(57)【要約】  DC受電デバイス１００のための電力入力段１０２は、DC電力を供給するための外部導電体１０６の４つの対に接続するための電力入力要素１０４の少なくとも４つの対と、前記外部導電体から正の電源電圧が利用可能である電力入力要素の対の第１の数が、電力入力要素であって、前記電力入力要素から負の電源電圧が利用可能である電力入力要素の対の第２の数と等しいか否かを決定するために平衡測定を実施し、前記平衡測定の結果を示す平衡出力信号を供給するよう構成される平衡測定段１１０を有する給電モード判定ユニット１０８とを含む。
2019518405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
DC受電デバイスのための電力入力段であって、
DC電力を供給するための外部導電体の少なくとも４つの対のうちの同数の対に接続するための電力入力要素の少なくとも４つの対を有する接続ユニットと、
前記外部導電体から正の電源電圧が利用可能である電力入力要素の対の第１の数が、電力入力要素であって、前記電力入力要素から負の電源電圧が利用可能である電力入力要素の対の第２の数と等しいか否かを決定するために平衡測定を実施し、前記平衡測定の結果を示す平衡出力信号を供給するよう構成される平衡測定段を有する給電モード判定ユニットとを含む電力入力段。
【請求項２】
前記給電モード判定ユニットが、前記外部導電体を介する供給のために許されるDC電力の最大量を示す電力制限測定を実施し、前記電力制限測定の結果を示す電力出力信号を供給するよう構成される電力制限測定段を更に有する請求項１に記載の電力入力段。
【請求項３】
前記平衡出力信号が、前記第１の数が前記第２の数と等しいことを示す場合にのみ、前記電力制限測定を実施するよう構成される請求項２に記載の電力入力段。
【請求項４】
前記平衡測定ユニットが、各々が、電力入力要素の関連する対に接続される入力の対を有すると共に、関連する中心点タップを有する２つの分圧器と、前記中心点タップに接続され、前記中心点タップと基準電圧との間に供給される中心点電圧を測定し、前記中心点電圧を前記平衡出力信号として供給するよう構成される電圧センサとを含む請求項１に記載の電力入力段。
【請求項５】
前記電力制限測定段が、
キャパシタンスであって、前記キャパシタンスの一方の側において、前記電圧センサに接続されるキャパシタンスと、
前記キャパシタンスの他方の側を基準電位に一時的に接続するための制御可能なスイッチとを有し、
前記電力制限測定段が、前記基準電位への前記キャパシタンスの接続に応じた前記中心点電圧のレート変化の測定に基づいて許されるDC電力の最大量を決定するよう構成される請求項２に記載の電力入力段。
【請求項６】
前記電力制限測定段が、
測定抵抗器であって、前記測定抵抗器の一方の側において、前記電圧センサに接続される測定抵抗器と、
前記測定抵抗器の他方の側を基準電位に一時的に接続するための制御可能なスイッチとを有し、
前記電力制限測定段が、前記基準電位への前記測定抵抗器の接続に応じた前記中心点電圧の測定に基づいて利用可能なDC電力の総量を決定するよう構成される請求項２に記載の電力入力段。
【請求項７】
前記平衡測定ユニットの前記分圧器が、各々、関連する電源入力要素と前記分圧器の前記中心点との間に接続される、直列に向かい合わせに配置したツェナーダイオードの配列又はダイアアックを有する請求項４に記載の電力入力段。
【請求項８】
外部DC給電機器からの導電体の少なくとも４つの対を介するDC電力供給のモードの判定のためのデバイスであって、
請求項１に記載の電力入力段と、
前記電力入力段に接続され、前記平衡出力信号を受信し、前記平衡出力信号の値に応じてユーザ出力を供給するよう構成されるユーザインターフェースとを有するデバイス。
【請求項９】
DC受電デバイスであって、
請求項１に記載の電力入力段と、
前記DC受電デバイスの動作中に前記電力入力段を介してDC電力を受け取るよう構成される負荷ユニットと、
前記平衡出力信号を受信し、前記平衡出力信号に応じて前記負荷ユニットの動作モードを決定し、設定するよう構成される制御ユニットとを有するDC受電デバイス。
【請求項１０】
前記制御ユニットが、
前記平衡出力信号が、前記第１の数が前記第２の数と等しいことを示す場合には、少なくとも第１の所定の電力量を必要とする前記負荷ユニットの第１動作モードを決定し、設定し、
前記平衡出力信号が、前記第１の数が前記第２の数と等しくないことを示す場合には、前記第１の電力量よりも少ない第２の電力量を必要とする前記負荷ユニットの第２動作モードを、又は前記負荷ユニットの動作をシャットダウンすることを、決定し、設定するよう構成される請求項９に記載のDC受電デバイス。
【請求項１１】
外部DC給電機器による外部導電体の少なくとも４つの対を介する電力供給のモードを検出するための方法であって、
外部導電体であって、前記外部導電体から正の電源電圧が利用可能である外部導電体の対の第１の数が、外部導電体であって、前記外部導電体から負の電源電圧が利用可能である外部導電体の対の第２の数と等しいか否かを決定するために平衡測定を実施するステップと、
前記平衡測定の結果を示す平衡出力信号を供給するステップとを有する方法。
【請求項１２】
前記平衡出力信号が、前記第１の数が前記第２の数と等しいことを示す場合にのみ、前記外部導電体を介して利用可能なDC電力の総量を決定するための電力制限測定を実施するステップと、
前記電力制限測定の結果を示す電力出力信号を供給するステップとを更に有する請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
電力入力要素の少なくとも４つの対を含むDC電力入力ユニットを有するDC受電デバイスを動作させるための方法であって、
請求項１１に記載の方法を実施するステップと、
前記平衡出力信号に応じて前記DC受電デバイスの動作モードを決定し、設定するステップとを有する方法。
【請求項１４】
前記平衡出力信号が、前記第１の数が前記第２の数と等しいことを示す場合には、少なくとも第１の所定の電力量を必要とする前記負荷ユニットの第１動作モードを決定し、設定し、
前記平衡出力信号が、前記第１の数が前記第２の数と等しくないことを示す場合には、前記第１の電力量よりも少ない第２の電力量を必要とする前記負荷ユニットの第２動作モードを、又は前記負荷ユニットの動作をシャットダウンすることを、決定し、設定するステップを更に有する請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
コンピュータのプロセッサによって実行されるときに、請求項１３に記載のDC受電デバイスを動作させるための方法を実行するための実行可能コードを含むコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、DC受電デバイスのための電力入力段、DC電力供給モードの判定のための電力制限測定デバイス、DC受電デバイス、電力供給モードを検出するための方法、DC受電デバイスを動作させる方法、及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
US 2015/0215131 A1は、DC給電機器（PSE）とDC受電デバイス（PD）とから成る電気装置を提示している。PSEは、PDが（例えば、標準イーサネットケーブルにおいて）４線ペアを介して電力を受け取ることに対応しているかどうかを検出するよう構成される。検出段階中、PSEは、PDの特性インピーダンスを検出するために、電流制限電圧をケーブル内の第１及び第２対又は導体に供給する。PSEにおいては、第１抵抗器が第３導体対に接続され、第２抵抗器が第４導体対に接続される。検出段階中、PSEは抵抗器を流れる相対電流を検出する。電流が同じである場合には、PSEは、PDが４つの導体対を介して電力を受け取ることができることを知る。次いで、PSEは、第１及び第２導体対にフル電圧を印加し、第３及び第４導体対をMOSFETを介して低電圧に接続する。
【０００３】
US 2007/0281755 A1は、各々の電源入力に関連するスイッチング回路を制御することにより、複数の電源入力から引き出される電力又は電流の平衡を保つための新規な技術を提示している。各スイッチング回路は、各スイッチングサイクルにおけるその変圧器又はインダクタにおける電流を、全てのスイッチング回路に共通のピーク又は平均電流値に制限するように制御され得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
接続された受電デバイスが導体対を介して電力を受け取ることができるかどうかを決定するよう構成される電源を有することは有利であるが、DC受電デバイスが、外部電源によって供給される電力が、有効な又は正しい給電モードに属するかどうかを、その動作のために前記電源から電力を抽出する前に、決定することができることも有益であるだろう。
【０００５】
本発明の目的は、DC受電デバイスが、負荷デバイスの動作のために外部電源から電力を引き出す前に、有効な又は正しい給電モードでDC電力を受け取っているかどうかを検出することを可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、DC受電デバイスのための電力入力段が提示される。前記電力入力段は、
−  DC電力を供給するための外部導電体（１０６）の同数の対に接続するための電力入力要素（１０４）の少なくとも４つの対を有する接続ユニットと、
−  平衡測定段を有する給電モード判定ユニットとを含む。前記平衡測定段は、前記外部導電体から正の電源電圧が利用可能である電力入力要素の対の第１の数が、電力入力要素であって、前記電力入力要素から負の電源電圧が利用可能である電力入力要素の対の第２の数と等しいか否かを決定するために平衡測定を実施し、前記平衡測定の結果を示す平衡出力信号を供給するよう構成される。
【０００７】
本発明の第１の態様の電力入力段は、有利には、給電モードであって、現在、前記電力入力段が前記給電モードによって給電されている給電モードを決定するよう構成される。DC電力を供給するための外部導体の対は、前記電力入力要素の対によって前記接続ユニットに接続され得る
【０００８】
前記DC受電デバイスは、前記電力入力要素の対の第１の数（即ち、正の電源電圧が利用可能である電力入力要素の対の第１の数）と、前記電力入力要素の対の第２の数（即ち、負の電源電圧が利用可能である電力入力要素の対の第２の数）を比較することによって、前記受電デバイスが、現在、外部導電体の３つのような奇数個の対を通じて給電されており、電力入力要素の残りの対を通じては電力が供給されていないこと、又は前記受電デバイスが所謂「偽の（false）」電力を受け取っているかどうかを確認又は除外することができる。この場合の非限定的な例は、電力入力要素の対の総数が４つである場合における「偽の４対電力」である。偽の４対電力は、正の電源電圧が利用可能である外部導電体の３つの対、及び負の電源電圧が利用可能である外部導電体の１つの対の接続、又は正の電源電圧が利用可能である外部導電体の１つの対、及び負の電源電圧が利用可能である外部導電体の３つの対の接続のいずれかを示す。
【０００９】
次の表は、正の電圧に接続されるか（＋）、負の電圧に接続されるか（−）、又は接続されないか（Ｚ）のいずれかであり得る電力入力要素の４つの対（対１、対２、対３及び対４）のための給電構成の不完全なリストを含む。表は、最も関係のある給電構成を示している。残りの構成は、（＋）と（−）とを入れ替えることによって、対１と対２とを入れ替えることによって、対１及び対２と対３及び対４とを入れ替えることによって、又はそれらの任意の組み合わせによって、得られる。
【表１】
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表１：電力入力要素の４つの対の例のための給電構成
【００１０】
構成番号１及び構成番号２は、４対電力を供給する正しい給電モードである。電力入力要素の２つの対が正の電圧を受け取る一方で、残りの２つの対は負の電圧を受け取る。極性は、任意の組み合わせで反転され得る。構成番号３においては、電源入力要素の４つの対全てが電源に接続されるが、３つの対が正の電圧を受け取り、１つの対が負の電圧を受け取る。これは、電源に戻る単一の対のみと接続される電流路に非常に高いストレスをかけることから、偽の４対電力と呼ばれる。ここでも、極性が反転されてもよく、又は対の位置が入れ替えられてもよい。この構成は、技術的には、導体の４つの対を通じて電力を供給しているが、実際には、導体の２つの対を通じて安全に輸送されることができる電力量しか安全に伝送することができない。
【００１１】
構成４〜６は、１つの対が電源に接続されない「3対電力」の変形例である。３対電力は、単純な回路では、４対電力と間違えられ易いが、２対電力に対して許される電力消費量よりも高い電力消費量は許されない。
【００１２】
最後に、構成７〜９は、正しい２対給電モードを示している。
【００１３】
このようにして、前記電力入力段は、例えば、電力入力要素の対が４つの場合には、前記給電構成が、正しい４対給電モード若しくは正しい２対給電モードに対応するのか（即ち、前記外部導電体から正の電源電圧が利用可能である電力入力要素の対の第１の数が、電力入力要素であって、前記電力入力要素から負の電源電圧が利用可能である電力入力要素の対の第２の数と等しいのか）、又はその代わりに、偽の４対給電モード若しくは３対給電モードに対応するのか（即ち、前記外部導電体から正の電源電圧が利用可能である電力入力要素の対の第１の数が、電力入力要素であって、前記電力入力要素から負の電源電圧が利用可能である電力入力要素の対の第２の数と等しくないのか）を決定するよう構成される。それは、更に、前記平衡測定の結果を示す平衡出力信号を供給する。
【００１４】
電力入力要素の対の総数が奇数である場合には、平衡のとれた又は正しい給電モードは、対の総数よりも少ない奇数個の対が接続されないことを必要とする。
【００１５】
以下では、本発明の第１の態様の実施例を提示する。
【００１６】
正しい給電モードが、外部導電体の対の全てを介する電力の供給に基づいているのか、又は外部導電体のより少ない偶数個の対を介する電力の供給に基づいているのかを識別することができることも有益であるだろう。外部導電体の対が４つである非限定的な事例においては、正しい４対給電モード又は正しい２対給電モードが存在し得る。しかしながら、外部導電体の２つの対を介する供給のために許される電力量は、一般に、外部導電体の４つの対を介する供給のために許される電力量よりも少ない。それ故、幾つかの実施例においては、前記給電モード判定ユニットは、電力制限測定段を更に有する。前記電力制限測定段は、前記外部導電体を介する供給のために許されるDC電力の最大量を示す電力制限測定を実施し、前記電力制限測定の結果を示す電力出力信号を供給するよう構成される。従って、前記電力出力信号は、前記正しい給電モードに関するデータを含む。
【００１７】
これらの実施例のうちの幾つかにおいては、前記電力入力段ユニットは、前記平衡出力信号が、前記電力入力要素の対の第１の数が前記電力入力要素の対の第２の数と等しいことを示す場合にのみ、前記電力制限測定を実施するよう構成される。
【００１８】
他の実施例においては、前記平衡測定ユニットは、各々が、電力入力要素の関連する対に接続される入力の対を有すると共に、関連する中心点タップを有する２つの分圧器を含む。更に、これらの実施例は、前記中心点タップに接続され、前記中心点タップと基準電圧又は電位との間に供給される中心点電圧を測定するよう構成される電圧センサを含む。前記電圧センサは、更に、前記中心点電圧を前記平衡出力信号として供給する。
【００１９】
これらの実施例においては、正の電源電圧が利用可能である電力入力要素の対の数が、負の電源電圧が利用可能である電力入力要素の対の数と等しいときはいつでも、前記電圧センサによって測定される前記中心点電圧は、所定の電圧範囲内の電圧値に対応する。それ故、前記所定の電圧範囲外の電圧値を持つ測定中心点電圧は、正しくない給電モードの表れである。
【００２０】
幾つかの実施例においては、２つの抵抗器を含む抵抗分圧器が用いられる。これらの実施例の幾つかにおいては、中心点電圧測定に結合される高周波ノイズを低減するために、インダクタが前記抵抗器と直列に置かれ得る。他の実施例においては、接地されたデカップリングコンデンサが前記中心点タップに接続され得る。幾つかの実施例においては、前記インダクタと前記コンデンサとの両方が同時に用いられる。
【００２１】
第１の態様の幾つかの実施例においては、前記電力制限測定段は、キャパシタンスであって、前記キャパシタンスの一方の側において、前記電圧センサに接続されるキャパシタンスと、前記キャパシタンスの他方の側を基準電位に一時的に接続するよう適切に構成される制御可能なスイッチとを有する。前記電力制限測定段は、その場合、前記基準電位への前記キャパシタンスの接続に応じた前記中心点電圧のレート変化の測定に基づいて利用可能なDC電力の総量を決定するよう構成される。これらの実施例においては、前記制御可能なスイッチが操作されて電気回路を閉じると、前記キャパシタンスは、前記基準電位（例えば接地）の方へ引っ張られ、次いで、前記キャパシタンスの前の充電値まで再び充電し始めるだろう。前記電圧センサにおいて電圧増加のレートを測定することによって、正の電源電圧が利用可能である電源入力要素の対の数が決定される。
【００２２】
他の実施例においては、前記電力制限測定段は、測定抵抗器であって、前記測定抵抗器の一方の側において、前記電圧センサに接続される測定抵抗器と、前記測定抵抗器の他方の側を基準電位に一時的に接続するよう適切に構成される制御可能なスイッチとを有する。前記電力制限測定段は、その場合、前記基準電位への前記測定抵抗器の接続に応じた前記中心点電圧の測定に基づいて利用可能なDC電力の総量を決定するよう構成される。これらの実施例においては、前記スイッチが前記測定抵抗器を前記基準電位（例えば接地電位）に接続するよう操作されると、前記測定抵抗器を流れる電流は、正の電源電圧が利用可能である電源入力要素の対の数に比例する。
【００２３】
第１の態様の幾つかの実施例においては、前記平衡測定ユニットの前記分圧器は、各々、関連する電源入力要素と前記分圧器の前記中心点との間に接続される、直列に向かい合わせに配置した（「逆直列化された（anti-serialized）」）ツェナーダイオード（Ｚダイオード）を更に有する。これらの実施例は、有利には、例えば、給電機器によってDC受電デバイスを成功裏に検出した後にしか電力が印加されないパワー・オーバー・イーサネットアプリケーションにおける、DC受電デバイスのシグネチャの検出を改善するよう構成される。分けられた電圧を形成する抵抗器の抵抗値が低すぎる場合には、前記シグネチャの検出は歪められ得る。更に、非常に高いインピーダンスの抵抗器も設計上の問題を呈する。前記分圧器へのＺダイオードの付加は、所定の検出値未満の電圧の場合は前記分圧器を見えないようにする。（前記DC受電デバイスの存在を検出するために供給される電力より高い）前記DC受電デバイスを動作させることを目的とする電力が印加されるとすぐに、前記Ｚダイオードはオンになり、前記電力入力段は期待どおり動作するだろう。別の実施例においては、逆直列化されたツェナーダイオードの代わりにダイアックが用られる。ダイアックは、その両端にトリガー電圧を認めるまで導通しない。それらが作動された後に、ダイアックは非常に低い電圧降下しか示さず、これはダイアックとツェナーダイオードを区別する特徴である。それ故、例えば、PoEネゴシエーションのために通常必要とされる低い電圧においては、ダイアックは、「見えず」、PoE供給電圧に対してほぼ０オームの抵抗器のように振る舞うだろう。更なる利点は、ダイアックの電圧の関数としての電流の特性曲線が対称的であり、故に、足（leg）ごとに１つのデバイスしか必要とされないことである。
【００２４】
本発明の第２の態様によれば、外部DC給電機器からの導電体の少なくとも４つの対を介するDC電力供給のモードの判定のためのデバイスが提示される。前記デバイスは、本発明の第１の態様による電力入力段と、前記電力入力段に接続され、前記平衡出力信号を受信し、前記平衡出力信号の値に応じてユーザ出力を供給するよう構成されるユーザインターフェースとを有する。
【００２５】
第２の態様のデバイスは、本発明の第１の態様又はその実施例のうちの１つの電力入力段を含むスタンドアロンの実施を示している。それは、例えば、ケーブル、DC受電デバイス及び／又はDC電源デバイスが正しく動作しているかどうかをチェックするハンドヘルド診断ツールとして実施され得る。
【００２６】
本発明の第３の態様によれば、DC受電デバイスが提示される。前記DC受電デバイスは、前記第１の態様による電力入力段と、前記DC受電デバイスの動作中に、前記電力入力段を介してDC電力を受け取り、前記DC電力を用いるよう構成される負荷ユニットと、前記平衡出力信号を受信し、前記平衡出力信号に応じて前記負荷ユニットの動作モードを決定し、設定するよう構成される制御ユニットとを有する。
【００２７】
前記第３の態様の幾つかの実施例においては、前記制御ユニットは、
−  前記外部導電体から正の電源電圧が利用可能である電力入力要素の対の第１の数が、電力入力要素であって、前記電力入力要素から負の電源電圧が利用可能である電力入力要素の対の第２の数と等しい場合には、少なくとも第１の所定の電力量を必要とする前記負荷ユニットの第１動作モードを決定し、設定し、
−  前記平衡出力信号が、前記電力入力要素の対の第１の数が前記電力入力要素の対の第２の数と等しくないことを示す場合には、前記第１の電力量よりも少ない第２の電力量を必要とする前記負荷ユニットの第２動作モードを、又は前記負荷ユニットの動作をシャットダウンすることを、決定し、設定するよう構成される。
【００２８】
前記第１動作モードは、前記DC受電デバイスが正しい給電モード（例えば、電力入力要素の対が４つである非限定的な例においては２対又は４対給電モード）に従って給電されるときに生じる。その場合、前記DC受電デバイスは、前記負荷ユニットの動作に必要な電力を前記電源から引き出す。
【００２９】
前記第２動作モードは、前記DC受電デバイスが正しい給電モードに従って給電されないときに生じる。これは、例えば、正しくない３対給電モード又は正しくない偽の４対給電モードの場合である。奇数給電モード（例えば、３対給電モード）が生じる場合には、正しい偶数（例えば、２対）給電モードに対して許される電力消費量よりも高い電力消費量は許されないだろう。偽の４対給電モードが生じる場合には、前記DC受電デバイスは、実際には、導体の２つの対を通じて安全に輸送されることができる電力量しか安全に受け取ることができない。 
【００３０】
導体の２つの対から利用可能な低減された電力が前記負荷ユニットを動作させるのに十分でない場合には、前記DC受電デバイスの幾つかの実施例は、有利には、正しい給電モードで十分な電力が供給されるまで前記負荷ユニットの動作をシャットダウンするよう構成される。
【００３１】
本発明の第４の態様によれば、外部DC給電機器による外部導電体の少なくとも４つの対を介する電力供給のモードを検出するための方法が提示される。前記方法は、
−  外部導電体であって、前記外部導電体から正の電源電圧が利用可能である外部導電体の対の第１の数が、外部導電体であって、前記外部導電体から負の電源電圧が利用可能である外部導電体の対の第２の数と等しいか否かを決定するために平衡測定を実施するステップと、
−  前記平衡測定の結果を示す平衡出力信号を供給するステップとを有する。
【００３２】
前記方法は、本発明の第１の態様の電力入力段の利点を共有する。
【００３３】
前記第４の態様の方法の幾つかの実施例においては、前記方法は、
−  前記平衡出力信号が、前記第１の数が前記第２の数と等しいことを示す場合にのみ、前記外部導電体を介して利用可能なDC電力の総量を決定するための電力制限測定を実施するステップと、
−  前記電力制限測定の結果を示す電力出力信号を供給するステップとを更に有する。
【００３４】
本発明の第５の態様によれば、電力入力要素の少なくとも４つの対を含むDC電力入力ユニットを有するDC受電デバイスを動作させるための方法が提示される。前記方法は、
−  本発明の第４の態様による方法を実施するステップと、
−  前記平衡出力信号に応じて前記DC受電デバイスの動作モードを決定し、設定するステップとを有する。
【００３５】
前記第５の態様の方法の幾つかの実施例においては、前記方法は、
−  前記平衡出力信号が、前記第１の数が前記第２の数と等しいことを示す場合には、少なくとも第１の所定の電力量を必要とする前記負荷ユニットの第１動作モードを決定し、設定し、
−  前記平衡出力信号が、前記第１の数が前記第２の数と等しくないことを示す場合には、前記第１の電力量よりも少ない第２の電力量を必要とする前記負荷ユニットの第２動作モードを、又は前記負荷ユニットの動作をシャットダウンすることを、決定し、設定するステップを更に有する。
【００３６】
本発明の第６の態様によれば、コンピュータプログラムが提示される。前記コンピュータプログラムは、コンピュータのプロセッサによって実行されるときに、本発明の第５の態様によるDC受電デバイスを動作させるための方法を実行するための実行可能コードを含む。前記コンピュータプログラムは、前記第５の態様の方法の利点を共有する。
【００３７】
本発明の様々な態様の上記の実施例は、例えば、パワー・オーバー・イーサネット技術に関連して用いられることができ、今後の802.3bt規格に準拠するPoE受電デバイス（PD）又はPD診断ツールを実施するのに最も適している。
【００３８】
請求項１に記載のDC受電デバイスのための電力入力段、請求項８に記載のDC電力供給モードの判定のための電力制限測定デバイス、請求項９に記載のDC受電デバイス、請求項１１に記載の電力供給モードを検出するための方法、請求項１３に記載のDC受電デバイスを動作させる方法、及び請求項１５に記載のコンピュータプログラムは、とりわけ、従属請求項において規定されているような、同様の及び／又は同じ好ましい実施例を有することは理解されるだろう。
【００３９】
本発明の好ましい実施例は、従属請求項又は上記の実施例と、各々の独立請求項の如何なる組み合わせでもあり得ることは理解されるだろう。
【００４０】
下記の実施例を参照して、本発明のこれら及び他の態様を説明し、明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】DC受電デバイスの例示的な実施例のブロック図を示す。
【図２】例示的なDC受電デバイスの回路図を示す。
【図３】別の例示的なDC受電デバイスの回路図を示す。
【図４】別の例示的なDC受電デバイスの回路図を示す。
【図５】別の例示的なDC受電デバイスの回路図を示す。
【図６】電力供給モードを検出するための例示的な方法のフローチャートを示す。
【図７】電力供給モードを検出するための別の例示的な方法のフローチャートを示す。
【図８】DC受電デバイスを動作させるための例示的な方法のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
限定するものではないが、以下に記載されている実施例は、DC電力を供給するために導電体の４つの対が存在する適用事例に言及している。このような適用事例は、例えば、PoE受電デバイス（PD）又はPD診断ツールを実施するためのパワー・オーバー・イーサネット技術に関連しての実施に適しており、このようなデバイスが今後の802.3bt規格に準拠するよう構築される場合にとりわけ有用である。しかしながら、これは、本発明の適用可能性の制限として意図されているものではない。他の適用事例においては、導電体のより多くの対が用いられ得る。
【００４３】
図１は、DC受電デバイス１００の例示的な実施例のブロック図を示している。DC受電デバイスは、DC電力を供給するための外部導電体１０６の４つの対に接続するための電力入力要素１０５の４つの対を有する接続ユニット１０４を含む電力入力段１０２を有する。前記DC受電デバイスは、正の電源電圧が利用可能である電力入力要素の対の第１の数が、負の電源電圧が利用可能である電力入力要素の対の第２の数と等しいか否かを決定するために平衡測定を実施するよう構成される平衡測定段１１０を有する給電モード判定ユニット１０８も含む。それは、更に、平衡測定の結果を示す平衡出力信号を供給する。他のDC受電デバイスは、外部導電体を介して利用可能なDC電力の総量を示す電力制限測定を実施し、電力制限測定の結果を示す電力出力信号を供給するよう構成される電力制限測定段１１２を更に含む電力入力段を有する。DC受電デバイス１００は、DC受電デバイスの動作中に電力入力段を介してDC電力を受け取るよう構成される負荷ユニット１１６、及び平衡出力信号を受信し、平衡出力信号に応じて負荷ユニットの動作モードを決定し、設定するよう構成される制御ユニット１１８も含む。DC電力は、DC受電デバイスを電源の極性の影響を受けないようにするよう構成される整流ユニット１２０を通過した後に負荷ユニット１１６に到達する。幾つかのDC受電デバイスは、正及び負の出力が短絡されている２つのフルダイオードブリッジを用いて設計される。他の実施例は、ダイオードブリッジの代わりにMOSFETブリッジを供給する。他の実施例は、MOSFETブリッジとダイオードブリッジとの組み合わせを含む。
【００４４】
図２は、平衡測定を実施するよう構成される平衡測定ユニット１１０を有する入力電力段を含む例示的なDC受電デバイスの回路図を示している。平衡測定ユニットは、抵抗器R１及びR２、並びに抵抗器R３及びR４によって各々形成される２つの分圧器１１０．１及び１１０．２と、（Ｍともラベル表示される）電圧センサ１１０．３とを有する。分圧器１１０．１及び１１０．２は、この事例においては、抵抗分圧器であるが、他のDC受電デバイスは、ローパスＲＣフィルタなどの他の種類の分圧器を含む。各分圧器は、電力入力要素の各々の対に接続される入力の対を有し（例えば、第１分圧器は、１０５．１に接続されるＲ１と、１０５．２に接続されるＲ２とを有し）、電圧センサ１１０．３に接続する各々の中心点タップを有する。電圧センサ１１０．３は、中心点タップと基準電圧との間に供給される中心点電圧を測定するよう構成される。この事例においては、Ｍにおける測定は、接地に対して行われ、これは、本実施例においてはダイオード整流器１２０．１及び１２０．２によって形成される整流ユニット１２０の負の出力である。ダイオード整流器は、幾つかのDC受電デバイスにおいては、部分的に又は完全に、MOSFETベースのブリッジ整流器に置き換えられる。
【００４５】
幾つかのデバイスにおいては、測定点Ｍに結合される高周波ノイズを低減するために、インダクタが、測定抵抗器と直列に置かれるか、若しくはデカップリングコンデンサが、Ｍと接地との間に配置されるか、又はその両方がなされる。
【００４６】
正の電圧に接続される対の数が負の電圧に接続される対の数と等しいときはいつも、（基準電位又は基準電圧、例えば、接地電位に対して測定される）Ｍにおける電圧は、ブリッジ整流器の正の出力とブリッジ整流器の負の出力との間の電圧（この電圧はVPDと呼ばれる）の約半分である。「３対」電力のいずれかの適用、即ち、３つの正及び１つの負の対、又は３つの負及び１つの正の対の適用が検出され得る。この場合には、Ｍにおける電圧は、VPDの半分よりも高いか又は低いだろう。変形例は、整流器のVPD出力と接地電位との間の抵抗分圧器によって生成され得る基準電圧VPD/2に対して測定するものである。このような場合には、ゼロとは異なる如何なる電圧も、不平衡接続を示す。
【００４７】
次の表は、電力入力要素の４つの対（例えば、１０５．１、１０５．２、１０５．３及び１０５．４）を有するデバイスの場合の、正の供給電圧（＋）に接続される電力入力要素の対の数及び負の供給電圧（−）に接続される電力入力要素の対の数に基づいて、Ｍにおいて結果として生じる電圧を示している。電源入力要素の未接続対は、Ｍにおいて測定される電圧に影響を及ぼさない。
【表２】
2019518405.tif 000004
【００４８】
DC受電デバイスは、平衡出力信号に基づいて、以下の給電モード、即ち、
−  電力入力要素の２つの対が正の電圧に接続され、他の２つの対が負の電圧に接続される（所謂４対給電モード）、又は電力入力要素の１つの対が正の電圧に接続され、もう１つの対が負の電圧に接続される（所謂２対給電モード）、「正しい」とみなされる平衡給電モード、
−  偽の４対給電モード又は３対給電モードの変形例が適用されている、「正しくない」とみなされる不平衡給電モードのうちの１つの給電モードにあることを知り、
−  給電モード判定ユニットを含む幾つかの電力入力段は、DC受電デバイスが正しい給電モードで給電される場合には、更に、所謂４対給電モードと所謂２対給電モードとを識別するよう構成される。給電モード判定ユニットの２つの異なる例示的な変形例が、図３及び４に示されている。
【００４９】
図３は、一方の側で測定点Ｍに接続されるコンデンサＣと、コンデンサの他方の側を一時的に接地するための制御可能なスイッチＳとを含む給電モード判定ユニット１１２．１を有するDC受電デバイスを示している。電力制限測定ユニット１１２．１は、コンデンサＣの充電期間中のコンデンサＣの基準電位（即ち、接地電位）への接続に応じた中心点電圧のレート変化の測定に基づいて利用可能なDC電力の総量を決定するよう構成される。コンデンサＣは、測定点Ｍから接地までスイッチＳと直列に接続される。コンデンサが一度充電された後の繰り返し測定を可能にするためには、高抵抗性放電抵抗器又は放電スイッチング手段のいずれかが、コンデンサＣでのあらゆるテストをその放電状態において開始することを可能にするために、コンデンサの両端に導入され得る（これらの変形例の両方とも図３には示されていない）。コンデンサＣをオンに切り替えることによって、Ｍは、接地の方へ引っ張られ、次いで、VPDの約半分であるそれの前の値まで再び充電し始めるだろう。この充電は、抵抗器R１、R２、R３及びR４のうちの正の電圧に接続されるいずれかを通して行われる。Ｍの電圧増加の割合を測定することによって、正接続対の数が分かり得る。
【００５０】
他の例においては、給電モード判定ユニットは、図４において示されているもののような他のDC受電デバイスにおいて、１１２．２において示されているような測定抵抗器ＲＣを、コンデンサＣの代わりに含む。ここでは、スイッチＳをオンにすることによって、Ｍにおける電圧は、ＲＣ及びＳの組み合わせによって接地の方へ引っ張られるだろう。ＲＣの適切な値を選ぶことによって、Ｍにおける電圧は、ダイオード整流器入力ブリッジに接続される正の対の量に比例するだろう。ＲＣを流れる電流は、２つの正の対がある場合には、１つの正の対しかない場合と比べて、２倍になるだろう。第１測定を実施した後の、別の第２測定は、システムが、４対給電モードによって正しく給電されているのか、又は２対給電モードによって正しく給電されているのかを決定することも可能にする。
【００５１】
これらのデバイスのうちの幾つかは、パワー・オーバー・イーサネット（PoE）技術の枠組み内で用いられるよう有利に構成及び配設される。PoEにおいては、給電機器（PSE）からのDC電力は、コネクタを失うよう電力を供給するのを防止するために、PSEによってDC受電デバイスが成功裏に検出された後にしか、DC受電デバイスに印加されない。これは、PDが所定の検出シグネチャ（例えば、25kΩ）を示すかどうかを確認するために、PSEが（10V未満の）低電圧を印加することを含む。本発明において提案されている電力入力段は、対に並列に抵抗を付加する。これは、抵抗が低すぎる抵抗器が用いられる場合には、検出結果を歪め得る。同時に、非常に高いインピーダンスの抵抗器も設計において問題となる。解決策は、平衡測定ユニットに、その分岐５１０．１及び５１０．２において、Ｚダイオード又はツェナーダイオードＤｚを付加して、検出電圧未満の電圧の場合はそれを「見えない」ようにすることである。電力が印加されるとすぐに、ツェナーダイオードＤｚはオンになり、回路は通常通り動作するだろう。これは図５において概略的に示されている。整流器入力と測定抵抗器Ｒ１〜Ｒ４との間に背中合わせのツェナーダイオードが取り付けられる。これは、回路が極性の影響を受けないままにするために対称に行われる必要がある。
【００５２】
図６は、外部DC給電機器による外部導電体の少なくとも４つの対を介する電力供給のモードを検出するための例示的な方法６００のフローチャートを示している。前記方法は、ステップ６０２において、外部導電体であって、前記外部導電体から正の電源電圧が利用可能である外部導電体の対の第１の数が、外部導電体であって、前記外部導電体から負の電源電圧が利用可能である外部導電体の対の第２の数と等しいか否かを決定するために平衡測定を実施し、次いで、ステップ６０４において、平衡測定の結果を示す平衡出力信号を供給する。図７において示されている方法７００のような他の方法は、更に、ステップ７０２において、外部導電体を介して利用可能なDC電力の総量を決定するために電力制限測定を実施し、次いで、ステップ７０４において、電力制限測定の結果を示す電力出力信号を供給する。
【００５３】
図８は、電力入力要素の少なくとも４つの対を含むDC電力入力ユニットを有するDC受電デバイスを動作させるための例示的な方法８００のフローチャートを示している。方法８００は、方法６００のステップを実施した後、ステップ８０２において、平衡出力に応じて、DC受電デバイスの動作モードを決定し、設定する。幾つかの方法においては、動作モードは、平衡出力信号が、第１の数が第２の数と等しい（例えば、DC受電デバイスが正しい給電モードで給電される）ことを示す場合における、少なくとも第１の所定の電力量を必要とする負荷ユニットの第１動作モード、又は平衡出力信号が、第１の数が第２の数と等しくないことを示す場合における、第１の電力量よりも少ない第２の電力量を必要とする負荷ユニットの第２動作モード若しくは負荷ユニットの動作のシャットダウンのいずれかである。
【００５４】
請求項において、「有する」という用語は、他の要素又はステップを除外せず、単数形表記は、複数の存在を除外しない。
【００５５】
単一のステップ又は他のユニットが、請求項において列挙されている幾つかの要素の機能を果たしてもよい。単に、特定の手段が、互いに異なる従属請求項において挙げられているという事実は、これらの手段の組み合わせが有利になるように用いられることができないことを示すものではない。
【００５６】
請求項における如何なる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されてはならない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年11月16日(2018.11.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
DC受電デバイスのための電力入力段であって、
DC電力を供給するための外部導電体の少なくとも４つの対のうちの同数の対に接続するための電力入力要素の少なくとも４つの対を有する接続ユニットと、
前記DC受電デバイスの動作のための電力が引き出される前に、前記外部導電体から正の電源電圧が利用可能である電力入力要素の対の第１の数が、電力入力要素であって、前記電力入力要素から負の電源電圧が利用可能である電力入力要素の対の第２の数と等しいか否かを決定するために平衡測定を実施し、前記平衡測定の結果を示す平衡出力信号を供給するよう構成される平衡測定段を有する給電モード判定ユニットとを含む電力入力段。
【請求項２】
前記給電モード判定ユニットが、前記外部導電体を介する供給のために許されるDC電力の最大量を示す電力制限測定を実施し、前記電力制限測定の結果を示す電力出力信号を供給するよう構成される電力制限測定段を更に有する請求項１に記載の電力入力段。
【請求項３】
前記平衡出力信号が、前記第１の数が前記第２の数と等しいことを示す場合にのみ、前記電力制限測定を実施するよう構成される請求項２に記載の電力入力段。
【請求項４】
前記平衡測定ユニットが、各々が、電力入力要素の関連する対に接続される入力の対を有すると共に、関連する中心点タップを有する２つの分圧器と、前記中心点タップに接続され、前記中心点タップと基準電圧との間に供給される中心点電圧を測定し、前記中心点電圧を前記平衡出力信号として供給するよう構成される電圧センサとを含む請求項１に記載の電力入力段。
【請求項５】
前記電力制限測定段が、
キャパシタンスであって、前記キャパシタンスの一方の側において、前記電圧センサに接続されるキャパシタンスと、
前記キャパシタンスの他方の側を基準電位に一時的に接続するための制御可能なスイッチとを有し、
前記電力制限測定段が、前記基準電位への前記キャパシタンスの接続に応じた前記中心点電圧のレート変化の測定に基づいて許されるDC電力の最大量を決定するよう構成される請求項２に記載の電力入力段。
【請求項６】
前記電力制限測定段が、
測定抵抗器であって、前記測定抵抗器の一方の側において、前記電圧センサに接続される測定抵抗器と、
前記測定抵抗器の他方の側を基準電位に一時的に接続するための制御可能なスイッチとを有し、
前記電力制限測定段が、前記基準電位への前記測定抵抗器の接続に応じた前記中心点電圧の測定に基づいて利用可能なDC電力の総量を決定するよう構成される請求項２に記載の電力入力段。
【請求項７】
前記平衡測定ユニットの前記分圧器が、各々、関連する電源入力要素と前記分圧器の前記中心点との間に接続される、直列に向かい合わせに配置したツェナーダイオードの配列又はダイアアックを有する請求項４に記載の電力入力段。
【請求項８】
外部DC給電機器からの導電体の少なくとも４つの対を介するDC電力供給のモードの判定のためのデバイスであって、
請求項１に記載の電力入力段と、
前記電力入力段に接続され、前記平衡出力信号を受信し、前記平衡出力信号の値に応じてユーザ出力を供給するよう構成されるユーザインターフェースとを有するデバイス。
【請求項９】
DC受電デバイスであって、
請求項１に記載の電力入力段と、
前記DC受電デバイスの動作中に前記電力入力段を介してDC電力を受け取るよう構成される負荷ユニットと、
前記平衡出力信号を受信し、前記平衡出力信号に応じて前記負荷ユニットの動作モードを決定し、設定するよう構成される制御ユニットとを有するDC受電デバイス。
【請求項１０】
前記制御ユニットが、
前記平衡出力信号が、前記第１の数が前記第２の数と等しいことを示す場合には、少なくとも第１の所定の電力量を必要とする前記負荷ユニットの第１動作モードを決定し、設定し、
前記平衡出力信号が、前記第１の数が前記第２の数と等しくないことを示す場合には、前記第１の電力量よりも少ない第２の電力量を必要とする前記負荷ユニットの第２動作モードを、又は前記負荷ユニットの動作をシャットダウンすることを、決定し、設定するよう構成される請求項９に記載のDC受電デバイス。
【請求項１１】
外部DC給電機器による外部導電体の少なくとも４つの対を介する電力供給のモードを検出するための方法であって、
DC受電デバイスの動作のための電力が引き出される前に、外部導電体であって、前記外部導電体から正の電源電圧が利用可能である外部導電体の対の第１の数が、外部導電体であって、前記外部導電体から負の電源電圧が利用可能である外部導電体の対の第２の数と等しいか否かを決定するために平衡測定を実施するステップと、
前記平衡測定の結果を示す平衡出力信号を供給するステップとを有する方法。
【請求項１２】
前記平衡出力信号が、前記第１の数が前記第２の数と等しいことを示す場合にのみ、前記外部導電体を介して利用可能なDC電力の総量を決定するための電力制限測定を実施するステップと、
前記電力制限測定の結果を示す電力出力信号を供給するステップとを更に有する請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
電力入力要素の少なくとも４つの対を含むDC電力入力ユニットを有するDC受電デバイスを動作させるための方法であって、
請求項１１に記載の方法を実施するステップと、
前記平衡出力信号に応じて前記DC受電デバイスの動作モードを決定し、設定するステップとを有する方法。
【請求項１４】
前記平衡出力信号が、前記第１の数が前記第２の数と等しいことを示す場合には、少なくとも第１の所定の電力量を必要とする前記負荷ユニットの第１動作モードを決定し、設定し、
前記平衡出力信号が、前記第１の数が前記第２の数と等しくないことを示す場合には、前記第１の電力量よりも少ない第２の電力量を必要とする前記負荷ユニットの第２動作モードを、又は前記負荷ユニットの動作をシャットダウンすることを、決定し、設定するステップを更に有する請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
コンピュータのプロセッサによって実行されるときに、請求項１３に記載のDC受電デバイスを動作させるための方法を実行するための実行可能コードを含むコンピュータプログラム。
【国際調査報告】
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2019518405.tif 000014
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