经过输出端218a、导电对220以及二极管桥228进入负载232，并经过二极管桥228、导电对222和输出端218b返回至接地。作为一个具体例子，第一 Vsupply可以为约48伏。参考图1所示流程图100和图2A所示PoE网络200，流程图100中的动作172公开了跨带电以太网电缆的第三和第四导电对施加第二电源电压以使第二电流流经PSE的
第一和第二输出端。在动作172中，跨带电以太网电缆218的导电对224和226施加第二 Vsupply以使电流I2流经PSE 202的输出端218c和218d。图2A示出了的PSE 202，其包含第二 Vsupply以使电流I2流经PSE 202输出端218c和218d。例如，如图2A所示，带电以太网电缆206的导电对224 —端连接至输出端218c，而另一端由ro 204接收。还是如图2A所示，输出端218c耦接至电源208的正极端子，并且导电对224由二极管桥230的输入238a接收。负载232耦接至二极管桥230的整流正轨迹240a。类似地，带电以太网电缆206的导电对226 —端连接至输出端218d，而另一端由H) 204接收。还是如图2A所示，输出端218d通过可变电阻开关214耦接至电源208的负极端子，并且导电对226由二极管桥230的输入234a接收。负载232还耦接至二极管桥230的整流负轨迹240b。因此，在PoE网络200中，可变电阻开关214用于形成电流通路以使电流I2流经PSE 202的输出端218c和218d。例如，在动作172中，电流调制电路216使可变电阻开关214能让电源208产生第二 Vsupply。这样，在本实施方式中，电流通路的形成从电源208开始、经过输出端218c、导电对224以及二极管桥230进入负载232，并经过二极管桥230、导电对226和输出端218d返回至接地。作为一个具体例子，第二 Vsupply可以为约48伏。图2A示出了执行流程图100中的动作170和172后的PoE网络200。在一些实施方式中，同时进行动作170和172。在另一些实施方式中，动作170先于动作172执行。在另一些实施方式中，动作172先于动作170执行。在图2A中，PSE 202通过带电以太网电缆206向PD 204施加第一 Vsupply和第二 Vsupply。因此，如上所述，导电对220、222、224和226均用于向H) 204传输电力。因此，PoE网络200支持高电流并且具有低电缆损耗。在PoE网络200中向H) 204分配电力的过程中，PSE 202能确定电力损耗并相应地预算对ro 204的电力分配。在PoE网络200中，以太网电缆电阻是导致电力损耗的重要原因。在本实施方式中，电流调制电路216能够确定以太网电缆电阻进而确定电力损耗。在所示出的实施方式中，每个导电对220、222、224和226的每根线具有电阻R。(为了简单起见)。然而，应注意的是，实际电阻可以不同，PoE标准可能要求各个导电对之间的电阻不平衡仅3%。在PoE网络200中，电阻Rc可以通过下列等式I确定:
权利要求
1.一种用于确定带电电缆的电阻的供电设备，所述供电设备包括: 使第一电流流经所述供电设备的第一和第二输出端的第一电源电压； 使第二电流流经所述供电设备的第三和第四输出端的第二电源电压； 从所述第一电流偏置所述第二电流以在所述第二电源电压和所述第一电源电压之间产生偏置电压进而确定所述带电电缆的所述电阻的电流调制电路。
2.根据权利要求1所述的供电设备，其中，所述电流调制电路利用可变电阻开关从所述第一电流偏置所述第二电流以调节所述第二电流。
3.根据权利要求2所述的供电设备，其中，所述可变电阻开关包括Rdson经调节的至少一个晶体管。
4.根据权利要求1所述的供电设备，其中，所述电流调制电路强制所述偏置电压维持在低于预定的最大值。
5.根据权利要求1所述的供电设备，其中，所述供电设备通过所述带电电缆将所述第一和第二电源电压施加至受电设备。
6.根据权利要求1所述的供电设备，其中，所述供电设备用于以太网供电网络。
7.一种确定由以太网供电网络中供电设备所用的带电电缆的电阻的方法，所述方法包括: 施加第一电源电压以使第一电流流经所述供电设备的第一和第二输出端； 施加第二电源电压以使第二电流流经所述供电设备的第三和第四输出端； 从所述第一电流偏置所述第二电流以在所述第二电源电压和所述第一电源电压之间产生偏置电压进而确定所述带电电缆的所述电阻。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，电流调制电路被配置为用所述偏置电压、或者用所述第一电流和所述第二电流确定所述带电电缆的所述电阻。
9.一种用于确定带电电缆的电阻的系统，所述系统包括: 受电设备； 供电设备，通过所述带电电缆将第一电源电压施加至所述受电设备并使第一电流流经所述带电电缆中的第一和第二导电对； 所述供电设备通过所述带电电缆将第二电源电压施加至所述受电设备并使第二电流流经所述带电电缆中的第三和第四导电对； 电流调制电路，从所述第一电流偏置所述第二电流以在所述第二电源电压和所述第一电源电压之间产 生偏置电压进而确定所述带电电缆的所述电阻。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述电流调制电路位于所述供电设备内。
全文摘要
本发明涉及高功率以太网供电网络的电缆电阻确定，其示例性实施方式披露了用于确定带电电缆的电阻的供电设备(PSE)。PSE包括使第一电流流经PSE第一和第二输出端的第一电源电压，PSE也包括使第二电流流经PSE第三和第四输出端的第二电源电压，PSE还包括从第一电流偏置第二电流以在第二和第一电源电压之间形成偏置电压进而确定带电电缆的电阻的电流调制电路。电流调制电路能够运用可变电阻开关从第一电流偏置第二电流以调节第二电流。
文档编号H04L12/10GK103138948SQ201210366450
公开日2013年6月5日 申请日期2012年9月27日 优先权日2011年11月23日
发明者马里厄斯·I·威拉丹 申请人:美国博通公司