本发明有关一种主动式以太网络供电控制装置，尤指一种低耗能的主动式以太网络供电控制装置。
背景技术：
：：以太网络供电(poweroverethernet,poe)，是一种可以在以太网络中通过双绞线来传输电力与数据到装置上的技术。举凡网络电话、无线基站、网络摄影机、集线器、电脑等装置都能采用poe技术供电。由于poe能借由以太网络获得供电的电子装置无需额外的电源插座即可使用，因此能省去配置电源线的时间与成本，使整个装置系统的成本相对降低。通常poe设备可分为两部分，其中一者为供电端的供电设备(powersourcingequipment,pse)，另一者为受电端的受电装置(powereddevice,pd)。再者，依是否主动检测供电为分类，则poe可区分为主动式poe与被动式poe。主动式poe意即可主动检测供电，换言之，pse会先检测接上的设备是否需要供电才会提供电力。相较于此，被动式poe无法主动检测供电，因此，无论接上的设备是否需要供电，pse皆予以提供电力。但是对主动式poe而言，由于为因应主动检测供电的操作，因此供电设备在无载时内部电路元件(特别是开关元件)的耗能较大，因此无法符合美国能源法规对于主动式poe的能效等级vi的要求。为此，如何设计出一种低耗能的主动式以太网络供电控制装置，来解决前述的技术问题，乃为本案发明人所研究的重要课题。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是提供一种低耗能的主动式以太网络供电控制装置，解决现有主动式poe在无载下功耗无法符合美国能源法规能效等级vi要求的问题。为了实现上述目的，本发明提供了低耗能的主动式以太网络供电控制装置，其包含一控制单元与一低耗能控制电路。该控制单元设置于一供电设备内。该低耗能控制电路包含一检测电路、一握手电路以及一自我保持电路。该检测电路提供一第一控制信号。该握手电路耦接该检测电路，接收该第一控制信号，且提供一第二控制信号。该自我保持电路耦接该握手电路，接收该第二控制信号。当一受电装置未连接该供电设备时，该供电设备对该受电装置供电的一供电路径关断；当该受电装置连接该供电设备时，该第一控制信号控制该握手电路，且该第二控制信号控制该自我保持电路，使该供电路径导通。在一实施例中，该检测电路包含一分压电阻网络与一第一功率开关。该第一功率开关耦接该分压电阻网络。当该受电装置未连接该供电设备时，该第一功率开关为关断状态，使该检测电路提供高电位的该第一控制信号；当该受电装置连接该供电设备的初始，该分压电阻网络提供该第一功率开关为导通状态的电压，使该检测电路提供低电位的该第一控制信号。在一实施例中，该握手电路包含一单稳态触发器。该单稳态触发器接收该第一控制信号。该单稳态触发器包含一电阻-电容网络与一第二功率开关与一第三功率开关。该第二功率开关与该第三功率开关耦接该电阻-电容网络。当该受电装置连接该供电设备时，该单稳态触发器通过该第一控制信号的控制，使该握手电路提供高电位的该第二控制信号。在一实施例中，该第二控制信号为高电位所持续的时间，由该电阻-电容网络决定。在一实施例中，该自我保持电路包含一第一二极管、一第二二极管、一第四功率开关、一第五功率开关以及一第六功率开关。该第二二极管耦接该第一二极管。该第四功率开关耦接该第一二极管与该第二二极管。该第五功率开关耦接该第一二极管与该第二二极管。该第六功率开关耦接该第二二极管。当该受电装置连接该供电设备时，高电位的该第二控制信号导通该第一二极管，且导通该第四功率开关与该第五功率开关。在一实施例中，在该第二控制信号为高电位所持续的时间中，该受电装置与该供电设备进行握手沟通。在一实施例中，当该受电装置与该供电设备握手沟通成功，该控制单元产生低电位的一检测信号关断该第六功率开关且导通该第二二极管、该第四功率开关以及该第五功率开关。在一实施例中，该受电装置切离与该供电设备的连接时，该控制单元产生高电位的该检测信号关断该第二二极管、该第四功率开关及该第五功率开关。在一实施例中，该些功率开关为n型通道金属氧化物半导体场效应晶体管(n-mosfet)。在一实施例中，该供电设备无载时的耗能小于或等于100毫瓦。本发明的有益功效在于：借由所提出的低耗能的主动式以太网络供电控制装置，能够使供电设备无载时的功率损耗小于或等于100mw，符合美国能源法规对于主动式poe的能效等级vi的要求。以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。附图说明图1为本发明无低耗能控制电路的供电设备的方块示意图。图2为本发明具有低耗能控制电路的供电设备的方块示意图。图3为本发明供电设备的详细电路方块图。图4为本发明低耗能控制电路的详细电路图。其中，附图标记：u11控制单元10低耗能控制电路11检测电路12握手电路13自我保持电路q19,q18,q16,q12,q13,q15功率开关d16,d17二极管r76,r83,r72电阻c71,c70电容det检测信号p1第一节点p2第二节点节点vee节点v-节点poe-a节点poe-91输入突波保护电路92供电端控制电路93网络变压器94输出突波保护电路具体实施方式下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：请参见图1与图3所示，其分别为本发明无低耗能控制电路的供电设备的方块示意图以及本发明供电设备的详细电路方块图。如图所示，供电设备通过rj45连接器接收数据输入(datain)，并且也接收经由电源转换器所输出的直流输入(v+,v-)作为供电设备所需的电力来源。供电设备的输入侧与输出侧分别具有一输入突波保护电路91与一输出突波保护电路94，作为输入电源与输出电源突波成份的抑制，以保护系统的电路或设备。此外，供电设备更包含一供电端控制电路92，主要具有一控制单元u11作为供电设备的控制中枢，以提供供电设备控制、指挥各个单元、电路的运作之用。再者，供电设备更包含一网络变压器93，以提供输入侧与输出侧之间电气隔离之用。请参见图2所示，其为本发明具有低耗能控制电路的供电设备的方块示意图。相较于图1，图2更包含一低耗能控制电路10，承前所述，为解决现有主动式poe在无载下功耗无法符合美国能源法规能效等级vi要求的问题，因此，本发明提出该低耗能控制电路10。该低耗能控制电路10耦接于该供电端控制电路92，具体地，低耗能控制电路10耦接于原本节点vee与节点v-相连接之间，以及原本节点poe-a与节点poe-相连接之间，通过与该供电端控制电路92有密切的协同操作，以实现符合美国能源法规对于主动式poe的能效等级vi的要求，详述如后。请参见图4所示，其为本发明低耗能控制电路的详细电路图。该低耗能控制电路10主要可分为三部分：一检测电路11、一握手电路12以及一自我保持电路13。当受电端的受电装置(powereddevice,pd)未接上供电端的供电设备(powersourcingequipment,pse)时，由于供电设备的节点vee与节点v-为断路(关断、开路)的状态，并且节点poe-a与节点poe-亦为断路的状态，因此，供电设备无载时的功率损耗(no-loadmodepower)主要是功率开关(在本实施例中，采用n-mosfet作为功率开关)以及微小漏电流流经电阻所产生，因此大约仅有70mw，如此能够符合美国能源法规对于主动式poe的能效等级vi的要求，即在无载下功耗必须小于或等于100mw。当受电装置接上供电设备时，即受电装置接在继电器(relay)ry的共用引脚(commonpin)时，再配合继电器ry为常闭(normallyclose,nc)的状态，因此，一电流路径形成，流经该检测电路11的电阻r76、电阻r83、节点v-。此时，在电阻r83的两端产生电压(跨压)，所述电压使该检测电路11的功率开关q19导通(turnedon)。附带一提，在受电装置未接上供电设备时，由于该电流路径未形成，因此功率开关q19是关断(turnedoff)的，所以不受高阻抗的影响而变(跳)动。此外，该低耗能控制电路10的正电源相接通，因此可通过控制负电源达到对功率开关、二极管等电路元件的控制。当受电装置接上供电设备时，因为功率开关q19导通，因此，功率开关q19的漏极(drain)所连接的第一节点p1的电压信号由高电位转换为低电位(接地电位)。换言之，一旦受电装置接上供电设备时，该检测电路11所输出的第一节点p1的电压信号为低电位；反之，受电装置未接上供电设备时，该检测电路11所输出的第一节点p1的电压信号为高电位。其中，第一节点p1的电压信号为该握手电路12作为握手(handshaking)沟通时的单稳态触发器(monostabletrigger)的控制信号。该握手电路12包括由电阻-电容(rc)电路以及功率开关q18与功率开关q16所组成的单稳态触发器，其稳态到暂稳态需要输入触发脉冲，其中暂稳态的持续时间，亦即脉冲宽度是由电阻-电容决定的。其中，电阻即为电阻r72、电容即为电容c71、c70。当低电位的第一节点p1的电压信号进入该握手电路12时，功率开关q18会因为二极管d18的正向导通而关断，因此会先将电容c71、c70的储能放掉，重新产生一个振荡频率以及重新进行充、放电动作。然后，功率开关q18与功率开关q16开始动作，配合电阻r72、电容c71、c70进行单稳态触发动作，使得功率开关q18的漏极所连接的第二节点p2的电压信号由低电位转换为高电位。其中，高电位持续时间的长度，即前述脉冲宽度则可根据实际的需求，通过对电阻r72、电容c71、c70的设计所决定。因为为单稳态触发，因此只需要一次低电位的第一节点p1的电压信号，即可完成一次的触发，并且触发完成后即可结束。附带一提，当第二节点p2的电压信号转换为高电位时，该握手电路12则开始进行供电设备与受电装置之间的握手沟通。具体地，在握手沟通的过程中，受电装置对供电设备提出所需功率的请求，例如10瓦，若供电设备可提供的功率是足够的，例如30瓦，则供电设备可回应同意受电装置所需功率的请求，则此次的握手沟通的结果为供电设备接受插接的受电装置作为负载。反之，受电装置对供电设备提出所需功率的请求，例如50瓦，而供电设备可提供的功率是不够的，例如30瓦，则供电设备可回应拒绝受电装置所需功率的请求，或者不回应受电装置所需功率的请求，则此次的握手沟通的结果为供电设备拒绝受电装置插接作为负载。当该握手电路12所输出的第二节点p2的电压信号为高电位时，则正向导通该自我保持电路13的二极管d16，进而导通该自我保持电路13的功率开关q12。此时，节点vee与节点v-则连接起来。此外，由于高电位的第二节点p2的电压信号同时导通该自我保持电路13的功率开关q13，因此，继电器ry由常闭(nc)状态切换为常开(normallyopen,no)的状态，亦即受电装置接在继电器(relay)ry的共用引脚(commonpin)时，再配合继电器ry为常开(normallyopen)的状态，使得节点poe-a与节点poe-也连接起来，换言之，此时受电装置接到真正的供电端，即为节点poe-(亦即为供电设备的控制单元u11的其中一输出)。亦即，当受电装置未连接供电设备或受电装置拔离时，继电器ry的共用引脚与常闭(nc)引脚是接通的，而当受电装置连接供电设备时，继电器ry的共用引脚与常开(no)引脚是不接通的。由于握手沟通的功率确认完成，并且也确定受电装置接上供电端的供电设备，因此，供电设备的控制单元u11(配合参见图3)的检测引脚会送出低电位的检测信号det，或称电源良好(powergood)信号。由于检测信号det为低电位，因此该自我保持电路13的功率开关q15则为关断。此时，功率开关q15的漏极则接收到节点v+所提供的高电位电压，使得二极管d17正向导通。一旦二极管d17正向导通后，第二节点p2的电压信号的高电位则可转换为低电位，如此，通过二极管d17正向导通仍可维持功率开关q12与功率开关q13持续地导通。其中，第二节点p2的电压信号的高电位(控制二极管d16正向导通)持续时间可经由设计，达到与二极管d17的协同配合，也就是当二极管d17刚正向导通的时候，二极管d16仍为正向导通，亦即对功率开关q12与功率开关q13而言，二极管d16与二极管d17达成“或(or)运算”的功能。换言之，第二节点p2的电压信号由高电位转换为低电位所代表的意义为：握手沟通已完成以及二极管d17的正向导通接续二极管d16，以确保功率开关q12与功率开关q13的导通，使得供电设备的控制单元u11可通过节点poe-对受电装置进行供电。也就是说，只要当受电装置接上供电设备后，并且未再拔除，则可因节点vee与节点v-接通，并且节点poe-a与节点poe-也接通，而使得受电装置获得从供电设备所提供的所需的电力，以维持受电装置进行正常的运作。根据上述说明可清楚地知悉，高电位的第二节点p2的电压信号所控制二极管d16的正向导通，以致于功率开关q12与功率开关q13的导通，为暂时性(过渡性)的导通。一旦握手沟通成功，由供电设备的控制单元u11所输出的低电位的检测信号det控制二极管d17正向导通，以致于功率开关q12与功率开关q13的导通，才为永久性的导通。因此，二极管d17永久性的导通所代表的意义为：受电装置与供电设备之间的握手沟通成功，以及受电装置正确地接上供电设备，如此，供电设备的控制单元u11接续之后的控制与操作的主动权，包括对受电装置的供电，以及当受电装置持续地接在供电设备时提供低电位的检测信号det至该自我保持电路13，以及与当受电装置从供电设备拔除后提供高电位的检测信号det至该自我保持电路13。前述所谓永久性是指在受电装置在不拔除供电设备的情况下，借此，以实现对该低耗能控制电路10控制以及将受电装置供电的主动权交由到供电设备。附带一提，承前所述，若供电设备与受电装置之间的握手沟通失败时，例如受电装置与供电设备连接的失败或者受电装置所需求的功率无法得到供电设备的提供，该握手电路12所输出的第二节点p2的电压信号则转换为低电位，因此二极管d16反向关断，使得功率开关q12与功率开关q13关断，以维持节点vee与节点v-的切离，以及维持节点poe-a与节点poe-的切离，达到无载下的断电功能，使得供电设备无载时的功率损耗符合美国能源法规对于主动式poe的能效等级vi的要求。当受电装置使用完成且拔除与供电设备的连接时，供电设备的控制单元u11能够主动地检测到受电装置已拔除，并且停止对受电装置供电。具体地，由于当受电装置连接供电设备使用时，受电装置与供电设备之间有一个最小电流的存在，因此，一旦当受电装置使用完成且拔除时，该最小电流就不再存在，如此，供电设备的控制单元u11则根据该最小电流的检测，能够判断出受电装置已拔除，因此控制以停止对受电装置的供电。此时，供电设备的控制单元u11的检测引脚则送出由低电位转换为高电位的检测信号det。由于检测信号det为高电位，因此功率开关q15则再次导通，使得功率开关q15的漏极电位恢复为接地的低电位，因此二极管d17则因反向而关断。由于二极管d16早已反向关断，再加上二极管d17也反向关断，因此，功率开关q12与功率开关q13则关断，使得节点vee与节点v-切离，并且节点poe-a与节点poe-也切离，故此，供电设备不再对受电装置供电而没有额外的功耗，并且也没有继电器ry的功耗，仅有电路中功率开关极少的耗能(例如，采用n-mosfet作为功率开关，以及微小漏电流流经电阻所产生的功耗，无载时的耗能大约70mw)，使得在无载下功耗仍能控制在小于或等于100mw的低耗能状态，以符合美国能源法规对于主动式poe的能效等级vi的要求。值得一提，为避免受电装置一接上后又立即拔除的非正常使用而造成供电设备误判为受电装置已接上的情况，因此，前述该握手电路12的运作则显为重要。通过受电装置与供电设备的握手沟通，完成需求功率的确定，使得供电设备判断出受电装置为正确地插接，使得供电设备能够对受电装置进行供电。因此，若为受电装置一接上后又立即拔除的非正常使用时，则握手沟通时的需求功率将无法正确判断与确认，使得节点vee与节点v-维持关断的状态，亦使得节点poe-a与节点poe-也为关断的状态，恢复为无载待机时的低耗能状态，以符合美国能源法规对于主动式poe的能效等级vi的要求。综上所述，本发明具有以下的特征与优点：1、通过无载时[即受电装置(pd)未接上供电设备(pse)时]控制节点vee与节点v-为断路的状态，并且节点poe-a与节点poe-亦为断路的状态，使得供电设备无载时的功率损耗小于或等于100mw，符合美国能源法规对于主动式poe的能效等级vi的要求。2、利用n-mosfet具有极小漏电流的特性使其在无载下的消耗功率极低。3、利用单稳态触发器的设计，实现受电装置与供电设备之间的握手沟通。4、利用供电设备本身的控制单元u11所提供的检测信号det，达到对自我保持电路13的控制。5、通过控制二极管d16为暂时性的正向导通，以及控制二极管d17为永久性的导通，以达到对功率开关q12与功率开关q13接续地导通。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。当前第1页12当前第1页12