[0002] 本申请基于并要求于2015年3月5日提交的，美国临时
专利申请号为62/128,877、名称为“用于电源在数据线系统上施加供电的同时检测被禁用或被断开的PD的方案(Scheme for Detecting a Disabled or Disconnected PD while Power is Applied
for Power over Data Lines Systems)”的美国临时专利申请的优先权。本申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
[0003] 本公开涉及感测电源和负载之间的电流，以及涉及当达到非常低的电流阈值
水平时提供准确的指示。
背景技术
[0004] 感测电源与该电源已连接的负载之间的电流下降到阈值水平以下是有用的。
[0005] 该阈值水平可能远低于负载的正常电流。如果是这样，可能难以检测何时达到该阈值水平。
[0006] 一种方法是测量感测
电阻器两端的
电压降，该感测
电阻器与负载
串联。然而，当期望的阈值水平远小于系统中的正常工作电流时，系统中的噪声和偏移误差可能使阈值水平的检测不准确或可能导致阈值水平的检测完全失效。可以通过增加感测电阻器的值来减少该问题。然而，这种增加还可能增加在正常工作电流下的功率损耗，这可是不期望的。
发明内容
[0007] 阈值检测
电路可以感测电源和负载之间的电流达到电流阈值水平。该阈值检测电路可包括：与负载串联的晶体管；当该晶体管在电源和负载之间传导电流时，使晶体管两端的电压降恒定的反馈电路；将恒定电流提供到负载中的恒流源；以及指示晶体管两端的电压降降到电压阈值水平以下的比较器。
[0008] 通过阅读下面对示例性
实施例，
附图和
权利要求的详细描述，上述以及其它组件、步骤、特征、对象、益处和优点现在将变得清楚。
附图说明
[0009] 附图是示例性实施例。它们没有说明所有实施例。可以附加地或替代地使用其它实施例。为了节省空间或更有效的说明，可以省略可能是明显的或不必要的细节。一些实施例可以用附加的部件或步骤和/或没有用所示的所有组件或步骤来实施。当相同的附图标记出现在不同的附图中时，相同的附图标记指的是相同或相似的部件或步骤。
[0010] 图1示出了电源、负载和能够精确检测电源和负载之间的电流达到阈值的阈值检测电路的示例。
具体实施方式
[0011] 现在描述示例性的实施例。可以附加地或替代地使用其它实施例。为了节省空间或更有效地呈现，可以省略可能是显而易见的或不必要的细节。一些实施例可以用附加的组件或步骤、和/或在没有所有描述的组件或步骤的情况下实施。
[0012] 阈值检测电路可以精确地检测电源和负载之间的电流达到非常低的阈值水平，诸如，处于100μA、50μA、25μA、10μA、5μA或1μA的阈值水平，或者100μA、50μA、25μA、10μA、5μA或1μA以下的阈值水平。
[0013] 阈值检测电路可包括诸如金属
氧化物
半导体场效应晶体管MOSFET(Metal-Oxide -Semiconductor Field Effect Transistor)或双极结晶体管BJT(Bipolar Junction
Transistor)的晶体管。晶体管可以串联在电源和负载之间，并且可用作电流感测元件。
[0014] 晶体管可由反馈电路来驱动，该反馈电路在晶体管两端引起小的恒定电压降(Vdrop)。
[0015] 恒流源可与晶体管并联连接到负载，并且可向负载提供恒定电流。该恒定电流的水平可与由待阈值检测电路检测的电流的阈值水平相同。恒流源可配置成，即使当晶体管两端的电压下降到Vdrop以下时，恒流源也继续将恒定电流提供到负载中。
[0016] 在正常负载电流水平，晶体管可承载几乎所有的负载电流，而恒流源可仅向负载贡献一小的附加电流量，该附加电流量等于期望的阈值电流值。当负载电流下降时，反馈电路可调整晶体管的驱动以保持Vdrop恒定。
[0017] 最终，负载电流可接近恒流源电流。这可能又导致反馈电路将晶体管完全关断。此时，晶体管两端的电压Vdrop可能会急剧下降，而该电流源则向负载提供电流。可以用比较器或其它类型的感测电路感测这种急剧下降。
[0018] 图1示出了电源101、负载103和能够精确检测电源101和负载103之间的电流达到阈值水平的阈值检测电路的示例。
[0019] 电源101可以是任何类型的。例如，电源可以是固定的DC电压(例如，12伏)电源、
电池或可变电压电源。
[0020] 负载103可以是任何类型的。例如，负载103可以是可变负载，该可变负载诸如具有低功率模式的
电子设备或PoE供电的接入点。
[0021] 阈值检测电路可包括串联连接在电源101和负载103之间的晶体管105。晶体管可以是任何类型的，诸如MOSFET或BJT。晶体管105可承载电源101和负载103之间的大部分电流。
[0022] 阈值检测电路可包括恒流源。恒流源可以是任何类型的。例如，如图1所示，恒流源可包括MOSFET 107和MOSFET109，MOSFET 107和MOSFET109的栅极连接在一起并且它们的源极连接在一起。在适当的电路
修改下可以使用其它类型的晶体管来代替。
[0023] 恒流源可包括参考电流发生器111，该参考电流发生器产生大致等于期望阈值电流(例如，10μA)的参考电流。参考电流发生器111可以是电阻器或电子参考电路。
[0024] 阈值检测电路可包括偏置电压源113。偏置电压源可提供偏置电压，即使晶体管105两端的电压下降到非常低的值时，该偏置电压的量使MOSFET 107和109作为电流源工
作。
[0025] 阈值检测电路可包括
差分放大器115。阈值检测电路可包括偏移电压源117,该偏移电压源117与
差分放大器115的输入串联连接。偏移电压源117可产生与放大器115配合的偏移电压，即使负载电流发生变化，该偏移电压也使晶体管105两端的电压Vdrop恒定。偏移电压的量可以是50mV，或者是将晶体管105中的功率消耗保持在合理值的任何值。
[0026] 阈值检测电路可包括比较器119和阈值电压发生器121。阈值电压发生器121可产生一恒定电压，该恒定电压低于在晶体管105两端保持的恒定电压。结合阈值电压发生器
121，比较器119可检测晶体管105两端的电压的突然降低，并提供指示已越过当前阈值的输出123。
[0027] 在正常负载条件(例如，10A)下，比较器119的输出可以是较低的。当负载电流下降到10uA以下时，比较器119的输出可变高。因此，即使当正常负载电流远高于来自恒定电流发生器111的电流水平时，诸如高于10,000倍、100,000倍、1,000,000倍、甚至10,000,000倍，阈值检测电路也可以非常精确地感测到相对于来自恒定电流发生器111的电流水平的负载电流。
[0028] 阈值检测电路可以用在电源的负轨中，而不是如图1所示的正轨中。例如，这可以通过使用N
沟道MOSFET作为晶体管105来完成。
[0029] 在具有N沟道MOSFET的电源正轨中，可通过使用独立的
电源电压或电荷
泵替代使用阈值检测电路，该电源电压或
电荷泵偏置栅极
驱动器和电流源。
[0030] 阈值检测电路还可以用双极NPN或PNP晶体管构建。
[0031] 所讨论的组件、步骤、特征、对象、益处和优点仅是示例性的。它们中的每个或者与它们有关的讨论都不是旨在以任何方式限制保护范围。还考虑了许多其它的实施例。这些实施例包括具有更少、附加和/或不同的组件、步骤、特征、对象、益处和/或优点的实施例。这些实施例还包括组件和/或步骤被布置和/或排序不同的实施例。
[0032] 除非另有说明，在本
说明书中，包括所附权利要求中阐述的所有测量结果、数值、额定值、
位置、量级、尺寸和其它规格是大概的，而不是精确的。这些规格旨在具有与其涉及的功能和其所属领域惯用一致的合理范围。
[0033] 在本公开中所引用的所有论文、专利、专利申请和其它出版物通过引用并入本文。
[0034] 当在权利要求中使用词组“用于…的装置”，旨在并应被解释为包括已描述的相应结构和材料及其等同物。类似地，当在权利要求中使用词组“用于…的步骤”，旨在并应被解释为包括已描述的相应动作及其等同物。权利要求中没有这些词组表示该权利要求不旨在并且不应被解释为限于这些相应的结构、材料或动作，或其等同物。
[0035] 保护范围仅由现在所附的权利要求限定。除非具体含义已被阐述，否则该范围旨在并且应被解释为，按照本说明书和以后的检查历史来解释时与权利要求所使用语言的普通含义一致的宽泛，以便包含所有的结构和功能等同物。
[0036] 相关术语诸如“第一”和“第二”等可以仅用于将一个实体或动作与另一个实体或动作区分开，而不必要求或暗示它们之间的任何实际关系或顺序。当与本说明书或权利要求书中的元件的列表一起使用时，术语“包括”、“包含”或其任何其它变体旨在表明该列表不是排他的，并且可以包括其它元素。类似地，以“一(a)”或“一(an)”开始的元素在没有进一步约束的情况下，不排除存在相同类型的附加元素。
[0037] 没有权利要求旨在包含不符合专利法第101、102或103款的要求的主题，也不应以这种方式解释。因此，此类主题的任何非故意涵盖都被否认。除本段所述之外，没有任何陈述或示出的内容旨在或应被解释为产生对公众的任何组件、步骤、特征、对象、益处、优点或等同物的奉献，而不管其是否在权利要求中叙述。
[0038]
摘要被提供以帮助读者快速确定本技术公开的性质。提交它的理解是，它不用于解释或限定权利要求的范围或含义。此外，为了简化本公开，上述详细描述中的各种特征在各种实施例中被分组在一起。这种公开模式不应被解释为，要求保护的实施例需要比在每个权利要求中明确叙述的特征更多的特征。相反，如所附权利要求所反映的，本发明的主题在于减少单个公开实施例的所有特征。因此，所附权利要求被并入到详细说明中，每个权利要求自身作为单独要求保护的主题。
