(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
結合キャパシタを含む受電ネットワーク内の受電機器の存在を検出する回路であって、
前記回路は、
時変電圧信号を提供する発振器と、
前記時変電圧信号を入力として前記発振器から受け取り、前記時変電圧信号を前記受電ネットワーク内の前記結合キャパシタに印加するアナログ増幅回路と、
前記結合キャパシタを流れる電流を検知する電流検知手段と
を含み、
前記回路は、前記結合キャパシタを流れる前記検知された電流が、前記受電ネットワークのインピーダンスが閾値インピーダンス値よりも低いことを示すときに、受電機器の存在を検出する、回路。
【請求項２】
バイアス電流源をさらに含み、
前記アナログ増幅回路は、デュアル出力相互コンダクタンス増幅器であり、前記デュアル出力相互コンダクタンス増幅器は、
前記発振器から前記時変電圧信号を受け取る反転入力部と、
接地に接続された非反転入力部と、
前記バイアス電流源から電流を受け取るバイアス電流入力部と、
前記受電ネットワークに電流を出力する一次出力部と、
第２の電流を出力する二次出力部と
を含む、請求項１に記載の回路。
【請求項３】
前記一次出力部における前記電流は、前記二次出力部における前記電流に比例する、請求項２に記載の回路。
【請求項４】
インバータを介して前記二次出力部に接続されたデジタル出力部をさらに含み、前記デジタル出力部においてデジタル電圧を提供する、請求項２に記載の回路。
【請求項５】
前記デジタル電圧は、前記受電ネットワーク内の前記受電機器の前記存在を示す、請求項４に記載の回路。
【請求項６】
前記発振器からの前記時変電圧信号は、前記アナログ増幅回路の反転入力部に印加される、請求項１に記載の回路。
【請求項７】
前記発振器からの前記時変電圧信号は、前記アナログ増幅回路の非反転入力部に印加される、請求項１に記載の回路。
【請求項８】
前記バイアス電流源は、前記二次出力部において、前記閾値インピーダンス値に対応する電流を提供する、請求項２に記載の回路。
【請求項９】
前記一次出力部と前記反転入力部との間に接続された第１フィードバック抵抗と、前記発振器と前記反転入力部との間に接続された第２フィードバック抵抗とをさらに含む、請求項２に記載の回路。
【請求項１０】
前記デュアル出力相互コンダクタンス増幅器は、前記時変電圧信号を差動電流に変換する一対のコモンソース・ＭＯＳトランジスタを含む、請求項２に記載の回路。
【請求項１１】
前記デュアル出力相互コンダクタンス増幅器は、前記時変電圧信号を差動電流に変換する一対のコモンエミッタ・バイポーラトランジスタを含む、請求項２に記載の回路。
【請求項１２】
前記回路は、給電機器内の構成部品であり、前記給電機器は、前記受電ネットワークに電力を提供するように動作可能である、請求項４に記載の回路。
【請求項１３】
前記給電機器は、前記受電ネットワークに接続された受電機器に電力を提供する、請求項１２に記載の回路。
【請求項１４】
前記給電機器は、前記デジタル電圧が、前記受電機器が前記受電ネットワークから切断されたことを示すときに、前記受電ネットワークに電力を提供しない、請求項１２に記載の回路。
【請求項１５】
前記受電ネットワークは、前記結合キャパシタに接続された結合抵抗をさらに含む、請求項１に記載の回路。
【請求項１６】
受電ネットワークに電力を提供する給電機器であって、
前記給電機器は、
結合キャパシタを含む受電ネットワーク内の受電機器の存在を検出するＡＣ切断回路を含み、
前記ＡＣ切断回路は、
時変電圧信号を提供する発振器と、
前記時変電圧信号を入力として前記発振器から受け取り、前記時変電圧信号を前記受電ネットワーク内の前記結合キャパシタに印加するアナログ増幅回路と、
前記結合キャパシタを流れる電流を検知する電流検知手段と
を含み、
前記ＡＣ切断回路は、前記結合キャパシタを流れる前記検知された電流が、前記受電ネットワークのインピーダンスが閾値インピーダンス値よりも低いことを示すときに、受電機器の存在を検出し、
前記給電機器は、前記ＡＣ切断回路が受電機器の存在を検出するときに、前記受電ネットワークに電力を提供する、給電機器。
【請求項１７】
前記給電機器は、ネットワークハブ、リピータ、スイッチ、ルータおよびデータ端末装置のうちの１つ以上を含む、請求項１６に記載の給電機器。
【請求項１８】
前記受電ネットワークは、受電イーサネット（登録商標）接続によって接続されている、請求項１６に記載の給電機器。
【請求項１９】
前記受電機器は、携帯電話充電器、ＶＯＩＰ電話、無線アクセスポイント、携帯パソコン・ドッキングステーション、ＨＶＡＣサーモスタットおよびネットワークカメラのうちの１つ以上を含む、請求項１６に記載の給電機器。
【請求項２０】
前記アナログ増幅回路は、オペアンプ、バッファ増幅器、シングル出力相互コンダクタンス増幅器およびデュアル出力相互コンダクタンス増幅器のうちの１つである、請求項１６に記載の給電機器。
【請求項２１】
バイアス電流源をさらに含み、
前記デュアル出力相互コンダクタンス増幅器は、
前記発振器から前記時変電圧信号を受け取る反転入力部と、
接地に接続された非反転入力部と、
前記バイアス電流源から電流を受け取るバイアス電流入力部と、
前記受電ネットワークに電流を出力する一次出力部と、
第２の電流を出力する二次出力部と
を含む、請求項２０に記載の給電機器。
【請求項２２】
前記一次出力部における前記電流は、前記二次出力部における前記電流に比例する、請求項２１に記載の給電機器。
【請求項２３】
インバータを介して前記二次出力部に接続されたデジタル出力部をさらに含み、前記デジタル出力部において、デジタル電圧を提供する、請求項２１に記載の給電機器。
【請求項２４】
前記給電機器は、前記デジタル電圧が、前記受電機器が前記受電ネットワークから切断されたことを示すときに、前記受電ネットワークに電力を提供しない、請求項２３に記載の給電機器。
【請求項２５】
前記発振器からの前記時変電圧信号は、前記デュアル出力相互コンダクタンス増幅器の前記反転入力部に印加される、請求項２１に記載の給電機器。
【請求項２６】
前記バイアス電流源は、前記二次出力部において、前記閾値インピーダンス値に対応する電流を提供する、請求項２１に記載の給電機器。
【請求項２７】
結合キャパシタとネットワークコンポーネントとを含む受電ネットワーク内の受電機器の存在を検出し、前記受電機器が前記受電ネットワークから切断されたときに、前記受電ネットワークから電力を取り除く方法であって、
前記方法は、
前記受電ネットワークを調べて、前記受電ネットワーク内に受電機器が存在することを示す受電機器有効シグニチャを検出することと、
前記受電機器有効シグニチャが検出されたときに、電力を前記受電ネットワークに供給することと、
時変電圧信号を前記受電ネットワーク内の前記結合キャパシタに印加することと、
前記受電ネットワークに接続されたアナログ増幅回路によって、前記時変電圧信号を電流に変換することと、
前記アナログ増幅回路に接続された前記結合キャパシタを流れる前記電流を検知することによって、前記受電ネットワークのインピーダンスを測定することと、
前記受電ネットワークの前記測定されたインピーダンスが、閾値インピーダンス値よりも大きいときに、前記受電機器が前記受電ネットワークから切断されていることを決定し、前記受電ネットワークから電力を取り除くことと
を含む、方法。
【請求項２８】
前記受電機器は、携帯電話充電器、ＶＯＩＰ電話、無線アクセスポイント、携帯パソコン・ドッキングステーション、ＨＶＡＣサーモスタットおよびネットワークカメラのうちの１つ以上を含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記受電ネットワークは、受電イーサネット（登録商標）接続によって接続される、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記電力を前記受電ネットワークに供給するステップは、前記受電ネットワークに接続された給電機器によって実行される、請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
前記給電機器は、ネットワークハブ、リピータ、スイッチ、ルータおよびデータ端末装置のうちの１つ以上を含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記時変電圧信号を前記受電ネットワークに印加するステップは、前記給電機器内に含まれる発振器によって実行される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
前記アナログ増幅回路によって前記時変電圧信号を電流に変換するステップは、前記アナログ増幅回路の反転入力部に前記時変電圧信号を印加することを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３４】
前記アナログ増幅回路は、オペアンプ、バッファ増幅器、シングル出力相互コンダクタンス増幅器あるいはデュアル出力相互コンダクタンス増幅器のうちの１つである、請求項２７に記載の方法。
【請求項３５】
前記アナログ増幅回路は、一対のコモンソース・ＭＯＳトランジスタを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３６】
前記アナログ増幅回路は、デュアル出力相互コンダクタンス増幅器内の一対のコモンエミッタ・バイポーラトランジスタを含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
前記アナログ増幅回路は、
前記受電ネットワークに電流を出力する一次出力部と、
デュアル出力相互コンダクタンス増幅器において第２の電流を出力する二次出力部と
を含み、
前記一次出力部における前記電流は、前記二次出力部における前記電流に比例する、請求項３４に記載の方法。
【請求項３８】
前記アナログ増幅回路によって生成された電流を検知することは、電流検知機器が、前記アナログ増幅回路の一次出力部、前記アナログ増幅回路の入力部および前記アナログ増幅回路の電力供給入力部のうちのいずれか１つにおける電流を検知することを含む、請求項３４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に受電ネットワーク接続（ｐｏｗｅｒｅｄ  ｎｅｔｗｏｒｋ  ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）への電力分配管理のための回路および方法に関する。より基本的には、本発明は、受電ネットワーク接続内において受電機器の存在を検出する回路および方法、ならびに、いかなる受電機器も存在しないとき、受電ネットワーク接続から電力を取り除く回路および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
データ通信ネットワークは、通信チャネルを利用してネットワークに接続されたユーザおよび機器間においてデータおよび情報を分配するためのハードウェアおよびソフトウェアの集合である。日々、世界的規模で、数百万のユーザが、情報へのアクセス、ショッピング、レクリエーションおよびビジネスのために、データ通信ネットワークに接続している。データ通信ネットワークの例として、家庭または職場でのローカルエリア・ネットワーク（ＬＡＮ）の有線ネットワーク、およびインターネットのようなワイドエリア・ネットワークの有線ネットワーク、ならびに、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）および８０２．１１ネットワークのようなローカルおよびワイドエリアの無線ネットワークが挙げられる。
【０００３】
ユーザは、種々のネットワーク機器を用いてデータ通信ネットワークにアクセスすることができる。種々のネットワーク機器は、パーソナルコンピュータおよび携帯コンピュータ、電子手帳、個人向け携帯情報端末（ＰＤＡ）、娯楽システム、ステレオシステム、ビデオゲームユニット、家庭電器機器、あるいは他の埋め込み電子機器などのネットワークアクセスシステムによって構成された電子機器である。現在、これら機器のすべては、データ通信ネットワークに接続されたときに動作するために、ローカルな電源を要求する。
【０００４】
最近制定された８０２．３ａｆイーサネット（登録商標）標準、（一般には「イーサネット（登録商標）を介した電力（Ｐｏｗｅｒ  ｏｖｅｒ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））」（「ＰｏＥ」）標準として知られる）によって、受電ネットワークのさらなる普及が期待されている。受電ネットワークは、全く新しいクラスである「受電機器（Ｐｏｗｅｒｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）」（「ＰＤ」）にデータを運び、かつＤＣ電力を提供する。全てのＰＤ（受電機器）は、受電ネットワークに接続するために、追加のＡＣ配線あるいは外部電源を必要としない。
【０００５】
電力は、イーサネット（登録商標）ハブ、スイッチ、ルータ、あるいは他のネットワーク機器内に典型的に配置される「給電機器（Ｐｏｗｅｒ  Ｓｏｕｒｃｉｎｇ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）」（「ＰＳＥ」）と呼ばれる装置から供給される。ＰＤは、デジタルＩＰ電話、無線アクセスポイント、ＰＤＡあるいは携帯コンピュータ・ドッキングステーション、携帯電話充電器、ＨＶＡＣサーモスタット、あるいは電力ネットワークによって供給されるＤＣ電力によって動作可能なほとんどいかなるネットワーク機器を含み得る。
【０００６】
電力は、典型的には、２つの受電配線対間のコモンモード電圧差として供給され、それは差動（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）データ信号を配線に結合するために使用される絶縁トランスのセンタータップに電力を供給することによって行われる。受電ネットワークデータ線は、配線の各端部においてトランス絶縁されているため、送信対と受信対との間の電位差は、配線の各端部においてデータトランシーバにいかなる影響も与えない。
【０００７】
ＰＳＥ（給電機器）は、ＰＤに電力を供給する前に、ネットワークポートでのＰＤの存在を検出するための検出機構を有する。ＰＳＥは、また、ＰｏＥ標準に適合しない、すなわち現在使用可能なパーソナルおよびポータブルコンピュータのような受電ネットワークから電力を受信するように設計されていない装置に対して、電力を供給することおよび恒久的なダメージを引き起こすことを防止するための検出機構を有する。検出機構は、配線に電圧を供給する前に、「ＰＤシグニチャ（ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）」のためにネットワークケーブルを探知することを含む。
【０００８】
一度電力がオンされると、ＰＳＥは、ＰＤが有効な「電力維持シグニチャ」を呈示している限り、電力のオンを維持せねばならない。ＰｏＥ標準で規定されている電力維持シグニチャは、例えば、少なくとも１０ｍＡの最少ＤＣ引き出し電流およびＤＣから５００Ｈｚの全周波数範囲において２７ｋΩ以下のＡＣインピーダンスからなる。ＰＳＥは、ＰＤが依然ネットワークポートに存在するか否かを判断するために、この電力維持シグニチャの内の一方あるいは両方を監視するかを選択できる。ＰＳＥが、ＰＤによって、もはやネットワークケーブルに接続されていないことを示す電力維持シグニチャを取り除かれたと判断した場合、ＰＳＥは、いずれ同一のネットワークポートに挿入される可能性のあるＰｏＥ標準に対応しない装置に対して電力が分配されることを防止するために、ネットワークから電力を取り除く。
【０００９】
そのため、ＰｏＥ標準は、電力維持シグニチャのためにネットワーク接続を探知するために、および、電力維持シグニチャがもはや存在しない場合にネットワークから電力を取り除くために、次の２つの方法を規定する：（１）少なくとも１０ｍＡの最少ＤＣ引き出し電流を監視することを含む「ＤＣ切断」法  （２）ネットワークポートのＡＣインピーダンスを監視することを含む「ＡＣ切断」法。
【００１０】
ＤＣ切断法は、リターン電流ＤＣ信号の測定によってネットワーク接続を流れる電流を監視するために、ＰＳＥ内において電流監視回路を使用することを含む。電流監視回路が、リターン電流ＤＣ信号が１０ｍＡの最少許可電流レベルより低く低下したと判断した場合、それによってＰＤがネットワークポートから切り離されたこと、あるいはＰＤが電力維持シグニチャを取り去ったことを示すため、ＰＳＥは、ネットワークに供給されていた電力を取り除く。
【００１１】
一方、ＡＣ切断法は、時変（ｔｉｍｅ  ｖａｒｙｉｎｇ）信号を印加するＡＣ切断検知回路を使用することを含む。時変信号は、ＰＤに電力を供給しかつネットワークポートのＡＣインピーダンスを測定するために該時変信号を使用するネットワーク接続と、その電圧のピークで容量的に結合する。ＰｏＥ標準で規定されているように、ネットワークポートのＡＣインピーダンスが２７ｋΩ以下の場合、ＰＤはネットワークポートに存在すると考えられる。逆に、ネットワークポートのＡＣインピーダンスが２７ｋΩを超える閾値セットより大きい場合、ＰＤはネットワークポートから切り離されたと判断し得る。ＰｏＥ標準は、さらに、ネットワークポートのＡＣインピーダンスが１９８０ｋΩ以上の場合、ＰＤはネットワークポートから切り離されたと判断せねばならないと、規定している。ＰＳＥは、ＰＤがネットワークポートから切り離されたとき、すなわち電力維持シグニチャがもはや存在しないとき、ネットワークに供給されていた電力を取り除く。ＡＣ切断検知回路は、ネットワークリンクの端点、あるいは、一般に「ミッドスパン（ｍｉｄｓｐａｎ）」と呼ばれるリンクの中央に配置され得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ＰｏＥ標準によって規定されるＡＣ切断閾値に関連する問題は、長く走るケーブル、コネクタ、パッチパネル、アウトレットボックス、およびデータを運ぶために使用される他の機器等による組み合わせに起因するネットワークケーブルの容量が、ＰＳＥとＰＤの間の対−対（ｐａｉｒ  ｔｏ  ｐａｉｒ）インピーダンスに対して、実際にＰＤが取り去られた場合であっても受ＰＤがネットワークポートに存在すると示すほどに、十分大きいことにある。すなわち、ＡＣ切断検知回路は、ＰＤの存在、非存在を示すＡＣインピーダンスの代わりに、ケーブルの対−対無効インピーダンスに起因するＡＣインピーダンスを計測し得る。結果として、ＡＣ切断検知回路は、ＰＤの存在の有無に関わらず、ネットワークへの電力分配を不完全に維持することとなり得る。このとき、ＰＤの不在の後に、いずれ同一のネットワークポートに挿入され得るＰｏＥ標準に対応しない装置に対して、恒常的にダメージを与える可能性を伴う。
【００１３】
加えて、ＰＳＥはネットワークにＤＣ電圧によって電力を供給するため、ＰＳＥは、ＡＣ切断検知回路によって該ＰＳＥの出力インピーダンス以外のものが測定されることを防止するために、低い出力インピーダンスを有する必要がある。この問題を低減するために、ＡＣ切断検知回路がＰＳＥの出力インピーダンスを無視できるように、ＰＳＥと直列に結合ダイオードが挿入される。しかしながら、結合ダイオードが逆バイアスされたときにＡＣ切断検知回路によってネットワークポートのＡＣインピーダンスが計測される場合にのみ、ＰＳＥの出力インピーダンスは無視され得る。そうでない場合、ＡＣ切断検知回路は、ネットワークポートのインピーダンスの替わりに、結合ダイオードのインピーダンスを測定する。そして、結合ダイオードが逆バイアスされたときにＡＣインピーダンスが計測された場合であっても、安定性、リップルおよび負荷電圧変動に対してその特性が適合するようにＰｏＥ基準によって要求されたＰＳＥバイパスキャパシタは、依然、ネットワーク接続のＡＣインピーダンスに寄与し得る。その結果、ＡＣ切断検知回路は、ネットワークポート内のＰＤの存在のみによらないインピーダンスを測定し得る。
【００１４】
他の制限は、ＰｏＥ標準が、ＡＣ切断検知回路に５００Ｈｚより低い周波数で動作すること、ならびに、ネットワークポート電圧を１００Ｖ／ｍｓおよび４．４Ｖピーク−ピーク電圧より低く変化させること、を要求することである。この低い変化率および低周波信号要求に適合するために、ＡＣ結合キャパシタは、１μＦに近い値で、かつ６０ＶのＤＣバイアスに対応可能であらねばならない。
【００１５】
上記観点から、受電ネットワーク接続内において受電機器の存在を検出する回路および方法、ならびに、いかなる受電機器も存在しないとき、受電ネットワーク接続から電力を取り除く回路および方法を提供することが望ましい。
【００１６】
さらに、受電ネットワーク接続内においてＡＣインピーダンスを測定し、かつ、測定されたＡＣインピーダンスに基づいて、受電ネットワーク接続から電力を取り除くかどうかを判断する回路および方法を提供することが望ましい。
【００１７】
また、受電ネットワーク接続内においてＡＣインピーダンスを測定し、かつ、ネットワークケーブル、ＰＳＥバイパス容量および結合ダイオードによる接続のインピーダンスと、ＰＤの存在または不存在を示すネットワークポートのインピーダンスとを区別する回路および方法を提供することが望ましい。
【００１８】
上記観点から、本発明の目的は、受電ネットワーク接続内において受電機器の存在を検出する回路および方法、ならびに、いかなる受電機器も存在しないとき、受電ネットワーク接続から電力を取り除く回路および方法を提供することである。
【００１９】
本発明の目的は、さらに、受電ネットワーク接続内においてＡＣインピーダンスを測定し、かつ、測定されたＡＣインピーダンスに基づいて、受電ネットワーク接続から電力を取り除くかどうかを判断する回路および方法を提供することである。
【００２０】
本発明の目的は、また、受電ネットワーク接続内においてＡＣインピーダンスを測定し、かつ、ネットワークケーブル、ＰＳＥバイパス容量および結合ダイオードによる接続のインピーダンスと、受電機器ＰＤの存在または不存在を示すネットワークポートのインピーダンスとを区別する回路および方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明のこれらおよび他の目的は、受電ネットワーク接続内において受電機器の存在を検出し、かつ、いかなる受電機器も存在しないとき、受電ネットワーク接続から電力を取り除くＡＣ切断検知回路および方法を提供することによって、達成される。受電ネットワーク接続は、ＰｏＥ標準に対応した受電イーサネット（登録商標）接続であってもよく、あるいは、該接続内において受電機器の存在を検出する回路を要求するいかなる他の受電ネットワーク接続であってもよい。受電機器（「ＰＤ］）は、デジタルＩＰ電話、無線アクセスポイント、ＰＤＡまたは携帯パソコン・ドッキングステーション、携帯電話充電器、ＨＶＡＣサーモスタットであってもよく、あるいは、ネットワークポートに接続し得る、または給電機器（「ＰＳＥ」）を備える受電ネットワーク接続によって供給されるＤＣ電力によって動作し得る、ほとんどいかなるネットワーク機器であってもよい。
【００２２】
好ましい実施形態において、ＡＣ切断検知回路は、時変電圧信号を結合キャパシタに供給し、かつ、ネットワークポートのＡＣインピーダンスが２７ｋΩより大きい閾値セットを超えるかどうかを判断するための結合キャパシタを流れるピーク電流を検知する。それにより、ＰＤがネットワークから切り離されたか、あるいはＰＤがその電力維持シグニチャを取り除いたかを示す。ネットワークポートのＡＣインピーダンスが閾値を超える場合、ネットワーク接続に供給される電力は、給電機器ＰＳＥによって取り去られる。時変電圧信号は、サイン波、三角波、あるいは他のいかなる周期的に制御された傾斜波形であってもよい。
【００２３】
ＡＣ切断検知回路はアナログ増幅回路を含み、アナログ増幅回路は、入力部に供給される時変電圧信号を、ＰＳＥバイパス容量、ネットワークケーブル容量、結合キャパシタ、結合ダイオードおよびＰＤから形成されるネットワーク負荷に、印加し、かつ、結合キャパシタを流れるピーク電流を検知する。アナログ増幅回路は、バッファ増幅器、オペアンプ、デュアル出力オペレーショナル相互コンダクタンス増幅器（「ＤＯ−ＯＴＡ」）、あるいは、時変電圧信号を抵抗性または無効負荷に印加するために使用され得る他のいかなるアナログ増幅器であってもよい。
【００２４】
好ましい実施形態において、アナログ増幅回路は、ＤＯ−ＯＴＡとして実施される。ＤＯ−ＯＴＡは、既に他の回路にインターフェースされ、かつ、ネットワーク接続のインピーダンスが２７ｋΩより大きい閾値セットを超えることを示すデジタル信号を供給する。そのデジタル信号により、受電機器ＰＤがネットワークから切り離されたことが示される。
【００２５】
好ましくは、ネットワークポートのＡＣインピーダンスを判断する場合に、ＡＣ切断検知回路が、給電機器ＰＳＥの出力インピーダンスおよびダイオードインピーダンスを無視し得るように、給電機器ＰＳＥと直列接続された結合ダイオードが逆バイアスされているときに、ピーク電流が検知される。結合ダイオードが逆バイアスされているとき、ほぼ「０」のインピーダンスを有する開放回路は、それゆえ、単に、結合容量、ケーブル容量、およびＰＳＥバイパス容量によって決まる結合キャパシタを流れるピーク電流を可能にする。ＰＤ内の抵抗性負荷は、そこを流れる電流の位相は結合キャパシタを流れるピーク電流の位相と異なるため、ほとんど無視され得る。以下に記載されるように、結合キャパシタを流れるピーク電流と、結合容量、ケーブル容量、およびＰＳＥバイパス容量との関係は、ＰＤがネットワークポートに接続されているか否かに依存する。
【００２６】
ＰＤがネットワークポートに接続されているときは、その入力バイパス容量は結合容量と比べてかなり大きいため、ネットワーク接続は効果的にＡＣ的に接地される。この場合、ネットワーク負荷内の全体的な容量は、本来、結合容量に依存し得る。ＰＤがネットワークポートに接続されていないときは、ケーブル容量、およびＰＳＥバイパス容量がネットワーク接続のＡＣインピーダンスの主要な成分となり得る。この場合、ネットワーク負荷内の全体的容量は、結合容量、ケーブル容量、およびＰＳＥバイパス容量の結合である。
【００２７】
結合容量の値、ＰＳＥバイパス容量の値、および時変電圧信号のピーク電圧の値は、以下のことを保証するように選択される。すなわち、ＰＤがネットワークポートに接続されていないとき、検知ピーク電流が元来結合容量に依存した値を有すること、および、ピーク時変電圧に分割されたとき、検知ピーク電流が、ＰｏＥ標準によって要求される２７ｋΩを十分超えるＡＣインピーダンスに帰着すること、を保証するように選択される。結合容量の値、ＰＳＥバイパス容量の値、および時変電圧信号のピーク電圧の値は、また、ＡＣ切断検知回路が５００Ｈｚより低い周波数で動作し、それとともに、ネットワークポート電圧を１００Ｖ／ｍｓおよび４．４Ｖのピーク−ピーク電圧より低く変化させるという、ＰｏＥ標準の要求を満たすように、選択される。この低い変化率および低周波信号要求に適合するために、ＡＣ結合キャパシタは、１μＦに近い値で、かつ６０ＶのＤＣバイアスに対応可能であらねばならない。
【００２８】
例えば、１００Ｈｚの周波数および６Ｖのピーク−ピーク電圧に対して、ＰＳＥバイパス容量は０．１μＦに選択され得、結合容量は０．５μＦに選択され得、また、ケーブル容量は０．０５μＦに見積もられ得る。以下に記載されるように、これらの設定パラメータの選択は、いかなるＰＤもネットワークポートに接続されていないときに、結合キャパシタを流れるピーク電流がほぼ０．２２ｍＡとなることに帰着し、ＰＤがネットワークポートに接続されているときには、該ピーク電流がほぼ０．９ｍＡとなることに帰着する。そのため、これらの値において、ネットワークポートのＡＣインピーダンスは、いかなる受電機器ＰＤもネットワークポートに接続されていないときには、ＰｏＥ標準による２７ｋΩ閾値セットを超え、ＰＤがネットワークポートに接続されているときには、２７ｋΩに達しない。
【００２９】
有利にも、本発明は、ネットワーク接続に不必要な電力を伴っていずれ挿入され得るＰｏＥ標準に対応しない機器に対して、ダメージを与えるリスクを伴うことなく、受電ネットワーク接続内において受電機器の存在を検出し、かつ、いかなる受電機器も存在しないときは、受電ネットワーク接続から電力を取り除くＰｏＥ標準に準拠した受電ネットワーク接続とともに使用される、簡素なＡＣ切断検知回路を提供する。
【００３０】
本発明の上記および他の目的は、以下の添付図面を参照した詳細な記載により明らかにされる。全図面において、同一参照記号は同一部材を参照する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１Ａには、受電ネットワーク接続の例示的な説明図が示される。受電ネットワーク接続２０は、ネットワークスイッチング装置２５、受電端末ステーション３５、およびネットワークケーブル（４５ａ，４５ｂ）から構成される。ネットワークスイッチング装置２５は、ネットワークリピータ、スイッチ、ルータ、ハブ、データ端末装置、あるいは、データ伝送経路に含まれるその他のネットワーク機器であり得る。ネットワークスイッチング装置２５は、ネットワークポート３５に電力を供給するための給電機器（「ＰＳＥ」）３０を含む。受電機器（「ＰＤ」）４０はネットワークポート３５に接続し、ネットワークケーブル（４５ａ，４５ｂ）を介して、ＰＳＥ３０に電力を要求するか、またはＰＳＥ３０から電力を取り出す。ネットワークケーブル（４５ａ，４５ｂ）は、ＣＡＴ−３またはＣＡＴ−５イーサネット（登録商標）ケーブル、あるいはＰｏＥ標準に対応した他のいかなるケーブルであってもよい。
【００３２】
ＰＳＥ３０から供給される電力は、ネットワークケーブル（４５ａ，４５ｂ）のデータ対トランス（５０ａ，５０ｂ）間のコモンモード電圧差として供給される。ＰＳＥ３０は、ＰＤ４０のような受電機器のために受電ネットワーク接続２０を探知し、受電ネットワーク接続２０上にＰＤ４０が検出された場合にのみ、ＰＤ４０に電力を供給し、受電ネットワーク接続２０上に供給された電力を監視し、そして、いかなるＰＤ４０も存在しない場合、受電ネットワーク接続２０から電力を取り除く。
【００３３】
ＰＳＥ３０は、受電ネットワーク接続２０に電力を供給する前に、受電ネットワーク接続２０内に存在するＰＤ４０を検出するために、ＰｏＥ標準によって規定された検出アルゴリズムを実行する。ＰＳＥ３０は、開放接続、非準拠ネットワーク機器、あるいは許可ＰＤを識別することができる。検出アルゴリズムは、ケーブルに電力を供給する前に、許可「ＰＤシグニチャ」のために、ネットワークケーブル（４５ａ，４５ｂ）を調べることを含む。
【００３４】
電力が一度、ＰＤ４０に供給されると、ＰＳＥ３０は、ＰＤ４０が有効な「電力維持シグニチャ」をネットワークスイッチング装置２５に提供し続ける限り、電力を維持しなければならない。ＰｏＥ標準に規定された電力維持シグニチャは、例えば、少なくとも１０ｍＡの最少ＤＣ電流引き込み、および、ＤＣ〜５００Ｈｚまでの全周波数における２７ｋΩより小さいＡＣインピーダンスから構成される。ＰＤ４０が、もはやネットワークポート３５に存在しないことを示すために電力維持シグニチャを取り除いたことを、ＰＳＥ３０が、ネットワークポート３５のＡＣインピーダンスが２７ｋΩを超える閾値セットより大きいと判断することによって、判断した場合、ＰＳＥ３０は、いずれネットワークポート３５に接続され得るＰｏＥ規準に準拠しない機器に対して電力が分配されることを防止するために、ネットワークケーブル４５ａ〜４５ｂから電力を取り除く。
【００３５】
本発明の原理に従って、ＰＳＥ３０は、電力維持シグニチャの存在を、図３を参照して以下に説明されるように、ネットワークポート３５のＡＣインピーダンスを監視することによって検出する。ＰＳＥ３０は、また、ネットワークケーブル（４５ａ，４５ｂ）から引き出されたＤＣ電流を監視することによって、電力維持シグニチャの存在を検出し得る。
【００３６】
図１Ｂには、受電ネットワーク接続の別の例示的な説明図が示される。受電ネットワーク６０は、ネットワークスイッチング装置６５、ミッドスパン電力挿入装置（「ＭＰＩＥ」）または電力ハブ８０、ネットワークポート７０、およびネットワークケーブル（９０ａ，９０ｂ）を含む。図１Ａに示されたネットワークスイッチング装置２５と同様に、ネットワークスイッチング装置６５は、ネットワークリピータ、スイッチ、ルータ、ハブ、データ端末装置、あるいは、データ伝送経路に含まれるその他のネットワーク機器であり得る。ＭＰＩＥ８０は、ネットワークポート７０に電力を供給するためのＰＳＥ８５を含む。ＰＤ７５はネットワークポート７０に接続し、ネットワークケーブル（９０ａ，９０ｂ）を介して、ＰＳＥ８５に電力を要求するか、またはＰＳＥ８５から電力を取り出す。図１Ａに示されたネットワークケーブル（４５ａ，４５ｂ）と同様に、ネットワークケーブル（９０ａ，９０ｂ）は、ＣＡＴ−３またはＣＡＴ−５イーサネット（登録商標）ケーブル、あるいはＰｏＥ標準に対応した他のいかなるケーブルであってもよい。ＰＳＥ８５は、上記したＰＳＥ３０と同一の機能を実行する。ＭＰＩＥ８０が１つ以上のＰＳＥを含み得ることは、当業者によって理解されよう。
【００３７】
図２には、受電ネットワーク接続に接続された受電機器の例示的な説明図が示される。イーサネット（登録商標）ハブ１０５が、イーサネット（登録商標）ケーブル１１５によってインターネット１１０に接続されている。イーサネット（登録商標）ハブ１０５あるいは他のネットワークユニットは、図１Ａに示された２５（ネットワークスイッチング装置）のような受電ハブ、あるいはＭＰＩＥ（図１Ａに示された６５および８０）によって結合された受電しないハブであり得る。イーサネット（登録商標）ハブ１０５は、イーサネット（登録商標）ケーブル（１３０ａ〜１３０ｆ）を介して、ＰＤ（１２５ａ〜１２５ｆ）に電力を供給するための１つ以上のＰＳＥを含み得る。イーサネット（登録商標）ハブ１０５は、ＡＣ配線電力事故の場合に非常時電力を供給するために、バックアップ電源１２０に接続され得る。
【００３８】
ＰＤ（１２５ａ〜１２５ｆ）は、携帯電話充電器１２５ａ、ＶＯＩＰ電話１２５ｂ、無線アクセスポイント１２５ｃ、ＰＤＡまたは携帯パソコン・ドッキングステーション１２５ｄ、ＨＶＡＣサーモスタット１２５ｅ、あるいは、ネットワークカメラ１２５ｆを含み得る。イーサネット（登録商標）ケーブル（１３０ａ〜１３０ｆ）のようなイーサネット（登録商標）ケーブルによって、ＰｏＥ標準に対応した他の受電機器もまた、イーサネット（登録商標）ハブ１０５に接続し得ることは、当業者によって理解されよう。
【００３９】
図３には、本発明の原理に従って形成されたＡＣ切断検知回路の例示的な説明図が示される。ＡＣ切断検知回路１３５は、発振器１３７によって生成された時変電圧信号を、ＰＳＥバイパス容量およびネットワークケーブル容量１５５、結合キャパシタ１５０、結合ダイオード２４０（図４参照）、およびＰＤ（１６０，１６５）によって形成されたネットワーク負荷に供給し、かつ、結合キャパシタ１５０を流れるピーク電流を検知するための、アナログ増幅器１４０を含む。アナログ増幅器１４０は、バッファ増幅器、オペアンプ、デュアル出力オペレーショナル相互コンダクタンス増幅器（「ＤＯ−ＯＴＡ」）、あるいは、時変電圧信号を抵抗性または無効負荷に印加するために使用され得る他のいかなるアナログ増幅器であってもよい。
【００４０】
ピーク電流は、好ましくは、ＡＣ切断検知回路１３５がネットワーク接続のＡＣインピーダンスを判断する際に、ＰＳＥの出力インピーダンスおよびダイオードインピーダンスが無視できるように、ダイオード２４０が逆バイアスされているときに、検知される。ダイオード２４０が逆バイアスされているとき、ほぼゼロ（「０」）のインピーダンスを有する開放回路によって、結合キャパシタ１５０を流れるピーク電流を、単に、結合容量、ならびにケーブル容量およびＰＳＥバイパス容量１５５に依存可能とさせることが、適する。ＰＤ内の抵抗負荷１６５は、該抵抗負荷１６５を流れる電流の位相が結合キャパシタ１５０を流れるピーク電流の位相と異なるため、ほとんど無視され得る。以下に記載されるように、結合キャパシタ１５０を流れるピーク電流と、結合容量、ケーブル容量、およびＰＳＥバイパス容量との関係は、ＰＤがネットワークポートに接続されているか否かに依存する。
【００４１】
ＰＤがネットワークポートに接続されているとき、ＰＳＥバイパス容量およびネットワークケーブル容量１５５、ならびにＰＤ（１６０，１６５）によって形成されるネットワーク負荷の等価容量は、
Ｃ＝ＣＰＳＥ＋ＣＣＡＢＬＥ＋ＣＰＤ
によって与えられる。抵抗負荷ＲＰＤ１６５を流れる電流は９０°位相が異なるため、ネットワーク接続の抵抗インピーダンスは、結合キャパシタＣＤＥＴを流れるピーク電流において無視できる。さらに、ＰＤ入力バイパス容量ＣＰＤ（１６０）は、ケーブル容量ＣＣＡＢＬＥおよびＰＳＥバイパス容量（１５５）に比べてはるかに大きいため、Ｃは、ほぼＣＰＤに等しい。すなわち、ＰＳＥバイパス容量およびネットワークケーブル容量１５５、ならびにＰＤ（１６０，１６５）によって形成されるネットワーク負荷の等価容量Ｃは、ほぼ、
Ｃ  ≒  ＣＰＤ
によって与えられ得る。従って、結合キャパシタ１５０と等価並行容量Ｃによって形成されるネットワーク負荷の等価直列容量Ｃ’は、
１／Ｃ’＝１／ＣＤＥＴ＋１／ＣＰＤ
によって与えられ得る。ＰＤ入力バイパス容量ＣＰＤ１６０は、結合容量ＣＤＥＴ１５０に比べはるかに大きいため、ネットワーク負荷の等価直列容量Ｃ’は、ほぼ、
Ｃ’≒ＣＤＥＴ
によって与えられ得る。
【００４２】
その結果、ＰＤがネットワークポートに接続されているとき、ネットワークポートはＡＣ的な接地と見なされ得、また、結合キャパシタを流れる電流ｉＤＥＴは、
ｉＤＥＴ≒ＣＤＥＴ  ＊  ｄＶＤＥＴ／ｄｔ
によって検知され得る。ここで、ＶＤＥＴは結合キャパシタＣＤＥＴ１５０による電圧降下である。任意の結合抵抗ＲＤＥＴ１４５による電圧降下を無視した場合、発振器１３７によって生成されたサイン波時変電圧信号によって、ＶＤＥＴは、
ＶＤＥＴ≒ＶＰＰ／２  ＊  ｓｉｎ（２πｆｔ）
によって与えられ得る。ここで、ピーク−ピーク振幅ＶＰＰは、発振器１３７によって生成されアナログ増幅器１４０のゲインによって増幅された時変電圧信号のピーク−ピーク振幅によって与えられる。
【００４３】
そのため、ＰＤがネットワークポートに接続されているとき、結合キャパシタＣＤＥＴ１５０を流れるピーク電流ｉＤＥＴ，ＰＰ，ＰＤは、
ｉＤＥＴ，ＰＰ，ＰＤ≒ＣＤＥＴ  ＊  ＶＰＰ／２  ＊  ２πｆ
によって与えられる。
【００４４】
いかなるＰＤもネットワークポートに接続されていないとき、結合キャパシタ１５０を流れる電流ｉＤＥＴの一部は、ケーブル容量ＣＣＡＢＬＥおよびＰＳＥバイパス容量ＣＰＳＥ（１５５）によって与えられるネットワークインピーダンスによる電圧降下を引き起こす。この場合のネットワーク負荷の等価直列容量Ｃ’は、
１／Ｃ’＝１／（ＣＣＡＢＬＥ＋ＣＰＳＥ）＋１／ＣＤＥＴ
あるいは
Ｃ’＝ＣＤＥＴ（ＣＰＳＥ＋ＣＣＡＢＬＥ）／（ＣＤＥＴ＋ＣＰＳＥ＋ＣＣＡＢＬＥ）
によって与えられ得る。
【００４５】
従って、いかなるＰＤもネットワークポートに接続されていないとき、結合キャパシタＣＤＥＴ１５０を流れるピーク電流ｉＤＥＴ，ＰＰ，ＰＤは、
ｉＤＥＴ，ＰＰ，ＮＰＤ≒ＣＤＥＴ（ＣＰＳＥ＋ＣＣＡＢＬＥ）／（ＣＤＥＴ＋ＣＰＳＥ＋ＣＣＡＢＬＥ）  ＊  
ＶＰＰ／２  ＊  ２πｆ
によって与えられる。
【００４６】
ＡＣ切断検知回路１３５は、ネットワーク接続のＡＣインピーダンスが２７ｋΩを超えるとき、ネットワーク接続から電力を取り除くためのＰｏＥ標準規格を実行する。これは、いかなるＰＤもネットワークポートに接続されていないときに、検知ピーク電流ｉＤＥＴ，ＰＰ，ＰＤが２７ｋΩのＰｏＥ標準要求を十分超えるＡＣインピーダンスに帰結することを保証するように、結合キャパシタＣＤＥＴ１５０、ＰＳＥバイパス容量ＣＰＳＥ、および時変電圧信号のピーク電圧の値を設定することによって、達成される。結合キャパシタ、ＰＳＥバイパス容量、および時変電圧信号のピーク電圧の値は、また、ＡＣ切断検知回路が５００Ｈｚより低い周波数で動作し、それとともに、ネットワークポート電圧を１００Ｖ／ｍｓおよび４．４Ｖのピーク−ピーク電圧より低く変化させるという、ＰｏＥの要求を満たすように、選択される。この低い変化率および低周波信号要求に適合するために、ＡＣ結合キャパシタは、１μＦに近い値で、かつ６０ＶのＤＣバイアスに対応可能であらねばならない。
【００４７】
例えば、１００Ｈｚの周波数および６Ｖのピーク−ピーク電圧に対して、ＰＳＥバイパス容量は０．１μＦに選択され得、結合容量は０．５μＦに選択され得、また、ケーブル容量は０．０５μＦに見積もられ得る。これらの設定パラメータの選択は、いかなるＰＤもネットワークポートに接続されていないときに、結合容量を流れるピーク電流がほぼ０．２２ｍＡとなることに帰着し、ＰＤがネットワークポートに接続されているときには、該ピーク電流がほぼ０．９ｍＡとなることに帰着する。そのため、これらの値において、ネットワークポートのＡＣインピーダンスは、いかなるＰＤもネットワークポートに接続されていないときには、ＰｏＥ標準による２７ｋΩ閾値セットを超え、ＰＤがネットワークポートに接続されているときには、２７ｋΩより低い。
【００４８】
ピーク電流が、電流検知ポイント１７０ａにおいて、電流計、電流検知抵抗、あるいは他のいかなる電流検知手段によっても、直接に検知され得ることは、当業者によって理解されよう。あるいは、ピーク電流は、ＰＳＥに接続されたダイオード２４０（図４参照）が逆バイアスされたとき、電流検知ポイント１７０ｂにおいて、間接的に判断され得る。ピーク電流は、例えば、増幅器出力電流によって増幅器供給電流の変化を測定することによって、あるいは、増幅器供給電流とアナログ増幅器１４０の中間トランジスタのトランジスタ電流との間の関係に基づいたピーク電流を得ることによって、電流検知ポイント１７０ｂの電流によって判断され得る。
【００４９】
ピーク電流は、また、ダイオード２４０が順方向にバイアスされたとき、電流検知ポイント１７０ｃにおいて、検知され得ることは、当業者によって理解されよう。この場合、結合キャパシタＣＤＥＴ、ＰＳＥバイパスキャパシタＣＰＳＥ、および発振器１３７により生成される時変電圧信号のピーク電圧信号によって形成されるＡＣ切断検知回路の設計パラメータは、結合キャパシタＣＤＥＴ１５０を流れる検知ピーク電流によって判断されるネットワークポートのＡＣインピーダンスにおける、ダイオードインピーダンスおよびＰＳＥ出力インピーダンスの寄与を計算に入れて、注意深く設計される必要がある。ピーク電流は、増幅器出力電流によって増幅器供給電流の変化を測定することによって、電流検知ポイント１７０ｃの電流により判断され得る。
【００５０】
さらに、アナログ増幅器１４０が固定ゲインを有する増幅器として実施された場合、ピーク電流は、また、電流検知ポイント１７０ｄの電流を検知することにより判断され得ることは、当業者によって理解されよう。この場合、ピーク電流は、電流検知ポイント１７０ｄの電流がアナログ増幅器１４０のゲインによって積算されることによって判断され得る。
【００５１】
図４には、図３に示されたＡＣ切断検知回路が受電ネットワーク接続に接続された状態を示す例示的な説明図が示される。ＡＣ切断検知回路１７５は、ＰＤ１８５のＡＣインピーダンスを監視するためにＰＳＥ１８０内に設けられている。ＰＤ１８５のＡＣインピーダンスがＰｏＥ標準に規定された２７ｋΩを超える閾値セットより大きい場合、ＰＳＥ１８０は、ネットワークケーブル（１９０ａ，１９０ｂ）によって形成された受電ネットワーク接続へ供給された電力を取り除く。ネットワーク接続への電力は、ＰＳＥ１８０に含まれる電源２５０によって供給される。
【００５２】
ＡＣ切断検知回路１７５は、時変電圧信号をアナログ増幅器２００によって結合キャパシタＣＤＥＴ２１５に供給する発振器１９５を含む。時変電圧信号は、サイン波、三角波、あるいは他のいかなる周期的に制御された傾斜波形であり得る。アナログ増幅器２００は、発振器１９５によって生成された時変電圧信号を、ＰＳＥバイパス容量（２２０）ネットワークケーブル容量、結合キャパシタ２１５、結合ダイオード２４０（図４参照）、およびＰＤ１８５によって形成されたネットワーク負荷に供給し、かつ、結合キャパシタ２１５を流れるピーク電流を検知する
図３を参照して上記されたように、結合キャパシタＣＤＥＴ２１５を流れる電流ｉＤＥＴは、ＰＤ１８５がネットワークポートに接続されているときは、結合容量ＣＤＥＴに依存し、ＰＤ１８５がネットワークポートに接続されていないときは、ＣＤＥＴ、ＣＰＳＥ、およびＣＣＡＢＬＥに依存する。従って、ＣＤＥＴは「信号」（ＰＤ１８５が存在）として想定され得、ＣＰＳＥ、およびＣＣＡＢＬＥは「ノイズ」（ＰＤ１８５が不存在）として想定され得る。結合キャパシタＣＤＥＴ２１５、ＰＳＥバイパス容量ＣＰＳＥ、および時変電圧信号のピーク電圧の値は、いかなるＰＤもネットワークポートに接続されていないときに、検知ピーク電流が２７ｋΩのＰｏＥ標準要求を十分超えるＡＣインピーダンスに帰結することを保証するように、選択される。
【００５３】
さらに、ＣＤＥＴとＣＰＳＥとの比は、ＡＣ切断検知回路１７５が５００Ｈｚより低い周波数で動作し、それとともに、ネットワークポート電圧を１００Ｖ／ｍｓおよび４．４Ｖのピーク−ピーク電圧より低く変化させるという、ＰｏＥの要求に適合する「信号対ノイズ」容量比が得られるように、選択される。この低い変化率および低周波信号要求に適合するために、ＡＣ結合キャパシタは、１μＦに近い値で、かつ６０ＶのＤＣバイアスに対応可能であらねばならない。
【００５４】
図３を参照して上記されたように、例えば、６Ｖのピーク−ピーク電圧に対して、ＰＳＥバイパス容量を０．１μＦに選択し、結合容量を０．５μＦに選択し、また、ケーブル容量は０．０５μＦに見積もることは、いかなる受電機器ＰＤもネットワークポートに接続されていないときに、結合容量を流れるピーク電流がほぼ０．２２ｍＡとなることに帰着し、受電機器ＰＤがネットワークポートに接続されているときには、該ピーク電流がほぼ０．９ｍＡとなることに帰着する。そのため、これらの値において、ネットワークポートのＡＣインピーダンスは、いかなる受電機器ＰＤもネットワークポートに接続されていないときには、ＰｏＥ標準による２７ｋΩ閾値セットを超え、ＰＤがネットワークポートに接続されているときには、２７ｋΩより低い。
【００５５】
ＰｏＥ標準に規定されているように、ＰＳＥ１８０とネットワークケーブル（１９０ａ，１９０ｂ）との間、あるいはＰＤ１８５とネットワークケーブル（１９０ａ，１９０ｂ）との間に、追加の抵抗、キャパシタ、トランジスタおよびダイオードが配置され得ることは、当業者によって理解されよう。また、ピーク電流が電流検知ポイント（２０２ａ〜２０２ｄ）のいずれにおいても検知され得ることは、当業者によって理解されよう。
【００５６】
ＡＣ切断検知回路１７５は、また、アナログ増幅器２００の出力部と反転入力部との間に接続された第１フィードバック抵抗２０５ｂと、発振器１９５と反転入力部との間に接続された第２フィードバック抵抗２０５ａとを含む。
【００５７】
図５には、図３に示されたＡＣ切断検知回路が受電ネットワーク接続に接続された状態を示す別の例示的な説明図が示される。ＡＣ切断検知回路２５５は、図３に示されたアナログ増幅器１４０としてＤＯ−ＯＴＡ２８０を使用して実施されている。ＤＯ−ＯＴＡ２８０は、既に他の回路にインターフェースされ得、かつ、ネットワーク接続のインピーダンスが２７ｋΩより大きい閾値セットを超えるときを検出し、それにより、受電機器ＰＤがネットワークから切り離されたときを示す、二次出力部２８３を有する。
【００５８】
図３を参照して上記されたように、ネットワーク接続のインピーダンスは、結合キャパシタ３００を流れるピーク電流を検知することによって判断される。ＤＯ−ＯＴＡ２８０は、図４に示される電流検知ポイント２０２ａを検知するのと同等な検知方法を実行する。この電流検知の結果は、ＤＯ−ＯＴＡ２８０の二次出力部２８３において利用可能である。図６に示されるように、二次出力部２８３には試験電流が付加され得、それにより、デジタル電流検知結果を提供する。好ましくは、ネットワークポートのＡＣインピーダンスを判断する際、ＡＣ切断検知回路２５５がＰＳＥの出力インピーダンスおよび結合ダイオードインピーダンスを無視し得るために、結合ダイオード３２５が逆バイアスされているときに、ピーク電流が検知される。結合ダイオード３２５が逆バイアスされているとき、ほぼゼロのインピーダンスを有する開放回路によって、結合キャパシタ３００を流れるピーク電流を、単に、結合容量、ならびにケーブル容量およびＰＳＥバイパス容量（３０５）に依存可能とさせることが、適する。
【００５９】
ＡＣ切断検知回路２５５は、また、ＤＯ−ＯＴＡ２８０の一次出力部と反転入力部との間に接続された第１フィードバック抵抗２９０ｂと、発振器２７５と反転入力部との間に接続された第２フィードバック抵抗２９０ａとを含む。
【００６０】
図６には、図５に示されたＡＣ切断検知回路において使用されるデュアル出力オペレーショナル相互コンダクタンス増幅器を示す例示的な説明図が示される。デュアル出力オペレーショナル相互コンダクタンス増幅器（「ＤＯ−ＯＴＡ」）３５０は、シングル出力オペレーショナル相互コンダクタンス増幅器（「ＯＴＡ」）３７５に基づいて、設計されている。ＯＴＡ３７５は、その反転入力部および非反転入力部に供給された差動入力電圧を、その相互コンダクタンスｇを介して差動（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）出力電流に変換する。バイアス電流入力部は、相互コンダクタンスｇの値がバイアス電流入力部に供給されるバイアス電流Ｉｂｉａｓに比例するように、該ｇの値を変更するために提供される。
【００６１】
電圧−電流変換は、一対のコモンソース／コモンエミッタＭＯＳ／バイポーラトランジスタ（４６５，４７０）によって行われる。トランジスタ（４６５，４７０）によって生成される差動電流は、追加トランジスタ（４８０，４８５）、（４９０，４９５）によって、再生かつ増幅されて、ＯＴＡ３７５の一次／電流検知出力部に提供される。生成された出力電流は、ＩＯＵＴ＝ｇΔＶ  によって与えられる。ここで、ΔＶは、ＯＴＡ３７５を電圧制御電流源とするための差動入力電圧である。ＯＴＡ３７５の例として、Ｌｉｎｅａｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  Ｍｉｌｐｉｔａｓ，ＣＡによって販売されているＬＴ１２２８製品内のＯＴＡがある。
【００６２】
ＯＴＡ３７５内において行われている電流再生あるいは電流ミラーを利用する際、ＤＯ−ＯＴＡ３５０は、追加トランジスタ（４３５，４４０）を伴って設計され得る。追加トランジスタ対（４３５，４４０）は、電圧−電流変換を行うトランジスタ対（４６５，４７０）を制御する同一の入力電圧信号によって駆動される。追加トランジスタ対（４３５，４４０）内のトランジスタが電圧−電流変換を行うトランジスタ対（４６５，４７０）内のトランジスタと同一サイズである場合、追加トランジスタ対（４３５，４４０）内の電流は、一次出力部の電流と同一であり得る。トランジスタ（４６５，４７０）のサイズに関連して追加トランジスタ対（４３５，４４０）内のトランジスタサイズを変更する際、出力電流に比例する電流が二次出力部に生成され得る。
【００６３】
ＤＯ−ＯＴＡ３５０の入力部に供給される増幅された時変電圧信号を、結合キャパシタ３００、ＰＳＥバイパス容量３０５、ネットワークケーブル容量、およびＰＤ２６５によって形成されるネットワーク負荷に供給するために要求された電流量が、２７ｋΩを超える閾値ＡＣインピーダンス・セットに対応した閾値電流より大きいかどうかを、二次出力部は示す。閾値電流は、バイアス電流入力部に供給される。
【００６４】
二次出力部が閾値電流未満に低下した場合、すなわち、閾値電流未満の電流が時変電圧信号をネットワーク負荷に供給するために要求された場合、その際、ネットワークポートのＡＶインピーダンスが２７ｋΩを超える閾値ＡＣインピーダンス・セットより高いことを示しており、二次出力部の電圧は閾値電流によってプルアップされる。二次出力部電圧がプルアップされたとき、ＰＤ２６５がネットワークから切断されたことを示すために、「１」の値を有する１ビットデジタル電圧がデジタル出力部に設定される。一方、第２出力が閾値電流以上の場合、二次出力部の電圧は閾値電流によってプルダウンされ、ＰＤ２６５がネットワークに接続されたことを示すために、デジタル出力部は「０」に設定される。ＰＤ２６５がネットワークから切断されたことを示すために、複数ビットデジタル電圧出力部が提供されることは、当業者によって理解されよう。
【００６５】
ＤＯ−ＯＴＡ３５０は、必要とされるトランジスタが少なく、かつ、ＡＣ切断検知を、受電ネットワーク接続において使用されている他の回路へ既にインターフェース可能なデジタル電圧を有するＰＳＥのために提供する、という利点を有する。
【００６６】
本発明の特定の実施形態が詳細に上述されたが、これは単に例示的なものであることは理解されよう。本発明の特徴は便宜的に図面に示されたが、いかなる特徴も本発明に基づく他の特徴と結合され得る。記載されたプロセスの工程は、交換あるいは結合され得、また他の工程も含め得る。本開示の観点から、さらなる変更は当業者にとって自明であり、その変更は、特許請求の範囲内において意図される。
（要約）
受電ネットワーク接続における受電機器の存在を検出し、かつ、いかなる受電機器も受電ネットワーク接続に接続されていないとき、受電ネットワーク接続から電力を取り除く回路および方法。本発明の回路および方法は、時変電圧信号をアナログ増幅器に供給する。アナログ増幅器は時変電圧信号をネットワーク接続のインピーダンスを示す電流に変換する。アナログ増幅器は、受電ネットワーク接続から受電機器が切断されたことを示すデジタル信号を提供するデュアル出力相互コンダクタンス増幅器によって実施され得る。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１Ａ】受電ネットワーク接続の例示的な説明図である。
【図１Ｂ】受電ネットワーク接続の別の例示的な説明図である。
【図２】受電ネットワーク接続に接続された受電機器の例示的な説明図である。
【図３】本発明の原理に従って形成されたＡＣ切断検知回路の例示的な説明図である。
【図４】図３に示されたＡＣ切断検知回路が受電ネットワーク接続に接続された状態を示す例示的な説明図である。
【図５】図３に示されたＡＣ切断検知回路が受電ネットワーク接続に接続された状態を示す別の例示的な説明図である。
【図６】図５に示されたＡＣ切断検知回路において使用されるＤＯ−ＯＴＡを示す例示的な説明図である。
【符号の説明】
【００６８】
１３５，１７５，２５５    ＡＣ切断検知回路（受電機器検出回路）
１３７，１９５，２７５    発振器
１４０，２００    アナログ増幅器
１８０，２６０    給電機器（ＰＳＥ）
１８５、２６５    受電機器（ＰＤ）
２８０，３５０    デュアル出力相互コンダクタンス増幅器
４６５，４７０    コモンソース・ＭＯＳトランジスタ
【図１Ａ】
0004664057.tif 000002
【図１Ｂ】
0004664057.tif 000003
【図２】
0004664057.tif 000004
【図３】
0004664057.tif 000005
【図４】
0004664057.tif 000006
【図５】
0004664057.tif 000007
【図６】
0004664057.tif 000008