專利名稱：使用集成升壓中繼器進行遠程以太網供電的系統和方法
技術領域：
本發明大體上大致涉及網絡供電系統和方法，更具體地說，涉及使用集成升壓中繼器進行遠程以太網供電(PoE)的系統和方法。
背景技術：
PoE提供通過以太網布線將功率從電源設備(PSE)傳遞給用電裝置(PD)的架構。存在各種H)，包括IP語音(VoIP)電話、無線LAN接入點、藍牙接入點、網絡攝像機、計算裝置等。圖1示出了傳統太網供電(PoE)系統的實例。如圖所示，PoE系統包括通過兩個電線對將功率傳輸給用電裝置(PD) 140的PSE 120。通過在第一變壓器和第二變壓器的中心抽頭上施加電壓從而提供由PSE 120傳遞給H) 140的功率，其中，第一變壓器耦接至以太網電纜內攜帶的發送(TX)電線對，第二變壓器耦接至以太網電纜內攜帶的接收(RX)電線對。如圖1中進一步所示，PD 140包括PoE模塊142。PoE模塊142包括能夠根據諸如IEEE 802.3af (PoE),802.3at (PoE Plus)、傳統PoE傳輸、或任何其他類型的PoE傳輸的PoE規格使H) 140與PSE 120通信的電子設備。PD 140還包括控制器144 (例如，脈寬調制DC:DC控制器)，該控制器控制功率FET 146，功率FET 146又給負載載荷150提供恒定功率。通常，PoE被限定用于電纜長度為100米或以下的以太網應用。在通過網絡傳遞功率時，遠程以太網(即，電纜長度大于100米)提出新挑戰。因此，需要能夠通過長電纜跨度有效地傳遞功率電源的機制。

發明內容
在權利要求書中更完整地提出使用集成升壓中繼器進行遠程以太網供電的系統和/或方法，結合至少一張圖大致顯示和/或描述該系統和/或方法。本發明的一個方面提供了一種以太網供電中繼器，插在兩個電纜段之間，所述兩個電纜段用于始發電源設備和終端用電裝置之間的網絡連接，所述以太網供電中繼器包括:用電裝置模塊，在通過第一電纜段耦接到上游電源設備的所述以太網供電中繼器的第一端口上接收功率，在所述第一端口上接收的所述功率具有第一電壓電平；升壓轉換器模塊，被配置為將在所述第一端口上接收的所述第一電壓電平提升為比所述第一電壓電平高的用于施加到所述以太網供電中繼器的第二端口的第二電壓電平；以及電源設備，被配置為將所述第二電壓電平施加到所述第二端口上，以便傳遞給通過第二電纜段耦接至所述第二端口的下游用電裝置。優選地，所述升壓轉換器模塊將所述第一電壓電平提升為比所述初始電源設備輸出的電壓電平高的電平。優選地，所述初始電源設備通過一個電纜對將功率傳遞給所述終端用電裝置。
優選地，所述初始電源設備通過兩個電纜對將功率傳遞給所述終端用電裝置。
優選地，所述初始電源設備通過四個電纜對將功率傳遞給所述終端用電裝置。
優選地，所述第一電纜段和所述第二電纜段短于100米。
根據本發明的另一方面，提供了一種用于以太網供電中繼器中方法，所述以太網供電中繼器插在兩個電纜段之間，所述兩個電纜段用于始發電源設備和終端用電裝置之間的網絡連接，所述方法包括:由用電裝置模塊在通過第一電纜段耦合到上游電源設備的所述以太網供電中繼器的第一端口上接收功率，在所述第一端口上接收的所述功率具有第一電壓電平；由升壓轉換器模塊將在所述第一端口上接收的所述第一電壓電平提升為比所述第一電壓電平高的用于施加到所述以太網供電中繼器的第二端口的第二電壓電平；以及通過電源設備將功率以所述第二電壓電平傳輸到所述第二端口上，以便傳遞給通過第二電纜段耦接到所述第二端口的下游用電裝置。
優選地，所述升壓包括將所述第一電壓電平提升為比所述初始電源設備輸出的電壓電平高的電平。
優選地，所述初始電源設備通過一個電纜對將功率傳遞給所述終端用電裝置。
優選地，所述初始電源設備通過兩個電纜對將功率傳遞給所述終端用電裝置。
優選地，所述初始電源設備通過四個電纜對將電功率傳遞給所述終端用電裝置。
優選地，所述第一電纜段和所述第二電纜段短于100米。
根據本發明的又一方面，提供了一種以太網供電中繼器，插在兩個電纜段之間，所述兩個電纜段用于始發電源設備和終端用電裝置之間的網絡連接，所述以太網供電中繼器包括:升壓轉換器模塊，被配置為將所述以太網供電中繼器中第一端口上的用電設備所接收的第一電壓電平提升為比所述第一電壓電平高的第二電壓電平，所述第二電壓電平由電源設備施加給所述以太網供電中繼器的第二端口，以便傳遞給通過第二電纜段耦接至所述第二端口的下游用電裝置。
優選地，所述升壓轉換器模塊將所述第一電壓電平提升為比所述初始電源設備輸出的電壓電平高的電平。
優選地，所述初始電源設備通過一個電纜對將功率傳遞給所述終端用電裝置。
優選地，所述初始電源設備通過兩個電纜對將功率傳遞給所述終端用電裝置。
優選地，所述初始電源設備通過四個電纜對將功率傳遞給所述終端用電裝置。
優選地，所述第一電纜段和所述第二電纜段短于100米。


為了描述可獲得本發明的上述和其他優點和特征的方式，參考其具體實施例，更具體地描述上面簡要描述的本發明，在附圖中示出這些具體實施例。了解到這些圖僅僅描述本發明的普通實施例，并且因此，這些圖不視為限制其范圍，通過使用附圖，更具體詳細地描述和解釋本發明，其中:
圖1示出了以太網供電系統的一個實施方式；
圖2示出了遠程以太網連接的實例配置；
圖3A和3B示出了模型化以太網供電系統的電路圖4A和4B示出了可用于將功率傳遞給用電裝置的實解；
圖5示出了根據本發明的升壓中繼站的一個實施方式；圖6示出了將升壓中繼站在遠程以太網應用中的應用；圖7A和7B示出了可用于使用集成升壓中繼器將功率傳遞給用電裝置的實解。
具體實施例方式下面具體討論本發明的各種實施方式。討論具體的實施方式時，應理解的是，這僅僅用于進行說明。本領域的技術人員應認識到，在不背離本發明的精神和范圍的情況下，可使用其他的元件和配置。對于遠程以太網而言，中繼站(或以太網擴展器)可用于增強超出通常100米范圍的數據傳輸的到達。當由中繼站實施PoE時，也可為中繼站自身提供功率。在本文中，中繼站可包括吸取功率、為擴展器電路提供一些這種功率以及使用PSE沿著網絡電纜向下游給另一中繼站或ro發送剩余的有效功率的ro。在一個實例中，遠程以太網連接可分成多個100米長的電纜段，使用中繼站耦接這些電纜段。圖2示出了這種遠程配置的實例。如圖所示，中繼站210-1、210_2將遠程以太網連接分成多個電纜段。每個中繼站包括從上游的PSE接收功率的ro以及將所接收的功率的剩余部分發送給下游ro的pse。在一個實例中，多個電纜段均為loo米或以下。人們會理解的是，對于給定的遠程配置而言，電纜段的數量以及各段的長度可變化。通常，從PSE到H)的負載功率傳遞可通過圖3A中所示的電路模型模型化。如圖所示，電源將電壓Vpse提供給電路，該電路包括第一并聯電阻器對(H)、負載電阻1 _以及第二并聯電阻器對(R3、R4)。在本文中，第一并聯電阻器對&、R2表示TX電線對的電阻，而第二并聯電阻器對R3、R4表示RX電線對的電阻。電阻器H R3和R4的值取決于網絡電纜的類型和長度。例如，電阻器H R3和R4可具有取決于以太網電纜的類型(比如，類別3、5、6等等)的某個電阻/長度。圖3B中示出了簡化的PoE電路模型，該模型包括單個電纜電阻值Rcabl-在本發明中，認識到，傳統的與IEEE兼容的H)具有大約30V的欠壓鎖定(undervoltage lockout,UVL0)。通常,如果F1D處電纜端部的電壓達不到30V,那么不允許給ro加電。即使充足的功率(vxI)實際上可用于電纜端部的ro中，也是如此。將PoE用于遠程以太網應用中時，UVLO限制會顯著嚴重損害PoE的可用性。為了示出UVLO的影響，考慮圖3B中所示的電路。在該電路中，Vpse=MRmmJR1 J。當RlMd=PPD/i2時，先前的等式可重新寫成AReable-WWPtjut=O形式。貝ij，如下所示，電流的解可以寫為:
權利要求
1.一種以太網供電中繼器，插在兩個電纜段之間，所述兩個電纜段用于始發電源設備和終端用電裝置之間的網絡連接，所述以太網供電中繼器包括: 用電裝置模塊，在通過第一電纜段耦接到上游電源設備的所述以太網供電中繼器的第一端口上接收功率，在所述第一端口上接收的所述功率具有第一電壓電平； 升壓轉換器模塊，被配置為將在所述第一端口上接收的所述第一電壓電平提升為比所述第一電壓電平高的用于施加到所述以太網供電中繼器的第二端口的第二電壓電平；以及 電源設備，被配置為將所述第二電壓電平施加到所述第二端口上，以便傳遞給通過第二電纜段耦接至所述第二端口的下游用電裝置。
2.根據權利要求1所述的以太網供電中繼器，其中，所述升壓轉換器模塊將所述第一電壓電平提升為比所述初始電源設備輸出的電壓電平高的電平。
3.根據權利要求1所述的以太網供電中繼器，其中，所述初始電源設備通過一個、兩個或四個電纜對將功率傳遞給所述終端用電裝置。
4.根據權利要求1所述的以太網供電中繼器，其中，所述第一電纜段和所述第二電纜段短于100米。
5.一種用于以太網供電中繼器中方法，所述以太網供電中繼器插在兩個電纜段之間，所述兩個電纜段用于始發電源設備和終端用電裝置之間的網絡連接，所述方法包括: 由用電裝置模塊在通過第一電纜段耦接到上游電源設備的所述以太網供電中繼器的第一端口上接收功率，在所述第一端口上接收的所述功率具有第一電壓電平； 由升壓轉換器模塊將在所述第一端口上接收的所述第一電壓電平提升為比所述第一電壓電平高的用于施加到所述以太網供電中繼器的第二端口的第二電壓電平；以及 通過電源設備將功率以所述第二電壓電平傳輸到所述第二端口上，以便傳遞給通過第二電纜段耦接到所述第二端口的下游用電裝置。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，所述升壓包括將所述第一電壓電平提升為比所述初始電源設備輸出的電壓電平高的電平。
7.根據權利要求5所述的方法，其中，所述初始電源設備通過一個、兩個或四個電纜對將功率傳遞給所述終端用電裝置。
8.一種以太網供電中繼器，插在兩個電纜段之間，所述兩個電纜段用于始發電源設備和終端用電裝置之間的網絡連接，所述以太網供電中繼器包括: 升壓轉換器模塊，被配置為將所述以太網供電中繼器中第一端口上的用電設備所接收的第一電壓電平提升為比所述第一電壓電平高的第二電壓電平，所述第二電壓電平由電源設備施加給所述以太網供電中繼器的第二端口，以便傳遞給通過第二電纜段耦接至所述第二端口的下游用電裝置。
9.根據權利要求13所述的以太網供電中繼器，其中，所述升壓轉換器模塊將所述第一電壓電平提升為比所述初始電源設備輸出的電壓電平高的電平。
10.根據權利要求9所述的以太網供電中繼器，其中，所述初始電源設備通過一個、兩個或四個電纜對將功率傳遞給所述終端用電裝置。
全文摘要
提供了一種用于使用集成升壓中繼器進行遠程以太網供電(PoE)的系統和方法。集成升壓中繼器包括升壓轉換器模塊，所述模塊將集成升壓中繼器的第一端口上的用電裝置所接收的電壓電平提升為第二電壓電平，第二電壓電平由電源設備施加給集成升壓中繼器的第二端口。在一個實施方式中，升壓轉換器模塊將電壓提升為比初始電源設備所輸出的電壓電平高的電平。
文檔編號H04L12/10GK103138947SQ20121036624
公開日2013年6月5日 申請日期2012年9月27日 優先權日2011年12月2日
發明者桑賈亞·馬尼克塔拉 申請人:美國博通公司