[发明专利]减少具有折返限流的系统与感性负载连接时系统中的振荡

说明书

技术领域

本公开涉及供电系统，具体来讲，本公开涉及用于在具有折返电流限制的系统(例如以太网供电(PoE)系统)连接了感性负载时减少系统中的振荡的电路和方法。 

背景技术

电子系统可能具有诸如板或卡之类的插件模块，可以从带电底板中移除这些插件模块和将这些插件模块插入带电底板。每种插件模块通常具有本地热插拔控制器，以确保在严格的热插拔事件中以及稳定状态下安全地对模块供电。热插拔控制器允许将模块安全地插入带电底板以及将模块安全地从带电底板移除。 

例如，以太网供电(Power over Ethernet，PoE)系统采用热插拔布置来将受电装置(Powered Device，PD)连接至供电设备(PowerSourcing Equipment，PSE)或者断开受电装置到供电设备的连接。传统上，诸如IP电话、无线LAN接入点、个人电脑和网络摄像头之类的网络设备需要两个连接：一个连接到LAN，另一个连接至供电系统。PoE系统消除了对额外的电源插座和对网络设备的供电的布线的需要。相反，通过用于进行数据传输的以太网电缆进行供电。 

PoE系统必须遵循IEEE 802.3af标准，IEEE 802.3af标准定义了在从PSE到位于链路的相对侧的PD的未屏蔽双绞线以太网布线上进行供电。根据IEEE 802.3af标准中的定义，PSE和PD是允许网络设备采用与用于数据传输相同种类的电缆供电和获取电力的非数据实体。PSE是电气定义在到电缆的物理连接点的设备，所述PSE向链路供电。PSE通常与以太网开关、路由器、集线器或其他网络开关设备或中跨设备相关联。PD是一种获取电力或请求电力的设备。PD与诸如数字IP电话、无线网络接入点、PDA或笔记本电脑扩展槽、蜂 窝电话充电器和HVAC恒温器之类的设备相关联。 

PSE的主要功能是对用于PD请求功率的链路进行搜索、选择性地对PD进行分类、如果检测到PD就对该链路进行供电、监控链路上的供电以及当不再请求或需要供电时断开供电。PD通过提供IEEE802.3af所定义的PoE检测特征而参与到PD检测过程中。 

如果检测特征是有效的，PD具有向PSE提供分类特征的选项，来指示当上电时它会获取多少电力。可以将PD分为0级到4级。1级PD要求PSE至少供电4.0W，2级PD要求PSE至少供电7.0W，0级、3级或4级PD要求PSE至少供电15.4W。基于确定的PD的级，PSE向所述PD提供所需的功率。 

诸如MOSFET之类的通路器件可以作为连接到PSE的电路卡和带电底板之间的开关，即PSE和PD之间的开关。在插入PD之后，即处于启动模式，或在短路条件下，MOSFET中的功耗可能远大于提供额定功率时的功耗。为了限制功耗，IEEE 802.3af规定了折返机制。具体来讲，该标准定义，在启动模式下，对于10V和30V之间的端口电压，对输出电流(I_Inrush)的最小要求是60mA。对于大于30V的端口电压而言，要求启动模式的电流I_Inrush在400mA～450mA范围内。这个400mA～450mA的I_Inrush要求适用于50ms～75ms的T_LIM定时器的持续时间。 

图1示出了说明了IEEE 802.3af折返要求的图。具体来讲，图1中的灰色区域示出了不被IEEE 802.3af所允许的PSE输出电压和输出电流的组合。图1中的黑线图示了可能的折返曲线，该折返曲线表示PSE的输出电流对于输出电压高于30V处于400mA～450mA之间的电平，而对于低于30V的输出电压则逐渐减小。电流限制折返技术被用来限制功耗，并从而限制通路器件的尺寸和成本。 

一些诸如PoE之类的新兴应用需要折返机制来限制感性负载的涌流和短路电流。具体来讲，IEEE 802.3af标准允许有效的PD具有上至100μH的输入电感。不过，当连接了感性负载时，具有折返机制的热插拔器件在涌流和/或短路条件下会变得不稳定，从而导致热插拔连接点处的振荡。 

从而，希望提供用于在具有折返限流的系统(诸如以太网供电(PoE)系统)连接了感性负载时减少系统中的振荡的电路和方法。 

发明内容

本公开提供了一种采用通路器件驱动感性负载的新系统和方法，所述通路器件用于向该负载提供热插拔连接。限流电路防止提供给负载的电流超过电流阈值。折返电路控制限流电路，以在通路器件上的电压高于规定值时减小电流阈值。将滤波器电路耦接至折返电路，用来在感性负载连接至通路器件时减少振荡。