СХЕМНОЕ УСТРОЙСТВО С ДВУМЯ ЭЛЕКТРОННЫМИ ДРОССЕЛЯМИ НА КАЖДУЮ ПАРУ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ЛОКАЛЬНОЙ СЕТИ Российский патент 2008 года по МПК H04L25/02 

Изобретение относится к способу и устройству для электропитания потребителя (нагрузки по току) через две пары линий передачи данных локальной сети.

Локальные сети (LAN), в которых физическая передача данных осуществляется, например, посредством 4-проводных линий передачи данных (скрученные пары), питание оконечных устройств, как правило, осуществляется через дополнительные провода. На основе имеющихся установок и/или для лучшего использования кабельных установок может быть предпочтительным осуществлять питание оконечных устройств через четыре линии передачи данных - то есть без дополнительных жил питания. Этот принцип стандартизован для локальных сетей LAN в стандарте на кабель для локальной сети Ethernet в IEEE-документе "802.3af-2003". Например, компьютерное рабочее место, подключенное к сети LAN, может дополняться оконечным устройством протокола Интернет (IP) стационарной сети, получающим питание из локальной сети LAN, не требуя изменения или расширения имеющейся 8-жильной стандартной кабельной разводки.

При питании через линии передачи данных, как правило, используются фантомные схемы питания. При этом питающее напряжение низкоомным способом вводится в средние отводы трансформатора полезного сигнала. При этом конструкция трансформатора выполняется таким образом, что постоянный ток питания не вызывает насыщения сердечника трансформатора. Если это обеспечено, то низкоомная связь по питающему напряжению не приводит к воздействию на полезные сигналы, так как полезные сигналы на среднем отводе трансформатора, то есть в точке питания постоянного напряжения, точно взаимно компенсируются (мостовая схема). Полезные сигналы подаются во вторичную обмотку (Rx, Tx) соответствующего трансформатора и ответвляются от нее. Для фантомных схем применяются трансформаторы, которые имеют относительно высокие требования к пространству для размещения, в частности требуют большой высоты конструкции и характеризуются высокими затратами по сравнению с другими электронными стандартными компонентами.

В ЕР 0590242 А1 описано схемное устройство для питания оконечных устройств в коммуникационных сетях, в котором источники питания соотнесены с интерфейсами блоков сетевой нагрузки, а нагрузки - с интерфейсами оконечных устройств. D1 применяет вместо обычных трансформаторов для фантомного питания электронные дроссели, причем на каждую жилу кабеля предусмотрены конденсаторы для ввода сигналов и ответвления сигналов информационной передачи.

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить решение для ввода и/или ответвления питающего напряжения в локальную сеть, которое обеспечивает экономию по месту размещения и является экономически эффективным.

Указанная задача в соответствии с изобретением решается признаками независимых пунктов формулы изобретения. Варианты осуществления изобретения приведены в зависимых пунктах. Основная идея изобретения состоит в том, что для электропитания потребителя (нагрузки по току) RL через две пары линий передачи данных локальной сети (LAN) применяется схемное устройство с двумя электронными дросселями на пару линий передачи данных и что для формирования самосимметрирования схемного устройства оба вывода базы и оба выходных вывода каждого из двух электронных дросселей пары линий передачи данных соединены вместе. Преимущество настоящего изобретения состоит в высокой экономической эффективности и в экономии места для размещения по сравнению с применением трансформатора в фантомных схемах.

Изобретение поясняется ниже на примерах выполнения со ссылками на чертежи, на которых

фиг. 1 - представление обычной фантомной схемы,

фиг. 2 - схемное устройство двух электронных дросселей,

фиг. 3 - представление схемного устройства, соответствующего изобретению.

На фиг. 1 показана обычная фантомная схема. В этой фантомной схеме применяется трансформатор ü, через который питающее напряжение от источника PSE питания, например коммутатора (переключателя), вводится в линию передачи данных сети. В случае режима работы с четырьмя проводниками Tx представляет направление передачи, Rx - направление приема линий передачи данных. Питающее напряжение ответвляется от другого трансформатора ü стороны PD оконечного устройства и подается на не показанное на чертеже оконечное устройство (потребитель тока) EG в качестве питания.

На фиг. 2 показано схемное устройство соответствующего электронного дросселя D для отбора положительного, а также отрицательного потенциала с входом и выходом, электрическими сопротивлениями R1 и R2, эмиттерным сопротивлением RE, транзистором T и конденсатором C. Электронный дроссель D может состоять из различных пассивных и/или электронных компонентов и имеет низкое сопротивление по постоянному току и высокое сопротивление по переменному току. Подобные электронные дроссели D известны, например, из DE 38 26 765 С2.

На фиг. 3 показано соответствующее изобретению схемное устройство для электропитания потребителя (нагрузки по току) через две пары линий передачи данных локальной сети LAN. Ввод сигнала или ответвление сигнала осуществляется емкостным способом. В 4-проводной сети LAN к электронным дросселям предъявляются высокие требования по симметрии. Должно гарантироваться, что ответвление питающего напряжения имеет незначительное влияние на полезные сигналы. По этой причине для схемного устройства применяются по два электронных дросселя D1/D2 и D3/D4 на одну пару линий передачи данных. Электронные дроссели D1/D2 и D3/D4 выполнены комплементарными друг для друга. Требования к симметрии, которые предъявляются к каждой паре дросселей D1/D2 и D3/D4, определяются, с одной стороны, идентичным расчетом параметров дросселей D1/D2 и D3/D4, а с другой стороны, дополнительным соединением обоих базовых выводов, а также выходов дросселей D1 и D2, а также D3 и D4. Посредством соединения обоих базовых выводов, а также выходов дросселей, например дросселей D1 и D2, повышенное потребление тока одного дросселя (например, D1) приводит к повышению падения напряжения на эмиттерном сопротивлении RE. Это одновременно воздействует на подъем напряжения на базе транзистора Т1 электронного дросселя D1. За счет соединения выводов базы, а также выходов дросселей потенциал на базе транзистора Т2 также повышается, что приводит к увеличению тока, протекающего через электронный дроссель D2, и тем самым противодействует нарастанию тока через электронный дроссель D1. Соединение выводов баз, а также выходов дросселей приводит к процессу регулирования для самосимметрирования, который простым способом обеспечивает по существу симметричный отбор тока нагрузки из соответствующей пары линий передачи данных. Симметрия может улучшаться за счет выбора одинаковых типов транзисторов Т1, Т2, а также Т3 и Т4, с одинаковыми параметрами, в частности с одинаковым усилением тока. Соответствующий изобретению способ действует в комплементарной конфигурации схемы с электронными дросселями D3 и D4 для отбора отрицательного потенциала идентичным образом. Расчет параметров электронных дросселей D1/D2 и D3/D4 выполняется таким образом, что падение напряжения на соответствующем транзисторе (Т1, Т2, Т3, Т4) несколько больше, чем сумма максимальной амплитуды напряжения сигнала и напряжения насыщения транзистора. Требуемое падение напряжения может устанавливаться путем выбора параметров сопротивлений R1 и R2. Следует избегать насыщения транзисторов Т1, Т2, Т3, Т4, так как в противном случае имеет место значительное ограничение амплитуды полезного сигнала. Входное сопротивление каждого электронного дросселя соответствует примерно величине электрического сопротивления R1, если насыщение транзисторов исключено. Конденсатор С устраняет, с одной стороны, модуляцию электронного дросселя под влиянием асимметрии пары линий передачи данных. Кроме того, конденсатор С устраняет перенос быстрых изменений нагрузки потребления оконечного прибора (нагрузки по току) RL на соответствующую пару линий передачи данных. Питающее напряжение предоставляется оконечному прибору (нагрузке по току) RL от источника PSE энергии, например переключателя.

Особенно экономически эффективное, а также обеспечивающее технический результат - экономию пространства для размещения - решение для электропитания потребителя (нагрузки по току RL) через две пары линий передачи данных локальной сети (LAN) характеризуется способом и устройством для электропитания потребителя (нагрузки по току RL) через две пары линий передачи данных локальной сети (LAN), отличающимися тем, что для отбора питающего напряжения от источника энергии используется схемное устройство с двумя электронными дросселями (D1/D2, D3/D4) на каждую пару линий передачи данных, и для обеспечения самосимметрирования схемного устройства оба вывода базы и оба выходных вывода электронных дросселей (D1/D2, D3/D4) связаны друг с другом. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ электропитания потребителя (нагрузки по току RL) через две пары линий передачи данных локальной сети (LAN), отличающийся тем, что для отбора питающего напряжения от источника энергии (PSE) используется схемное устройство с двумя электронными дросселями (D1/D2, D3/D4) на каждую пару линий передачи данных, которые подключены соответственно к другой жиле соответствующей пары линий передачи данных, и в схемном устройстве каждые два электронных дросселя (D1/D2, D3/D4) одной пары линий передачи данных через вывод базы и выходной вывод электронного дросселя связаны друг с другом.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что два электронных дросселя (D1/D2, D3/D4) в схемном устройстве для каждой пары линий передачи данных спроектированы идентичными.3. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что выводы базы двух электронных дросселей (D1/D2, D3/D4) в схемном устройстве для каждой пары линий передачи данных имеют дополнительное соединение.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что выходы двух электронных дросселей (D1/D2, D3/D4) попарно связаны друг с другом.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что для схемного устройства с двумя электронными дросселями (D1/D2, D3/D4) на каждую пару линий передачи данных применяются электронные и/или пассивные компоненты.6. Устройство для электропитания потребителя (нагрузки по току RL) через две пары линий передачи данных локальной сети (LAN), содержащее два электронных дросселя (D1/D2, D3/D4) на каждую пару линий передачи данных в схемном устройстве, которые подключены соответственно к другой жиле соответствующей пары линий передачи данных, для отбора питающего напряжения от источника энергии (PSE), причем каждые два электронных дросселя (D1/D2, D3/D4) одной пары линий передачи данных в схемном устройстве через вывод базы и выходной вывод электронного дросселя связаны друг с другом.7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что предусмотренные в схемном устройстве два электронных дросселя (D1/D2, D3/D4) на каждую пару линий передачи данных спроектированы идентичными.