Схема коррекции полярности
Использование: в области электротехники. Технический результат – уменьшение дисбаланса питания даже при использовании кабеля перекрестного типа вместо кабеля прямого типа. Схема коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания содержит первую и вторую схемы коррекции полярности, каждая из которых содержит: вход для приема входного тока, выход для подачи выпрямленного выходного тока, по меньшей мере первый путь тока для проведения принятого тока, когда принятый ток имеет первую полярность, и второй путь тока для проведения принятого тока, когда принятый ток имеет вторую полярность, причем первый путь тока содержит пассивный компонент выпрямления в качестве компонента с несимметричной проводимостью первого типа, а второй путь тока содержит активный компонент выпрямления в качестве компонента с несимметричной проводимостью второго типа, отличной от первого типа; схема коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания дополнительно содержит контроллер, причем контроллер выполнен с возможностью управления компонентом активного выпрямления для работы в режиме уменьшения дисбаланса питания, когда ток, принятый первой схемой коррекции полярности, проводится по первому пути тока первой схемы коррекции полярности, а ток, принятый второй схемой коррекции полярности, проводится по второму пути тока второй схемы коррекции полярности. 5 н. и 4 з.п. ф-лы, 10 ил.
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к схеме коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания, запитываемому устройству, совместимому со стандартом «питание по Ethernet», системе распределения питания по Ethernet, способу работы контроллера в схеме коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания, компьютерному программному продукту и контроллеру схемы коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В системе питания по Ethernet (PoE) в соответствии со стандартом PoE IEEE 802.3af или IEEE 802.3at и/или связанными стандартами устройство, обеспечивающее питание (оборудование, обеспечивающее питание (PSE)), обеспечивает подачу питания на одно или несколько запитываемых устройств (PD) через один или несколько электрических проводников (Ethernet-кабели). Устройство, обеспечивающее питание, например, переключатель и запитываемые устройства, представляют собой, например, камеры видеонаблюдения, точки беспроводного доступа, телефоны на основе протокола передачи голоса через Интернет (VoIP) и т.д. В соответствии со стандартом PoE PSE обеспечивает питание на контактах выходного порта (то есть модульного разъема) согласно конфигурации «Альтернатива А» или конфигурации «Альтернатива B». Используемый Ethernet-кабель может представлять собой кабель прямого типа или кабель перекрестного типа. Поэтому конфигурация полярности на стороне PD может изменяться, и по этой причине PD содержит схему коррекции полярности для коррекции мощности постоянного тока (DC), которую оно принимает. Пример схемы коррекции полярности можно найти в публикации патентной заявки США 2012/212209 A1. Типичные мостовые выпрямители представляют собой компромисс между по меньшей мере стоимостью мостового выпрямителя и КПД мостового выпрямителя. Существует потребность в усовершенствованной схеме коррекции полярности.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Авторы изобретения установили, что в системе распределения питания, такой как система распределения питания PoE, несмотря на то, что конфигурация полярности входной мощности может варьироваться, на практике может использоваться конфигурация полярности, которая появляется гораздо чаще, чем другие. Например, в системе распределения питания PoE, конфигурацию, в соответствии с которой PSE обеспечивает подачу тока через контакты выходного порта, можно зафиксировать в будущем стандарте PoE. Несмотря на то, что конфигурация полярности тока, принятого на стороне PD, может все еще варьироваться в зависимости от типа используемого кабеля, большинство кабелей, используемых в установках систем распределения питания PoE, являются кабелями прямого типа. Таким образом, значительное большинство PD будет принимать ток из PSE в соответствии с известной полярностью, при этом PD должно по-прежнему иметь возможность работать даже в том случае, если полярность отличается, например, из-за использования кабеля перекрестного типа вместо кабеля прямого типа.
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить схему коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания, запитываемое устройство, совместимое с питанием по Ethernet, содержащее схему коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания, и систему распределения питания по Ethernet, содержащую запитываемое устройство. Другая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить способ работы контроллера в схеме коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания, компьютерный программный продукт, реализующий способ, и контроллер схемы коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания, выполненный с возможностью исполнять компьютерный программный продукт.
В первом аспекте настоящего изобретения представлена схема коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания. Схема коррекции полярности содержит: вход для приема входного тока, выход для подачи выпрямленного выходного тока, по меньшей мере первый путь тока для проведения принятого тока, когда принятый ток имеет первую полярность, и второй путь тока для проведения принятого тока, когда принятый ток имеет вторую полярность, причем первый путь тока содержит компонент с несимметричной проводимостью первого типа, а второй путь тока содержит компонент с несимметричной проводимостью второго типа, отличной от первого типа.
Когда эта схема коррекции полярности используется при реализации, где в большинстве случаев принятый ток имеет первую полярность, и в меньшинстве случаев принятый ток имеет вторую полярность, компонент с несимметричной проводимостью первого типа может быть выбран как эффективный (или более эффективный), но дорогостоящий (или более дорогостоящий), а компонент с несимметричной проводимостью второго типа может быть выбран как неэффективный (или менее эффективный), но дешевый (или менее дорогостоящий) для того, чтобы получить схему коррекции полярности, которая в большинстве реализаций будет как эффективной, так и менее дорогостоящей, чем традиционная схема коррекции полярности, содержащая только компоненты с несимметричной проводимостью первого типа. Хотя в приведенном здесь примере существует компромисс между (электрической) эффективностью и стоимостью, различные другие факторы могут быть частью компромисса, где схема коррекции полярности согласно изобретению является преимущественной по сравнению с традиционными схемами коррекции полярности, такие факторы могут включать в себя теплоотвод, форм-фактор, надежность, сложность, бережное отношение к окружающей среде, директиву по ограничению вредных веществ (RoHS) или соответствие стандартам и т.д.
Компонент с несимметричной проводимостью первого типа представляет собой пассивный компонент выпрямления, а компонент с несимметричной проводимостью второго типа представляет собой активный компонент выпрямления. Этот вариант осуществления особенно выгоден, так как активный компонент выпрямления в целом намного более энергоэффективен, чем, например, обычный диод на основе p-n-перехода.
Продолжая этот первый аспект изобретения схема коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания дополнительно содержит контроллер, причем контроллер выполнен с возможностью управления компонентом активного выпрямления для работы в режиме уменьшения дисбаланса питания, когда контроллер определяет условие уменьшения дисбаланса питания для уменьшения дисбаланса питания между первой схемой коррекции полярности и второй схемой коррекции полярности, когда ток, принятый первой схемой коррекции полярности, проводится по первому пути тока первой схемы коррекции полярности, а ток, принятый второй схемой коррекции полярности, проводится по второму пути тока второй схемы коррекции полярности.
Когда две или более схем коррекции полярности используются для подачи питания на нагрузку, может случиться так, что ток через одну из схем коррекции полярности следует по пути тока, содержащему менее энергоэффективный компонент с несимметричной проводимостью, чем компонент с несимметричной проводимостью, который содержится на пути тока другой схемы коррекции полярности, тем самым вызывая дисбаланс питания. Таким образом, было бы выгодно, если бы схема, содержащая две или более коррекций полярности, была выполнена с возможностью уменьшения дисбаланса питания в случае его возникновения.
В варианте осуществления схемы коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания согласно изобретению компонентом с несимметричной проводимостью первого типа является диод, а компонентом с несимметричной проводимостью второго типа является полевой МОП-транзистор, и причем в режиме уменьшения дисбаланса питания контроллер управляет полевым МОП-транзистором так, что ток протекает через паразитные диоды полевого МОП-транзистора. В этом предпочтительном варианте осуществления контроллер может выключать полевой МОП-транзистор так, что ток протекает через паразитный диод полевого МОП-транзистора. Это приводит к неэффективному использованию электроэнергии по сравнению с неэффективным использованием электроэнергии компонента с несимметричной проводимостью первого типа, тем самым (по меньшей мере частично) уменьшая дисбаланс питания.
В дополнительном варианте осуществления схемы коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания согласно изобретению контроллер дополнительно выполнен с возможностью определения уровня дисбаланса питания и управления полевым МОП-транзистором в режиме уменьшения дисбаланса питания, когда определенный уровень дисбаланса питания превышает заданное пороговое значение. Дисбаланс питания может быть приемлемым для некоторых типов нагрузки, поэтому в данном предпочтительном варианте осуществления заданное пороговое значение для уровня дисбаланса питания определяет, осуществляется или нет управление полевым МОП-транзистором в режиме уменьшения дисбаланса питания. Если режим уменьшения дисбаланса питания создает неэффективное использование электроэнергии, это неэффективное использование возникает только тогда, когда дисбаланс питания будет в других случаях неприемлемым (как определено пороговым значением).
В другом варианте осуществления схемы коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания согласно изобретению контроллер дополнительно выполнен с возможностью определения уровня тока, выдаваемого на выходе, и управления полевым МОП-транзистором в режиме уменьшения дисбаланса питания, когда определенный уровень тока превышает заданное пороговое значение. Дисбаланс питания может быть приемлемым тогда, когда уровень тока, выдаваемого на выходе, ниже заданного порогового значения, например, когда стандарт, которому соответствует устройство, запрещает дисбаланс токов только, когда нагрузка потребляет ток выше определенного уровня.
В еще одном варианте осуществления схемы коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания согласно изобретению контроллер дополнительно выполнен с возможностью управления сопротивлением канала полевого МОП-транзистора. Полевым МОП-транзистором можно управлять в линейной области, чтобы пропускать ток в той степени, которая удовлетворяет требованиям дисбаланса (например, как это установлено стандартом).
В другом варианте осуществления схемы коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания согласно изобретению схема коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания дополнительно содержит ограничитель тока, выполненный с возможностью ограничения выпрямленного выходного тока, имеющегося на выходе. В данном варианте осуществления схема коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания может работать так, чтобы обеспечить первый максимальный номинальный ток, когда полярность принятого тока является такой, как и предполагалось (то есть ток следует по пути тока в первой и второй схеме коррекции полярности через компонент с несимметричной проводимостью одинакового или аналогичного типа с точки зрения энергоэффективности), но при этом обеспечить второй, более низкий максимальный номинальный ток на основании предела, установленного ограничителем тока, когда полярность принятого тока является такой, как не предполагалось (то есть ток протекает по первому пути тока в первой схеме коррекции полярности, содержащей компонент с несимметричной проводимостью первого типа, и по второму пути тока во второй схеме коррекции полярности, содержащей компонент с несимметричной проводимостью второго типа, тем самым вызывая дисбаланс питания).
Во втором аспекте изобретения обеспечено запитываемое устройство, совместимое с питанием по Ethernet, PD. PD содержит схему коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания согласно первому аспекту изобретения. Стандарт PoE требует, чтобы PD могло работать с различной полярностью в конфигурациях контактов для приема питания, а также с различными конфигурациями кабелей (например, кабелей прямого типа и кабелей перекрестного типа). Некоторые конфигурации (или комбинации конфигураций) встречаются гораздо чаще в реализациях системы распределения питания PoE, чем другие. В связи с этим типичное PD имеет, в некоторой степени, избыточные размеры (например, используемая схема коррекции полярности содержит все полевые МОП-транзисторы). Поэтому PD, содержащее схему коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания, позволяет обеспечить компромисс между, например, (энерго-) эффективностью и стоимостью в зависимости от различных конфигураций полярности.
В третьем аспекте изобретения выполнена система распределения питания PoE, содержащая PD согласно второму аспекту изобретения. Система распределения питания PoE дополнительно содержит оборудование, обеспечивающее питание, PSE, причем PSE выполнено с возможностью подачи тока через порт в соответствии с заданной конфигурацией полярности. В будущем стандарте PoE может потребоваться PSE для обеспечения одной полярности в конфигурации контактов так, чтобы порты всех совместимых PSE обеспечивали заданную полярность на каждом контакте. В реализации системы распределения питания PoE согласно такому будущему стандарту PoE установщик может по-прежнему использовать кабель перекрестного типа, когда обычно используется кабель прямого типа.
В третьем аспекте изобретения обеспечен способ работы контроллера в схеме коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания согласно первому аспекту изобретения. Способ содержит: определение полярности тока, принятого на входе первой схемы коррекции полярности, определение полярности тока, принятого на входе второй схемы коррекции полярности, управление компонентом активного выпрямления второй схемы коррекции полярности для работы в режиме уменьшения дисбаланса питания, когда ток, принятый на входе первой схемы коррекции полярности, имеет первую полярность, а ток, принятый на входе второй схемы коррекции полярности, имеет вторую полярность.
В четвертом аспекте изобретения обеспечен контроллер схемы коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания. Контроллер схемы коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания содержит процессор, память и интерфейс, выполненный с возможностью сопряжения с по меньшей мере первой и второй схемами коррекции полярности, причем каждая из первой и второй схем коррекции полярности содержит:
- вход для приема входного тока,
- выход для обеспечения подачи выпрямленного выходного тока,
- по меньшей мере первый путь тока для проведения принятого тока, когда принятый ток имеет первую полярность, и
- второй путь тока для проведения принятого тока, когда принятый ток имеет вторую полярность,
причем контроллер выполнен с возможностью определения условия уменьшения дисбаланса питания для уменьшения дисбаланса питания между первой схемой коррекции полярности и второй схемой коррекции полярности, когда ток, принятый первой схемой коррекции полярности, проводится по первому пути тока первой схемы коррекции полярности, а ток, принятый второй схемой коррекции полярности, проводится по второму пути тока второй схемы коррекции полярности.
Следует понимать, что схема коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания по п.1, запитываемое устройство, совместимое с питанием по Ethernet по п.6, система распределения питания по Ethernet по п.7, способ работы контроллера в схеме коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания по п.8 и контроллер схемы коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания по п.9 имеют аналогичные и/или идентичные предпочтительные варианты осуществления, в частности, как это определено в зависимых пунктах формулы изобретения.
Следует понимать, что предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения может также представлять собой любое сочетание зависимых пунктов формулы изобретения с соответствующим независимым пунктом формулы изобретения.
Эти и другие аспекты настоящего изобретения будут очевидны и объяснены со ссылкой на варианты осуществления, описанные ниже.
Краткое описание чертежей
Для того чтобы облегчить понимание настоящего раскрытия и показать, как варианты осуществления изобретения можно осуществить на практике, сделана ссылка посредством примера на сопроводительные чертежи, на которых:
на фиг.1 показана схематично и примерно схема коррекции полярности согласно уровню техники,
на фиг.2 показано схематично и примерно расположение контактов в модульном разъеме 8P8C, который используется для подключения к Ethernet-кабелю согласно уровню техники,
на фиг.3a и фиг.3b показано схематично и примерно расположение контактов, соответственно, Ethernet-кабеля прямого типа и Ethernet-кабеля перекрестного типа,
на фиг.4 показана схематично и примерно схема коррекции полярности, содержащая диоды и диоды Шоттки,
на фиг.5a и фиг.5b показано схематично и примерно протекание тока через первую и вторую схемы коррекции полярности, соответственно, в первой и второй конфигурациях полярности тока на входе,
на фиг.6 показано схематично и примерно запитываемое устройство, содержащее первую и вторую схемы коррекции полярности,
на фиг.7 показано схематично и примерно запитываемое устройство, содержащее схему коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания согласно изобретению, и
на фиг.8 показано схематично и примерно запитываемое устройство, содержащее схему коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания согласно изобретению, в котором режим уменьшения дисбаланса питания активируется только, когда определенный уровень тока превышает заданное пороговое значение.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг.1 показан пример традиционной схемы 100 коррекции полярности, которая известна в уровне техники. С входа 102, 104 выпрямленный ток подается на нагрузку 110. Хотя полярность на входе 102, 104 может меняться, полярность тока, подаваемого на нагрузку, корректируется, так что имеется положительный выход 112 и отрицательный выход 114. Выпрямление тока происходит в результате использования четырех диодов одного и того же типа и выбранной схемной архитектуры, которая позволяет току в зависимости от полярности протекать через диоды 120, 122 или, альтернативно, 130, 132. Существует несколько вариантов выбора компонентов с несимметричной проводимостью, таких как диоды 120, 122, 130, 132, показанные на фиг.1. В таблице 1 представлено несколько типов компонентов с несимметричной проводимостью. Как правило, чем меньше потери мощности (как показано здесь: потери мощности для типичного PD 1-го типа PoE, потребляющего 15 Вт), тем больше размер, выше стоимость или выше сложность компонента. Таким образом, при выборе компонентов с несимметричной проводимостью для традиционной схемы коррекции полярности необходимо найти компромисс между такими факторами.
Таблица 1.
| Конструкция моста | Типичные потери мощности | Размер | Стоимость | Сложность | Пример компонента |
| Один корпус | 600 мВт | Маленький | Низкая | Низкая | Мостовой выпрямитель MBIS |
| Диод Шоттки | 240 мВт | Средний | Высокая | Средняя | SB3100 |
| Полевой МОП-транзистор | 23 мВт | Средний | Высокая | Высокая | FDS4559-60В |
На фиг.2 показан разъем 200 типа 8P8C, который обычно используется для подключения Ethernet-кабелей к портам (например, к порту PSE на одном конце и к порту PD на другом конце для того, чтобы подключить PD к PSE). Имеется восемь контактов 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207, 208, которые соответствуют четырем проводным парам в типичном Ethernet-кабеле.
На фиг.3a и 3b, соответственно, показаны схема 300 контактов Ethernet-кабеля прямого типа и схема 350 контактов Ethernet-кабеля перекрестного типа. Провода в Ethernet-кабеле прямого типа имеют одинаковое расположение контактов на каждом конце 309, 319, и поэтому контакты 301, 302, 303, 304, 305, 306, 307, 308 подсоединяются к контактам 311, 312, 313, 314, 315, 316, 317, 318, соответственно. Некоторые провода в Ethernet-кабеле перекрестного типа соединяют один контакт на одном конце и другой контакт на другом конце (например, 1-ый и 3-ий контакты; 2-ой и 6-ой контакты), поэтому контакты 351, 352, 353, 354, 355, 356, 357, 358 соединены с контактами 363, 366, 631, 634, 365, 362, 367, 368, соответственно.
На фиг.4 показан пример схемы 400 коррекции полярности согласно изобретению. Ток подается через вход 402, 404, и выпрямленный ток поступает в нагрузку 410 через выход 412, 414. Хотя полярность на входе 402, 404 может варьироваться, полярность 412, 414 является определенной (то есть один выход 412 имеет положительную полярность, другой выход 414 имеет отрицательную полярность). В этом примере диоды 420, 422 Шоттки используются для первого пути тока, и диоды 430, 432 на основе p-n-перехода используются для второго пути тока. Вместо них можно использовать другие диоды или активные компоненты выпрямления. В этом примере, когда полярность тока, принятого на входе 402, 404, является такой, что электрический ток течет через диоды Шоттки (то есть вход 402 имеет положительную полярность, и вход 404 имеет отрицательную полярность), схема коррекции полярности обеспечивает более (энерго-) эффективное выпрямление тока по сравнению с традиционной схемой 100 коррекции полярности, показанной на фиг.1. В то же самое время, если полярность на входе меняется на обратную (то есть вход 402 имеет отрицательную полярность, а вход 404 имеет положительную полярность), схема 400 коррекции полярности будет выпрямлять ток на таком же уровне (энерго-) эффективности, как и традиционная схема коррекции полярности (на фиг.1). Так как диоды Шоттки являются обычно более дорогими по сравнению с диодами на основе p-n-перехода, эта схема 400 коррекции полярности является более дешевой, чем схема, использующая четыре диода Шоттки. В реализации, где большинство установок полярности входного тока является таким, что вход 402 имеет положительную полярность, а вход 404 имеет отрицательную полярность, в большинстве установок это является экономически более эффективным решением, чем схема коррекции полярности с четырьмя диодами Шоттки и более (энерго-) экономически эффективным решением, чем традиционная схема 100 коррекции полярности (фиг.1) с четырьмя диодами на основе p-n-перехода.
Одна реализация, где для большинства установок полярность тока на входе является известной, находится в (будущем) стандарте PoE. В таблице 3 представлено расположение контактов PSE типа 1 или типа 2 (как задано в стандарте PoE IEEE 802.3af/at) для различных альтернатив, которые являются совместимыми стандартами (то есть альтернатива MDI-X, альтернатива MDI и альтернатива B). В будущем стандарте PoE может быть задан PSE 3-го типа, который имеет фиксированное расположение контактов (то есть никаких альтернатив). Таким образом, на стороне PSE известна полярность тока, обеспечиваемого на контактах.
Таблица 3
| Контакт | PSE 1-го или 2-го типа - Альтернатива A (MDI-X) | PSE 1-го или 2-го типа - Альтернатива A (MDI) | PSE 1-го или 2-го типа - Альтернатива B (MDI-X) |
PSE
3-го типа |
| 1 | Neg | Pos | Neg | |
| 2 | Neg | Pos | Neg | |
| 3 | Pos | Neg | Pos | |
| 4 | Pos | Pos | ||
| 5 | Pos | Pos | ||
| 6 | Pos | Neg | Pos | |
| 7 | Neg | Neg | ||
| 8 | Neg | Neg |
Такой будущий стандарт PoE по-прежнему позволит использовать различные типы кабелей, или в любом случае установщик, устанавливающий такую систему, сможет использовать тип кабеля, который отличается от предписанного стандартом, если бы тип кабеля был предписан в таком будущем стандарте. В таблице 4 представлено расположение контактов на конце PD при подключении PD к PSE с учетом, соответственно, кабеля прямого типа или кабеля перекрестного типа.
Таблица 4
| Контакт | PSE 3-го типа | PD 3-го типа (кабель прямого типа) | PD 3-го типа (кабель перекрестного типа) |
| I | Neg | Neg | Pos |
| 2 | Neg | Neg | Pos |
| 3 | Pos | Pos | Neg |
| 4 | Pos | Pos | Pos |
| 5 | Pos | Pos | Pos |
| 6 | Pos | Pos | Neg |
| 7 | Neg | Neg | Neg |
| 8 | Neg | Neg | Neg |
Пример применения схемы коррекции полярности в PD иллюстрирован на фиг.5a и 5b, где каждая из двух схем коррекции полярности подключается к четырем контактам (разъема, который удерживает Ethernet-кабель, подключаемый к PSE). Схема 500 содержит вход 502, 504, 506, 508, соединенный с контактом 1 и 2, 3 и 6, 4 и 5; и 7 и 8, соответственно. В этом примере PSE является PSE 3-го типа (то есть контакт 1 - Neg, контакт 2 - Neg, контакт 3 - Pos, контакт 4 - Pos, контакт 5 - Pos, контакт 6 - Pos, контакт 7 - Neg, контакт 8 - Neg), а Ethernet-кабель прямого типа используется для подключения PD к PSE (то есть расположение контактов на конце PD совпадает со стороной PSE; контакт 1 - Neg, контакт 2 - Neg, контакт 3 - Pos, контакт 4 - Pos, контакт 5 - Pos, контакт 6 - Pos, контакт 7 - Neg, контакт 8 - Neg). В этой схеме компоненты 540, 542, 534, 536 с несимметричной проводимостью являются (энерго-) эффективными компонентами (например, диодами Шоттки), а компоненты 530, 532, 544, 546 с несимметричной проводимостью являются менее (энерго-) эффективными компонентами (например, диодами на основе p-n-перехода). Путь тока протекает через (энерго-) эффективные компоненты. Если вместо него, как показано на фиг.5b, используется кабель перекрестного типа (расположение контактов на конце PD не является таким же, как на стороне PSE; на стороне контакта PD 1 - Pos, контакт 2 - Pos, контакт 3 - Neg, контакт 4 - Pos, контакт 5 - Pos, контакт 6 - Neg, контакт 7 - Neg, контакт 8 - Neg), путь тока проходит через (энерго-) эффективные компоненты 534, 536 и менее (энерго-) эффективные компоненты 530, 532.
На фиг.6 показана схема, которая сравнивается со схемой, показанной на фиг.5a и 5b, при этом по-прежнему вместо диодов Шоттки используются полевые МОП-транзисторы 640, 642, 644, 646. Хотя на фиг.6 показано, что диоды используются в качестве менее (энерго-) эффективных компонентов 630, 632, 634, 636, вместо этого можно использовать диоды Шоттки (полевые МОП-транзисторы являются более эффективными, чем диоды Шоттки). Управление полевыми МОП-транзисторами осуществляет контроллер 610, 612 (показанный в виде отдельных контроллеров, хотя альтернативно он может быть одним контроллером).
Хотя схема, показанная на фиг.5a и 5b, а также на фиг.6, имеет преимущества схемы коррекции полярности согласно изобретению, разность потерь (энергии) на (энерго-) эффективных компонентах по сравнению с менее (энерго-) эффективными компонентам в ситуации, где используется кабель перекрестного типа, приводит к дисбалансу питания.
На фиг.7 показана схема, которая напоминает схему, показанную на фиг.6, при этом в данном варианте осуществления теперь уже контроллер 610, 612 может управлять полевыми МОП-транзисторами так, чтобы в режиме уменьшения дисбаланса питания ток, принятый первой (верхней) схемой коррекции полярности, проводится по первому пути тока первой схемы коррекции полярности, а ток, принятый второй (нижней) схемой коррекции полярности, проводится по второму пути тока второй схемы коррекции полярности. Контроллер 610 может обмениваться данными с контроллером 612, как показано линией 710 (хотя на чертеже показаны два контроллера в ситуации, где контроллер является единственным компонентом, часть единственного компонента, выполненная с возможностью управления полевыми МОП-транзисторами 640, 642, будет выполнена с возможностью управления частью единственного компонента, выполненного с возможностью управления полевыми МОП-транзисторами 644, 646). В ситуации, где путь тока в первой схеме коррекции полярности протекает через менее (энерго-) эффективные компоненты, контроллер 610 может передать сигнал об этом в контроллер 612 так, чтобы контроллер 612 управлял полевыми МОП-транзисторами 644, 646 так, чтобы они эффективно выключались, а ток протекал через паразитный диод полевых МОП-транзисторов и паразитные диоды 645, 647, соответственно. Падение напряжения на паразитных диодах 645, 647 будет мало чем отличаться от падения напряжения на диодах 630, 632, и поэтому дисбаланс питания будет (по меньшей мере частично) уменьшаться.
На фиг.8 показана схема, которая напоминает схему, показанную на фиг.7, при этом в данном варианте осуществления протекание тока измеряется с использованием соединений 802, 804, 806, 808 со входами 504, 502, 508, 506, соответственно; а контроллер 610, 612 может определить, следует ли управлять полевыми МОП-транзисторами в режиме уменьшения дисбаланса питания на основании выдаваемого тока. Если уровень выдаваемого тока будет ниже заданного порогового значения, то не будет использоваться режим уменьшения дисбаланса питания (например, когда из-за низкого уровня выдаваемого тока дисбаланс питания не вызывает никаких проблем).
Другие изменения в раскрытых вариантах осуществления могут быть поняты и осуществлены специалистами в данной области техники при реализации заявленного изобретения, из изучения чертежей, раскрытия и прилагаемой формулы изобретения.
В пунктах формулы изобретения слово «содержащий» не исключает другие элементы или этапы, а единственное число не исключает множественности.
[039] Один блок или устройство может выполнять функции нескольких элементов, изложенных в формуле изобретения. Тот факт, что конкретные меры излагаются во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что сочетание этих мер не может быть использовано для получения выгоды.
В формуле изобретения любые ссылочные позиции, заключенные в скобки, не должны быть истолкованы как ограничивающие формулу изобретения.
1. Схема коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания, содержащая по меньшей мере первую и вторую схемы коррекции полярности, причем каждая из первой и второй схем коррекции полярности содержит:
- вход для приема входного тока (502, 504, 506, 508),
- выход для подачи выпрямленного выходного тока (412, 414),
- по меньшей мере первый путь тока для проведения принятого тока, когда принятый ток имеет первую полярность, и второй путь тока для проведения принятого тока, когда принятый ток имеет вторую полярность,
причем первый путь тока содержит пассивный компонент выпрямления в качестве компонента с несимметричной проводимостью первого типа, а второй путь тока содержит активный компонент выпрямления в качестве компонента с несимметричной проводимостью второго типа, отличной от первого типа; схема коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания дополнительно содержит контроллер (610, 612), причем контроллер (610, 612) выполнен с возможностью управления активными компонентами выпрямления для работы в режиме уменьшения дисбаланса питания, когда контроллер определяет условие уменьшения дисбаланса питания для уменьшения дисбаланса питания между первой схемой коррекции полярности и второй схемой коррекции полярности, когда ток, принятый первой схемой коррекции полярности, проводится по первому пути тока первой схемы коррекции полярности, а ток, принятый второй схемой коррекции полярности, проводится по второму пути тока второй схемы коррекции полярности.
2. Схема коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания по п.1, причем компонент с несимметричной проводимостью первого типа представляет собой диод, а компонент с несимметричной проводимостью второго типа представляет собой полевой МОП-транзистор (640, 642, 644, 646), и причем в режиме уменьшения дисбаланса питания контроллер управляет полевым МОП-транзистором (640, 642, 644, 646) так, что ток протекает через паразитные диоды полевого МОП-транзистора на втором пути тока второй схемы коррекции полярности.
3. Схема коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания по п.2, причем контроллер дополнительно выполнен с возможностью определения уровня дисбаланса питания и управления полевым МОП-транзистором в режиме уменьшения дисбаланса питания, когда определенный уровень дисбаланса питания превышает заданное пороговое значение.
4. Схема коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания по п.2, причем контроллер дополнительно выполнен с возможностью определения уровня тока, выдаваемого на выходе, и управления полевым МОП-транзистором в режиме уменьшения дисбаланса питания, когда определенный уровень тока превышает заданное пороговое значение.
5. Схема коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания по п.2, причем контроллер дополнительно выполнен с возможностью управления сопротивлением канала полевого МОП-транзистора.
6. Запитываемое устройство, PD, совместимое с питанием по Ethernet, PoE, содержащее схему коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания по любому из пп.1-5.
7. Система распределения питания PoE, содержащая PD по п.6, дополнительно содержащая оборудование, обеспечивающее питание, PSE, причем PSE выполнено с возможностью подачи тока через порт в соответствии с заданной конфигурацией полярности.
8. Способ, выполняемый контроллером в схеме коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания по п.1, причем способ содержит:
определение полярности тока, принятого на входе первой схемы коррекции полярности,
определение полярности тока, принятого на входе второй схемы коррекции полярности,
управление компонентом активного выпрямления второй схемы коррекции полярности для работы в режиме уменьшения дисбаланса питания, когда ток, принятый на входе первой схемы коррекции полярности, имеет первую полярность, а ток, принятый на входе второй схемы коррекции полярности, имеет вторую полярность.
9. Контроллер схемы коррекции полярности для уменьшения дисбаланса питания, содержащий
- процессор,
- память и
- интерфейс, выполненный с возможностью сопряжения с по меньшей мере первой и второй схемами коррекции полярности, причем каждая из первой и второй схем коррекции полярности содержит:
- вход для приема входного тока,
- выход для обеспечения подачи выпрямленного выходного тока,
- по меньшей мере первый путь тока для проведения принятого тока, когда принятый ток имеет первую полярность, и
- второй путь тока для проведения принятого тока, когда принятый ток имеет вторую полярность,
причем контроллер выполнен с возможностью определения условия уменьшения дисбаланса питания для уменьшения дисбаланса питания между первой схемой коррекции полярности и второй схемой коррекции полярности, когда ток, принятый первой схемой коррекции полярности, проводится по первому пути тока первой схемы коррекции полярности, а ток, принятый второй схемой коррекции полярности, проводится по второму пути тока второй схемы коррекции полярности.
