(57)【要約】  通信リンクを通して電力を与えるための電源装置は、電流制限しきい値に基づいてシステムの出力電流を限定するための電流制限回路と、システムの出力パラメータに従って電流制限しきい値を設定するためのしきい値回路とを有する。しきい値回路は、特にシステムの実質的に一定の出力電力を達成するために、システムの出力電圧に従って電流制限しきい値を制御することができる。
2008529459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信リンクを通じて受電側機器（ＰＤ）に電力を与えるためのシステムであって、
電流制限しきい値に基づいて電流を限定するための電流制限回路と、電源システムの出力パラメータに従って電流制限しきい値を設定するためのしきい値回路とを含む、システム。
【請求項２】
電流制限回路は、電流制限しきい値に基づいて電源システムの出力電流を限定するよう構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
電流制限回路は、電流制限しきい値に基づいて受電側機器の入力電流を限定するよう構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
しきい値回路は、システムの出力パラメータに従って短絡状態のシステムの最大出力電流を設定するよう構成される、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
しきい値回路は、システムの出力パラメータに従ってシステムの過負荷電流検出範囲を設定するよう構成される、請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
しきい値回路は、システムの実質的に一定の出力電力を達成するために、システムの出力電圧に従って電流制限しきい値を制御するよう構成される、請求項２に記載のシステム。
【請求項７】
しきい値回路は、出力電圧に従って短絡状態のシステムの最大出力電流を制御するよう構成される、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
しきい値回路は、出力電圧に従ってシステムの過負荷電流検出範囲を制御するよう構成される、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
しきい値回路は、電流制限しきい値を出力電圧に逆比例させるよう構成される、請求項６に記載のシステム。
【請求項１０】
しきい値回路は、システムの実質的に一定の出力電力を表わす電流電圧曲線の近似を用いて電流制限しきい値を設定するよう構成される、請求項６に記載のシステム。
【請求項１１】
しきい値回路は、システムの出力電圧の予め定められた範囲内で電流電圧曲線の線形の近似を用いるよう構成される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
電流制限回路は、出力電流が短絡状態のシステムの最大出力電流を超えることを防ぐためにシステムの出力トランジスタを制御するよう構成される、請求項４に記載のシステム。
【請求項１３】
電流制限回路は、出力電流が予め定められた時間制限を超える期間について過負荷電流検出範囲を超えるとシステムの出力トランジスタが電源オフになるようにするよう構成される、請求項５に記載のシステム。
【請求項１４】
通信リンクを通じて電源装置からＰＤに電力を与えるためのシステムにおいて、制御方法は、
電源装置の出力パラメータを決定するステップと、
決定された出力パラメータに従って電流制限しきい値を調整するステップとを含む、方
法。
【請求項１５】
調整するステップは電源装置の出力電流制限しきい値を調整するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
調整するステップはＰＤの入力電流制限しきい値を調整するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
短絡状態の電源装置の最大出力電流は、電源装置の出力パラメータに従って調整される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
電源装置の最大過負荷電流は電源装置の出力パラメータに従って調整される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
電流制限しきい値は、電源装置の実質的に一定の出力電力を達成するために、電源装置の出力電圧に従って調整される、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
電流制限しきい値は出力電圧に逆比例するようにされる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
電流制限しきい値は、電源装置の実質的に一定の出力電力を表わす電流電圧曲線の近似を用いて制御される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
電流制限しきい値は、電源装置の出力電圧の予め定められた範囲内で電流電圧曲線の線形の近似を用いて制御される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
イーサネット（登録商標）を通じて電力を供給するためのシステムであって、
受電側機器（ＰＤ）に電力を供給するための少なくとも１つのポートを有する給電側機器（ＰＳＥ）と、
ポートにおいて生成される出力電圧に従って電流制限しきい値を制御するためのしきい値回路とを含む、システム。
【請求項２４】
しきい値回路はＰＳＥの出力電流制限しきい値を制御するよう構成される、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
しきい値回路はＰＤの入力電流しきい値を制御するよう構成される、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２６】
しきい値回路は、ＰＳＥの実質的に一定の出力電力を達成するために出力電圧に従ってＰＳＥの出力電流制限しきい値を制御するよう構成される、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２７】
しきい値回路は、出力電圧に従って短絡状態のＰＳＥの最大出力電流を制御するよう構成される、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
しきい値回路は、出力電圧に従ってＰＳＥの過負荷電流検出範囲を制御するよう構成される、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２９】
ローカルエリアネットワークであって、
少なくとも１対のネットワークノードと、
ネットワークハブと、
ネットワークノードをネットワークハブに接続してデータ通信を与えるための通信ケーブルとを含み、
ネットワークハブは通信ケーブルを通じて負荷に電力を与えるための電源装置を有し、ネットワークは、電流制限しきい値に基づいて通信ケーブルを通じて電力を与えるためにシステムにおける電流を限定するための電流制限回路と、電源装置の出力パラメータに従って電流制限しきい値を設定するためのしきい値回路とを含む、ネットワーク。
【請求項３０】
しきい値回路は、電源装置の出力パラメータに従って電源装置の出力電流制限しきい値を設定するよう構成される、請求項２９に記載のネットワーク。
【請求項３１】
しきい値回路は、電源装置の出力パラメータに従って負荷の入力電流制限しきい値を設定するよう構成される、請求項２９に記載のネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００５年１月２５日に出願され、「進んだパワーオーバーイーサネット（登録商標）システムをサポートするためのシステムおよび方法（System And Method For Supporting Advanced Power Over Ethernet（登録商標）System）」と題された米国仮特許出願第６０／６４６，５０９号の優先権を主張する。
【０００２】
技術分野
この開示は電源システムに関し、より特定的には、パワーオーバーイーサネット（登録商標）（ＰｏＥ）システムなどの通信リンクを通じて電力を与えるためのシステムにおける電源装置の出力電圧に基づいて、電流制限しきい値を調整するための回路および方法論に関する。
【背景技術】
【０００３】
背景技術
この数年にわたって、イーサネット（登録商標）はローカルエリアネットワーキングの最も一般的に用いられる方法となった。イーサネット（登録商標）規格の創始者であるＩＥＥＥ８０２．３グループは、イーサネット（登録商標）ケーブルを通じた電力供給を規定する、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆとして公知である拡張された規格を開発した。ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格は、アンシールドツイストペア線を通じてリンクの両端に位置する給電側機器（Power Sourcing Equipment）（ＰＳＥ）から受電側機器（Powered Device）（ＰＤ）へ電力を送ることを含む、パワーオーバーイーサネット（登録商標）（ＰｏＥ）システムを規定する。伝統的に、ＩＰ電話、無線ＬＡＮアクセスポイント、パーソナルコンピュータおよびウェブカメラなどのネットワーク装置は、２つの接続を必要としてきた。１つはＬＡＮへ、もう１つは電源装置への接続である。ＰｏＥシステムは、ネットワーク装置に電力供給するための付加的なコンセントおよび配線の必要性をなくす。その代わり、データ伝送に用いられるイーサネット（登録商標）ケーブルを通じて電力が供給される。
【０００４】
ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に規定されるように、ＰＳＥおよびＰＤは、ネットワーク装置が、データ伝送に用いられるのと同じ汎用ケーブルを用いて電力を供給し、引き込むことを可能にする、非データエンティティである。ＰＳＥは、ケーブルへの物理的接続ポイントで電気的に特定される、リンクに電力を与える機器である。ＰＳＥは典型的にはイーサネット（登録商標）スイッチ、ルータ、ハブ、または他のネットワークスイッチング機器もしくはミッドスパン装置に関連付けられる。ＰＤは、電力を引き込むかまたは電力を要求する装置である。ＰＤは、デジタルＩＰ電話、無線ネットワークアクセスポイント、ＰＤＡ、またはノート型コンピュータドッキングステーション、携帯電話チャージャ、およびＨＶＡＣサーモスタットなどの装置に関連付けられ得る。
【０００５】
ＰＳＥの主な機能は、ＰＤが要求する電力を求めてリンクを探索すること、任意でＰＤを分類すること、ＰＤが検出されるとリンクに電力を供給すること、リンク上の電力をモニタすること、および、電力がもはや要求されず、必要とされなくなると、電力を切断することである。ＰＤは、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格によって規定されるＰｏＥ検出シグナチャを提示することにより、ＰＤ検出手順に参加する。
【０００６】
検出シグナチャが有効な場合、ＰＤは、電源が入った時にどれだけの電力を引き込むかを示すために、分類シグナチャをＰＳＥに提示するオプションを有する。ＰＤはクラス０
からクラス４までに分類され得る。クラス１のＰＤはＰＳＥが少なくとも４．０Ｗを供給することを必要とし、クラス２のＰＤはＰＳＥが少なくとも７．０Ｗを供給することを必要とし、クラス０、３または４のＰＤは少なくとも１５．４Ｗを必要とする。決定したＰＤのクラスに基づいて、ＰＳＥは必要な電力をＰＤに加える。
【０００７】
電力がＰＤに供給されるとき、ＰＳＥは、たとえば短絡状態におけるＰＳＥの最大出力電流などの、ある電流制限しきい値（ＩLIM）および過負荷電流検出範囲（ＩCUT）について出力電流をモニタする。特にＰＳＥは、短絡を通る電流の大きさがＩLIMを超えない場合には、電力供給ケーブル内のあるワイヤの短絡を任意の他のワイヤに適用することに損傷なく耐えることができなければならない。さらに、ＰＳＥの出力電流が過負荷時限（Ｔovld）を超える期間についてＩCUTを超えると、過負荷状態が検出され得る。過負荷状態が検出されると、ＰＳＥは電力インターフェースから電力を取除かなければならない。
【０００８】
ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に従うために、ＩLIMの値は４００ｍＡから４５０ｍＡまでの範囲で固定されたレベルに維持されなければならない一方で、ＩCUTの値はＰclass／ＶPortより大きいが４００ｍＡより小さい固定されたレベルに維持されなければならず、ここでＶPortはＰＳＥの出力電圧であり、Ｐclassはそれぞれのクラスのための電力である。ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に規定されるように、ＶPortの値は４４Ｖから５７Ｖの範囲になければならない。
【０００９】
ＰＳＥは複数のイーサネット（登録商標）ポートを含んでもよく、これらのポートはそれぞれのポートに結合される複数のイーサネット（登録商標）装置に電力を送るために与えられる。いくつかのイーサネット（登録商標）装置はイーサネット（登録商標）を通じて送られる電力を必要としないので、ＰＳＥのポートがすべてＰＤに接続される可能性は低いと考えられる。したがって、ほとんどのＰＳＥは１５．４Ｗよりはるかに低い電力性能にポート数を乗じた性能で構築される。したがって、ＰＳＥは、ポートによって要求される総電力がＰＳＥの電力供給性能より小さいことを確実にするように電力割当てを実行することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
下記に実証されるように、電流制限しきい値のレベルが固定される結果、より少ないポートに電力供給することとなる。たとえば５７Ｖの出力電圧では、３５０ｍＡレベルのＩCUTは、過負荷電子回路遮断器（ブレーカ）が５７Ｖ×３５０ｍＡ＝１９．９５Ｗで開くことを意味する。５７Ｖの出力電圧かつ４００ｍＡレベルのＩCUTでは、過負荷回路遮断器は５７Ｖ×４００ｍＡ＝２２．８Ｗで開く。出力電力がこれらのレベルに達するまで過負荷電子回路遮断器が開かないので、ＰＳＥの電力割当てシステムは、これらのポートの各々がＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格によって要求される最大電力を超えるこれらの電力量を引き込むと仮定し得る。
【００１１】
したがって、少なくとも１つのポートが高出力電力を必要とする場合、（電力供給性能が限定された）ＰＳＥは、減じられた数のポートに電力を供給することができる。なぜならばＰＳＥは各ポートが高電力を引き込むと仮定し得るからである。たとえば２００Ｗの電源を備えたＰＳＥは、ＶPort＝５７Ｖかつ３５０ｍＡレベルのＩCUTで、わずか１０個のポートにしか電力を供給することができない。なぜならばＰＳＥは各ポートが最大１９．９５Ｗを消費すると仮定し得るからである。出力電力が１５．４Ｗに制限されると、同じＰＳＥが２００Ｗ／１５．４Ｗ≒１３ポートに電力を供給することができる。
【００１２】
したがって、ＰＳＥが最大数のポートに電力を供給しつつ最大量の電力を送ることができるよう、電流制限しきい値レベルを調整するための機構が必要である。
【００１３】
さらに、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格は、ＰＤにおける入力電流制限しきい値を特定する。特にこの規格は、ＰＤにおける入力流入電流ＩInrushを最大４００ｍＡに制限する。しかしながら、入力電流制限しきい値を調整可能にして、ＰＤがより高電力を受取ることができるようにすることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
開示の概要
この開示は、通信リンクを通じて受電側機器（ＰＤ）に電力を与える電源システムにおける電流制限しきい値レベルを調整するための新規な回路および方法論を提供する。
【００１５】
この開示の１つの局面に従えば、電源システムは、電流制限しきい値に基づいて電流を限定するための電流制限回路、および、システムの出力パラメータに従って電流制限しきい値を設定するためのしきい値回路を有する。特に、電源システムの出力電流は出力電流制限しきい値に基づいて限定され得、かつ／または、ＰＤの入力電流は入力電流制限しきい値に基づいて限定され得る。しきい値回路は、システムの実質的に一定の出力電力を達成するために、システムの出力電圧に従って出力電流制限しきい値および／または入力電流制限しきい値を制御することができる。
【００１６】
たとえば、しきい値回路は、短絡状態におけるシステムの最大出力電流および／または、システムの出力電圧に従ってシステムの過負荷電流検出範囲を設定することができる。さらに、しきい値回路は、システムの出力電圧に従ってＰＤの最大入力電流を設定することができる。
【００１７】
開示の実施例に従えば、電流制限しきい値は、出力電圧にかかわらずシステムの一定の出力電力を達成するために、出力電圧に反比例するようにすることができる。
【００１８】
代替的には、しきい値回路は、システムの一定の出力電力を表わす電流電圧曲線の近似を用いて電流制限しきい値を設定することができる。たとえば、電流制限しきい値をシステムの出力電圧の予め定められた範囲内で出力電圧に線形に比例するようにするために、電流電圧曲線の線形の近似が用いられてもよい。
【００１９】
電流制限回路は、システムの出力電界効果トランジスタまたはバイポーラトランジスタを制御することができ、システムの出力電流が短絡状態のシステムの最大出力電流を超えるのを防ぐ。
【００２０】
さらに、電流制限回路は、システムの出力電流が予め定められた時限を超える期間について過負荷電流検出範囲を超えると、システムの出力トランジスタが電源オフになるようにすることができる。
【００２１】
この開示の方法に従えば、以下のステップが行なわれる：
・  電源装置の出力パラメータを決定し、
・  決定した出力パラメータに従って電流制限しきい値を調整すること、である。
【００２２】
特に、短絡状態の電源装置の最大出力電流、および／または、電源装置の最大過負荷電流は、電源装置の実質的に一定の出力電力を達成するために、電源装置の出力電圧に従って調整されることができる。さらに、ＰＤの最大入力電流は、電源装置の実質的に一定の出力電力を達成するために電源装置の出力電圧に従って調整されることができ、電源装置の実質的に一定の出力電力を達成するために電源装置の出力電圧に従って調整されることができる。
【００２３】
開示の別の局面に従えば、イーサネット（登録商標）を通じて電力を与えるためのシステムは、受電側機器（ＰＤ）に電力を供給するための少なくとも１つのポートを有するＰＳＥと、ポートにおいて生成される出力電圧に従って電流制限しきい値を制御するためのしきい値回路とを含む。特に、ＰＳＥの出力電流制限しきい値および／またはＰＤの入力電流制限しきい値は、ＰＳＥの実質的に一定の出力電力を達成するために出力電圧に従って制御されることができる。
【００２４】
開示の他の局面に従えば、ローカルエリアネットワークは、少なくとも１対のネットワークノードと、ネットワークハブと、ネットワークノードをネットワークハブに接続してデータ通信を与えるための通信ケーブルとを含む。ネットワークハブは、通信ケーブルを通じて負荷に対して電力を与えるための電源装置を有する。ネットワークは、電流制限しきい値に基づいて通信ケーブルを通じて電力を与えるためにシステムにおける電流を限定するための電流制限回路と、電源装置の出力パラメータに従って電流制限しきい値を設定するためのしきい値回路とを含む。しきい値回路は、電源装置の出力パラメータに従って電源装置の出力電流制限しきい値および／または負荷の入力電流制限しきい値を設定することができる。
【００２５】
この開示の付加的な利点および局面は以下の詳細な説明から当業者には容易に明らかになるであろう。そこではこの開示の実施のために考察された最良の形態の単に例示として、この開示の実施例が示され、記述される。記述されるように、この開示は他の、および異なる実施例が可能であり、いくつかの詳細はさまざまな明白な観点から、開示の精神から逸脱することなく変更される余地がある。したがって、図面および説明はその性質上限定的なものではなく、例示的であるとみなされる。
【００２６】
この開示の実施例の以下の詳細な説明は、以下の図面に関連して読むと最も良く理解される。ここで機構は必ずしも縮尺通りには描かれないが、関連する機構を最も良く図示するよう描かれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
実施例の詳細な開示
この開示は、パワーオーバーイーサネット（登録商標）（ＰｏＥ）システムにおける、短絡状態のＰＳＥの最大出力電流などの電流制限しきい値（ＩLIM）および／または過負荷電流検出範囲（ＩCUT）の値を調整する例を用いて行われる。しかしながら、ここに記述された概念はいかなるネットワークにも適用可能であることが明らかになる。たとえば、この開示のシステムは、複数のノード、ネットワークハブ、およびノードをネットワークハブに接続してデータ通信を与えるための通信ケーブルを有するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）において与えられてもよい。ネットワークハブは電源装置を含んでもよく、電源装置から負荷へと電力を供給するために通信ケーブルが利用されてもよい。
【００２８】
さらに、当業者が認識するように、この開示の概念は、ＰＤなどの負荷の最大入力電流値を調整するために利用することができる。
【００２９】
図１はパワーオーバーイーサネット（登録商標）（ＰｏＥ）システム１０を示す簡略化されたブロック図であり、パワーオーバーイーサネット（登録商標）（ＰｏＥ）システム１０は、それぞれのリンクを介して受電側機器（ＰＤ）１から４にそれぞれ連結可能な複数のポート１から４を有する給源側機器（ＰＳＥ）１２を含み、その各々はイーサネット（登録商標）ケーブル内の２組または４組のツイストペアを用いて与えられ得る。図１はＰＳＥ１２の４つのポートを示すが、当業者はいかなるポート数も与えられ得ることを理解する。
【００３０】
ＰＳＥ１２は、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に従って各ＰＤと相互作用することができる。特に、ＰＳＥ１２およびＰＤはＰＤ検出手順に参加し、その間ＰＳＥ１２はＰＤを検出するためにリンクを調査する。ＰＤが検出されると、ＰＳＥ１２は、それが有効か非有効かを決定するためにＰＤ検出シグネチャをチェックする。有効な検出シグネチャおよび非有効な検出シグネチャはＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格で規定されている。有効なＰＤ検出シグネチャはＰＤが電力を受取る状態であることを示す一方、非有効なＰＤ検出シグネチャはＰＤが電力を受取らない状態であることを示す。
【００３１】
シグネチャが有効な場合、ＰＤは、電力が供給された時にどれだけの電力を引き込むかを示すために、分類シグネチャをＰＳＥに提示するオプションを有する。ＰＤはクラス０からクラス４までに分類され得る。クラス１のＰＤはＰＳＥが少なくとも４．０Ｗを供給することを必要とし、クラス２のＰＤはＰＳＥが少なくとも７．０Ｗを供給することを必要とし、クラス０、３または４のＰＤは少なくとも１５．４Ｗを必要とする。決定したＰＤのクラスに基づいて、ＰＳＥは必要な電力をＰＤに加える。
【００３２】
複数のリンクへ電力を供給するマルチポートＰＳＥ装置は、リンクを通じて送ることができる８０２．３ａｆ準拠電力にＡＣ線電力を変換するために、典型的には単一の電源を用いる。ＰＳＥのポートに接続されたいくつかのイーサネット（登録商標）装置はイーサネット（登録商標）を通じて送られる電力を必要としないので、ＰＳＥのポートがすべてＰＤに接続される可能性は低いと考えられる。したがって、典型的なＰＳＥは１５．４Ｗよりはるかに低い電力性能にポート数を乗じた性能で構築される。したがって、ＰＳＥによって電力供給されるリンク間で電力に対する競合があり得る。たとえば、４ポートのＰＳＥ装置が既にクラス２の３つのＰＤに電力を供給している場合、ＰＳＥはそれぞれの３つのリンクに電力供給するために２１Ｗを割当てなければならない。ＰＳＥ装置がその最後のポートでＰＤを検出すると、装置はそのＰＤに電力供給する能力を有することを確保しなければならない。たとえば、ＰＳＥ装置が２５Ｗの電源で作動する場合、装置にはわずか４Ｗしか残っていない。したがって、装置はクラス２の第４のＰＤに電力を与えることができない。しかしながら３０Ｗの電源を備えたＰＳＥ装置には９Ｗが残っているので、第４のクラス２のＰＤに電力供給することができる。
【００３３】
この例は、マルチポートＰＳＥが、リンクに電力を供給する前に、リンクからの電力需要をその電源の性能と比較するために電力需要を勘定しておかなければならないことを示す。したがって、ＰＳＥ１２は、ポートによって要求される総電力がＰＳＥの電力供給性能よりも小さいことを確実にするように電力割当てを実行する電力管理機構を備える。
【００３４】
さらに、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格は、短絡を通る電流の大きさが、短絡状態のＰＳＥの最大出力電流とみなされる電流ＩLIMを超えない場合には、電力供給ケーブル内のいずれかのワイヤの短絡を任意の他のワイヤに適用することにＰＳＥが損傷なく耐えられることを要求している。
【００３５】
さらにＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格は、過負荷状態が検出されると電力インターフェースから電力を取除くことをＰＳＥに要求している。特に、ＰＳＥの出力電流が過負荷時限（Ｔovld）などの予め定められた時間間隔を超える期間について（過負荷電流検出範囲とみなされる）電流ＩCUTを超えると、過負荷状態が検出され得る。
【００３６】
従来のＩＥＥＥ８０２．３ａｆ準拠のＰＳＥでは、ＩLIMの値は４００ｍＡから４５０ｍＡまでの範囲で固定されたレベルに維持されなければならない一方で、ＩCUTの値はＰclass／ＶPortより大きいが４００ｍＡより小さい固定されたレベルに維持されなければならず、ここでＶPortはＰＳＥのポートでの出力電圧であり、Ｐclassはそれぞれのクラス
のための電力である。ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に規定されるように、ＶPortの値は４４Ｖから５７Ｖまでの範囲でなければならない。
【００３７】
このように、典型的なＩＥＥＥの８０２．３ａｆ準拠のＰＳＥは、４４Ｖから５７Ｖまでの範囲における出力電圧で１５．４Ｗの出力電力を保証する。したがって、その過負荷電流検出範囲ＩCUTは、１５．４Ｗ／４４Ｖから４００ｍＡ、すなわち３５０ｍＡから４００ｍＡの間にある。したがって、典型的な従来のＰＳＥは、出力電流が３７５±２５ｍＡのＩCUTレベルを超えると電力を取除くことができる過負荷電子回路遮断器を備えて設計されている。
【００３８】
しかしながら、電流制限しきい値のレベルが固定されているので、ＰＳＥがより少ない数のポートに電力供給するよう制限される。たとえば、５７Ｖの出力電圧では、３５０ｍＡレベルのＩCUTは、過負荷電子回路遮断器が５７Ｖ×３５０ｍＡ＝１９．９５Ｗで開くことを意味する。５７Ｖの出力電圧かつ４００ｍＡレベルのＩCUTでは、過負荷回路遮断器は、５７Ｖ×４００ｍＡ＝２２．８Ｗで開く。出力電力がこれらのレベルに達するまで過負荷電子回路遮断器が開かないので、ＰＳＥの電力割当てシステムは、これらのポートの各々がＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格によって必要とされる最大電力を超えるこれらの電力量を引き込むことを仮定し得る。
【００３９】
したがって、ポートの少なくとも１つが高出力電力を必要とする場合、電力供給性能が限定されたＰＳＥは減じられた数のポートに電力を供給することができる。なぜならば各ポートが高電力を引き込むだろうと仮定し得るからである。たとえば、２００Ｗの電源および３５０ｍＡレベルのＩCUTを備えたＰＳＥは、わずか１０個のポートにしか電力を供給することができない。なぜならば各ポートが最大１９．９５Ｗを消費すると仮定し得るからである。出力電力が１５．４Ｗに制限される場合、同じＰＳＥが２００Ｗ／１５．４Ｗ≒１３ポートに電力を供給することができる。
【００４０】
最大数のポートに最大量の電力を与えるために、この開示のＰＳＥ１２は、出力電圧の予め定められた範囲内でほぼ一定の出力電力を達成するために、出力電圧ＶPortに従って電流制限しきい値を制御する電流制限しきい値制御機構を有する。
【００４１】
図２に示されるように、この開示の電流制限しきい値制御機構２０は、出力電圧ＶPortに従って電流制限しきい値を設定するためのしきい値制御回路２２と、しきい値制御回路によって設定された電流制限しきい値に基づいて、短絡状態および過負荷状態などの過電流の事象に応答する電流制限回路２４とを含む。特に、電流制限回路２４はＰＳＥ１２の出力電流をモニタして、電流をＩLIMまたはそれ以下で維持する。さらに、電流制限回路２２は、ＰＳＥ１２の出力電流が予め定められた時間間隔を超える期間について、いつＩCUTを超えるかを表示し、ＰＳＥ１２がＰＤに供給された電力を取除くことを可能にする。しきい値制御回路２２および電流制限回路２４は、ＰＳＥ１２の各ポートについてＰＳＥチップ上に与えられ得る。
【００４２】
しきい値制御回路２２は特に、それぞれのポートの出力電圧モニタ端末ＯＵＴを用いて、出力電圧ＶPortをモニタすることができる。ＯＵＴ端末はレジスタＲｏｕｔを通じてポートに接続されることができる。決定されたＶPortの値に基づいて、しきい値制御回路２２はＶPort値の関数として電流制限しきい値ＩTを設定する。特に、電流制限しきい値ＩTは短絡状態における最大電流ＩLIM、または過負荷電流検出範囲ＩCUTであることができる。
【００４３】
たとえば、しきい値制御回路２２は電流制限しきい値ＩTを出力電圧ＶPortに反比例するようにすることができ、すなわちＩT＝ＰT／ＶPortであって、ここでＰTは過電流の事
象が検出されるしきい値電力レベルである。出力電力ＰPort＝ＩT×ＶPort＝ＰTなので、電流制限回路２４はＰＳＥ１２の一定値の出力電力ＰPortにおいて過電流の事象を検出する。その結果、ＰＳＥ１２は、出力電圧ＶPortの変化とは独立して実質的に一定のレベルの出力電力ＰPortを生成することができる。当業者は、出力電圧ＶPortに反比例する電流制限しきい値ＩTを生成するためにさまざまなアナログまたはデジタル回路が用いられてもよいことを認識する。さらに、この機能を実現するようにコンピュータ装置がプログラムされてもよい。
【００４４】
代替的には、しきい値制御回路２２は、一定のレベルの出力電流ＰPortを表わす電流電圧（Ｉ−Ｖ）曲線の線形または他の近似を用いて電流制限しきい値ＩTの値を設定することができる。たとえば、図３に示されるように、制限された予め定められた範囲の出力電圧ΔＶでは、一定の電力レベルＰPortを表わすＩ−Ｖ曲線が線形に近似されることができる。ΔＶ範囲は、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格によって要求される４４Ｖから５７Ｖの範囲の出力電圧ＶPortに対応することができる。したがって、出力電圧ＶPortの予め定められた範囲ΔＶでは、しきい値制御回路２２は、一定のレベルの出力電力ＰPortを表わすＩ−Ｖ曲線の線形の近似を実行することができ、電流制限しきい値ＩTを出力電圧ＶPortに線形に比例するようにする。その結果、実質的に一定のレベルのＰPortは、出力電圧ＶPortの予め定められた範囲内で達成され得る。
【００４５】
ＰＳＥ１２のポートへの電力の送達は、ＰＳＥの出力トランジスタの制御により、たとえばそれぞれのポートに対応する端末ゲートを用いて外部電力ＭＯＳＦＥＴ２６のゲートドライブ電圧を制御することにより、与えられ得る。たとえば、ＭＯＳＦＥＴ２６は、制御された態様で−４８Ｖの入力供給をＰＳＥポートに結合することができ、十分な電力ＰPort与えることができる。電流制限回路２４は、ＭＯＳＦＥＴ２６に結合されたセンスレジスタＲsenseにわたって電圧Ｖsenseをモニタすることによって、それぞれのポートに対応する端末Ｓｅｎｓｅを介してポートの出力電流をモニタする。
【００４６】
しきい値制御回路２２は電流制限回路２４にしきい電圧ＶLIMを供給し、それはしきい値制御回路２２によって決定されたＩLIM値に基づいてＩLIM×Ｒsとして決定されてもよい。上述されるように、ＩLIM値は出力電圧ＶPortに従って決定される。電流制限回路２４はＭＯＳＦＥＴ２６のゲート電圧を制御して、モニタされる電圧Ｖｓｅｎｓｅがしきい電圧ＶLIMを超えるとＰＳＥの出力電流を減じることができる。たとえば、電流制限回路２４はしきい電圧ＶLIMをセンス電圧Ｖsenseと比較するオペアンプを包含してもよく、電圧Ｖsenseがしきい電圧ＶLIMを超えるとＭＯＳＦＥＴ２６のゲート電圧を減じた出力電圧を生成する。結果として、ＰＳＥ１２の出力電流は、ＩLIMレベルに、またはそれ以下に維持される。
【００４７】
さらに、しきい値制御回路２２は電流制限回路２４にしきい電圧ＶCUTを与えることができ、それは、しきい制御回路２２によって決定されたＩCUT値に基づいてＩCUT×Ｒｓとして決定されることができる。上述のように、ＩCUT値は出力電圧ＶPortに従って決定される。電流制限回路２４は、ポートから電力を取除くために、モニタされる電圧Ｖsenseが、予め定められた時間間隔を超える期間についていつしきい電圧ＶCUTを超えるかを表示することができる。特に、センス電圧Ｖsenseがしきい電圧ＶCUTを超えると、電流制限回路２４は過負荷タイマを活性化させることができる。タイマによって規定された過負荷時限が終了するときにセンス電圧ＶsenseがＶCUTレベルよりなおも上であれば、ＭＯＳＦＥＴ２６はポートから電力を取除くために電源オフにされる。たとえば、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格に従うために、過負荷時限は５０ミリ秒から７５ミリ秒の範囲であってもよい。
【００４８】
したがって、この開示の電流制限しきい値制御機構は、出力電圧ＶPortに従ってＩLIM
および／またはＩCUTしきい値を調整し、出力電圧ＶPortの変化とは独立に実質的に一定のレベルの出力電力ＰPortを与える。その結果、最大量の電力が最大数のＰＳＥポートに送られ得る。
【００４９】
さらに、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格は、ＰＤにおける入力流入電流ＩInrushを最大４００ｍＡに制限する。ＰＳＥにおいて出力電流制限しきい値を制御することに加えて、または出力電流制限しきい値を制御する代わりに、この開示の電流制限しきい値制御機構は、ＰＳＥの出力電圧に従ってＰＤにおける入力電流制限しきい値を調整するために利用され得る。
【００５０】
たとえばＰＤは、入力電流を入力電流しきい値によって設定された最大値に制限するために、ＰＤの入力電流を入力電流しきい値と比較する入力電流制限回路を含んでもよい。入力電流しきい値は、ＰＳＥにおける出力電流制限しきい値の調整に関連して上述された態様で、ＰＳＥの出力電圧に従って調整され得る。特に、ＰＤがより高い電力を必要とするとき、ＰＤはより高い入力電流で作動することができるようにされてもよい。
【００５１】
先の説明は、本発明の局面を例示し、記述する。さらに、この開示は単に好ましい実施例を示し、記述するが、前述のように、本発明は、さまざまな他の組合わせ、変更、および環境において用いることができ、上記の前述の教示、および／または関連する技術のスキルまたは知識と対応して、ここに表現されるような発明概念の範囲内で変更または修正が可能であることが理解される。たとえば、ＩLIMおよび／またはＩCUTしきい値を調整する代わりに、この開示の電流制限しきい値制御機構は、ＰＳＥの出力信号に従って、ＰＳＥおよび／またはＰＤの他のしきい値の調整を与えることができる。
【００５２】
上述された実施例は、本発明の実施について知られる最良の形態について説明することをさらに意図し、他の当業者がこのような、または他の実施例において、特定の適用例が必要とするさまざまな変更または発明の使用を伴って本発明を利用することを可能にする。
【００５３】
したがって、この説明は、本発明をここに開示された形式に限定するようには意図されない。また、添付された請求項は代替的実施例を含めるよう解釈されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】この開示に従ったＰｏＥシステムにおけるマルチポートＰＳＥを示すブロック図である。
【図２】この開示の電流制限しきい値制御機構を示す図である。
【図３】ＰＳＥのポートに送られた実質的に一定のレベルの出力電力を表わす電流電圧曲線を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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