CN101594236B - 一种以太网供电poe的实现方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

一种以太网供电POE的实现方法，包括：在受电设备PD侧，通过至少两个端口接收供电设备PSE提供的直流电源；对从所述至少两个端口进入的多路直流电源进行负载均衡处理；将经过负载均衡处理的直流电源输出给负载。本发明实施例还提供了一种POE控制装置及POE系统。由于在受电设备侧通过多端口接收直流电源，并对多路直流电源进行负载均衡处理，从而实现了POE的负载均衡及冗余备份功能，提高了系统运行的稳定性。

Description

一种以太网供电POE的实现方法、装置及系统

技术领域

本发明实施例涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种以太网供电POE的实现方法、装置及系统。

背景技术

POE(Power Over Ethernet，以太网供电)是在利用标准以太网线传送数据的同时，通过以太网线传送直流电源给受电设备的一种技术。目前定义了两种POE供电方式：一种是通过(1，2，；3，6)数据线对传输功率的方式，另一种是通过(4，5；7，8)空闲线对传输功率的方式。

POE技术正朝着高功率方向发展，为了满足高功率设备的用电需求，现有一种双端口供电的POE供电实现方案。如图1所示，在该技术方案中，适配电路(Adapter Circuitry)12通过以太网线50、52从PSE(Power SupplyEquipment，供电设备)11的18、20两个端口(Port)上接收电源功率，然后通过以太网线54给高功率受电设备供电(High Power Powered Device)14。其他端口22仍然采用传统的单端口供电方式通过以太网线(例如55a、55b)给标准受电设备(Standard Powered Device，例如16a、16b)供电。PSE由控制器(Controller)40、电源(Power Source)42及多个端口组成。其中，适配电路12的实现方式如图2所示，在第一个端口18的一根线上串联一个电阻72，运算放大器74测量串联电阻72两端的压降，当测量到有电流流过串联电阻72时，表示第一个端口已经在给受电设备供电，通过运算放大器74的输出控制MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化层-半导体-场效晶体管，简称金氧半场效晶体管)80打开，允许另一个端口20给受电设备供电。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在如下问题：

随着POE供电应用的不断发展，对电源的冗余备份功能需求增大。现有的POE供电实现方案中，单端口供电无法实现负载均衡及冗余备份的功能；即使采用双端口供电，由于两端口无法实现均流供电，也就无法实现冗余备份及负载均衡的功能。当供电端口发生故障时，无法实现冗余备份和负载均衡的功能，将导供电中断，影响受电设备的正常工作，降低系统运行的稳定性。

发明内容

本发明的实施例提供了一种以太网供电POE的实现方法、装置及系统，从而实现POE供电的冗余备份及负载均衡功能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种以太网供电POE的实现方法，包括：

在受电设备PD侧，通过至少两个端口接收供电设备PSE提供的直流电源；

对从所述至少两个端口进入的多路直流电源进行负载均衡处理；

将经过负载均衡处理的直流电源输出给负载。

一种POE控制装置，包括：

至少两个端口模块，用于与同等数量的PSE端口建立连接，接收来自PSE的直流电源；

与所述每个端口模块对应的负载均衡控制模块，用于对所述端口模块接收到的直流电源进行负载均衡处理；

电源输出模块，用于输出经过负载均衡处理的直流电源。

一种POE系统，包括供电设备和POE控制装置：

所述供电设备通过至少两个PSE端口输出直流电源；

所述POE控制装置通过与所述供电设备的PSE端口相同数量的端口接收直流电源，并对多路直流电源进行负载均衡处理。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例中，由于在受电设备侧通过多端口接收直流电源，并对多路直流电源进行负载均衡处理，从而实现了POE的负载均衡及冗余备份功能，提高了系统运行的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的一种POE供电的电路示意图；

图2为现有技术的一种POE供电实现方案中的适配电路示意图；

图3为本发明实施例一提供的电路结构示意图；

图4为本发明实施例一提供的处理过程示意图；

图5为本发明实施例二提供的电路结构示意图；

图6为本发明实施例二提供的处理过程示意图；

图7为本发明实施例提供的POE控制装置结构示意图；

图8为本发明实施例提供的POE系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的以太网供电POE的实现方法包括：在PD(PoweredDevice，受电设备)侧，通过至少两个端口接收供电设备PSE提供的直流电源；对从所述至少两个端口进入的多路直流电源进行负载均衡处理；将经过负载均衡处理的直流电源输出给负载。

其中，所述的端口数量与PSE侧输出直流电源的端口数量一致，所述端口可以是RJ45端口，也可以是其他自定义的以太网端口。

上述本发明实施例提供的技术方案中，由于在受电设备侧通过多端口接收直流电源，并对多路直流电源进行负载均衡处理，从而实现了POE的负载均衡及冗余备份功能，提高了系统运行的稳定性。

上述本发明实施例提供的技术方案中，对从所述至少两个端口进入的多路直流电源进行负载均衡处理具体包括：多路直流电源进行DC-DC(DirectCurrent-Direct Current，直流-直流)转换；然后通过负载均衡控制器对所述经过DC-DC转换后的多路直流电源进行电流检测处理，控制多路直流电源的电压值一致。

或者，对从所述至少两个端口进入的多路直流电源进行负载均衡处理具体包括：通过负载均衡控制器检测多路直流电源的电流，控制多路直流电源的电压值一致后，将所述电压值一致的直流电源进行DC-DC转换。其中，所述控制多路直流电源电压值一致包括：控制MOSFET或达林顿管或功率三极管的电压输出使得多路直流电源电压值一致。

下面将对本发明实施例在实际应用过程中的具体实现方式进行详细的说明。

实施例一

在本应用实施例一中，以双端口供电为例，对本发明实施例提供的POE实现方案进行详细描述。图3所示的实现本发明实施例一的电路结构示意图，其中，PSE侧采用两个RJ45接口供电，受电设备侧采用两个RJ45接口接收PSE侧的直流电源。当采用数据线对供电时，在PD侧，每一个接口对应的电路需设置支持POE的变压器(图3中未示出)；当采用空闲线对供电时，在PD侧不需要设置变压器，因此，具体电路结构中，为了支持两种供电方式，每个接口分别通过二极管桥连接到各自对应的PD控制器和DC-DC转换器，每个DC-DC转换器均与负载连接，构成供电电路。另外，两个负载均衡控制器分别与DC-DC转换器及负载连接，以便对DC-DC转换器输出的直流电源进行负载均衡控制。其中，负载均衡控制器的控制输出端经过线性调整电路与所述DC-DC转换器的Compensation(补偿)输入端相连，用于补偿由于线路、PD控制器、二极管桥、变压器等引起的电流不均衡。所述支持POE的变压器可以集成在PD侧的RJ45接口模块中，也可以设置在RJ45接口与二极管桥之间。需要说明的是，图3所示的电路结构示意图仅作为实现本发明实施例的一种举例而非限定，本发明实施例还可以通过其他电路结构实现，其本质在于在受电设备侧采用多端口接收直流电源，并对每一路直流电源进行负载均衡处理。

通过上述电路结构可实现POE的负载均衡及冗余备份，以图3所示的电路结构为例，其具体实现方式如图4所示，具体包括：

S401、PSE通过两个RJ45接口输出直流电源；

S402、PD通过两个RJ45接口接收来自PSE的直流电源；

S403、每一路直流电源分别经过二极管桥到达支路的PD控制器及DC-DC转换器，并分别通过DC-DC转换器进行转换后输出；

S404、负载均衡控制器检测DC-DC转换器输出的电流，并根据检测到的电流控制该路直流电源的电压值与另一路直流电源的电压值一致；

S405、将电压值一致的直流电源输出给负载。

本发明实施例一提供的技术方案中，通过负载均衡处理使得多端口供电系统中的PD侧的每个端口流经的直流电源实现的负载均衡，进而实现了POE的冗余备份功能，提高了系统运行的稳定性。

实施例二

在本应用实施例二中，以双端口供电为例，对本发明实施例提供的POE实现方案进行详细描述。图5所示的实现本发明实施例二的电路结构示意图，其中，PSE侧采用两个RJ45接口供电，受电设备侧采用两个RJ45接口接收PSE侧的直流电源，并通过二极管桥分别连接到各自对应的PD控制器及负载均衡控制器，PD控制器经过MOSFET或者达林顿管或者功率三极管连接到DC-DC转换器。其中，负载均衡控制器的控制输出端经过线性调整电路控制所述MOSFET或者达林顿管或者功率三极管工作在线性区间，用于补偿由于线路、PD控制器、二极管桥、变压器等引起的电流不均衡，使得该路直流电源的电压值与另外一路直流电源的电压值一致。所述支持POE的变压器可以集成在PD侧的RJ45接口模块中，也可以设置在RJ45接口与二极管桥之间。需要说明的是，图5所示的电路结构示意图仅作为实现本发明实施例的一种举例而非限定，本发明实施例还可以通过其他电路结构实现，其本质在于在受电设备侧采用多端口接收直流电源，并对每一路直流电源进行负载均衡处理。

通过上述电路结构可实现POE的负载均衡及冗余备份，以图5所示的电路结构为例，其具体实现方式如图6所示，具体包括：

S601、PSE通过两个RJ45接口输出直流电源；

S602、PD通过两个RJ45接口接收来自PSE的直流电源；

S603、每一路直流电源分别经过二极管桥到达支路的PD控制器及负载均衡控制器，并分别通过负载均衡控制器的控制输出端控制每路直流电源的负载均衡；

S604、直流电源经过负载均衡电路后，输出给DC-DC转换器；

S605、直流电源经过DC-DC转换器的转换处理后，输出给负载。

本发明实施例二提供的技术方案中，通过负载均衡处理使得多端口供电系统中的PD侧的每个端口流经的直流电源实现的负载均衡，进而实现了POE的冗余备份功能，提高了系统运行的稳定性。

实施例三

负载均衡控制器的实现方式有多种，本发明应用实施例以负载分担控制器芯片，如UC3907等为例，详细介绍通过负载分担控制器芯片实现负载均衡的实现方式：

负载分担控制器芯片由高输入阻抗电压放大器、地放大器、差分电流放大器和调整放大器等部件组成。其中，所述阻抗电压放大器是一个增益不变的缓冲器，并提供+0.25V偏移量，用来完成负Sense(电压检测负端)的检测，地放大器输出结果加上一个约1.75V的偏移量形成地带隙参考电压。

所述负载分担控制器芯片的电路连接关系及工作过程如下：

调整放大器的负输入端与差分放大器连接，调整放大器的正输入端与共享总线连接，调整放大器比较差分放大器检测到的RJ45接口的电流与共享总线上的其他负载分担控制器检测到的电流；调整放大器的输出端与电压放大器的正输入端连接，将比较结果与带隙参考电压相加后提供给电压放大器的正输入端；电压放大器的负输入端与正Sense端连接，电压放大器比较差分输入，并将产生的误差电压输出，经过驱动及线性调整电路，调整直流电源，实现负载均衡。

本发明实施例提供的技术方案中，较之现有技术，由于在受电设备侧通过多端口接收直流电源，并对多路直流电源进行负载均衡处理，从而实现了POE的负载均衡及冗余备份功能，提高了系统运行的稳定性。尤其较之现有的双端口供电的POE实现方案，避免了由于线路不平衡导致PSE过流等故障的发生。且本发明实施例提供的技术方案中，由于不需要将多端口经过适配电路合成到四线对上，充分利用了多端口的信号传输能力。

实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明实施例还提供了一种POE控制装置，其结构如图7所示，具体实现结构包括：

至少两个端口模块711～71n，用于与同等数量的PSE端口连接，接收来自PSE的直流电源；与所述每个端口模块对应的负载均衡控制模块721～72n，用于对所述端口模块接收到的直流电源进行负载均衡处理；电源输出模块730，用于输出经过负载均衡处理的直流电源。其中，所述端口模块可以是RJ45端口，也可以是其他自定义的以太网端口。

上述本发明实施例提供的装置还包括：与每个端口模块对应的DC-DC转换模块741～74n，分别与对应的端口模块、电源输出模块及负载均衡控制模块连接，用于将直流电源进行DC-DC转换；所述负载均衡控制模块具体用于对经过DC-DC转换后的直流电源进行电流检测处理，控制所述直流电源的电压值与其他端口输入的直流电源电压值一致。

或者，本发明实施例提供的装置还包括DC-DC转换模块740，与端口模块、负载均衡控制模块及电源输出模块730连接，用于将经过负载均衡处理的直流电源进行DC-DC转换后，发送给电源输出模块430；所述负载均衡控制模块具体用于检测直流电源的电流，控制所述直流电源的电压值与其他端口输入的直流电源电压值一致。

当采用数据线对供电时，每一个端口模块对应的电路需设置支持POE的变压器；当采用空闲线对供电时，不需要设置变压器，因此，为了支持两种供电方式，上述本发明实施例提供的装置还包括与每个端口模块对应的二极管桥模块751～75n和PD控制器761～76n：所述PD控制器通过二极管桥与对应的端口模块连接，用于将对应的直流电源进行处理后输出给下一级模块。

所述负载均衡控制模块还可以设置在DC-DC转换模块之前，则本发明实施例提供的装置中，所述的PD控制器与DC-DC转换模块通过MOSFET或达林顿管或功率三极管连接，所述负载均衡控制模块具体用于控制MOSFET或达林顿管或功率三极管使得直流电源的电压值与其他端口输入的直流电源电压值一致，所述MOSFET或达林顿管或功率三极管与DC-DC转换模块连接，具体是，负载均衡控制模块的控制输出端经过线性调整电路控制所述MOSFET或者达林顿管或者功率三极管工作在线性区间，用于补偿由于线路、PD控制器、二极管桥、变压器等引起的电流不均衡。

本发明实施例还提供一种POE系统，其结构如图8所示，具体实现结构包括供电设备801、POE控制装置802：所述供电设备801通过至少两个PSE端口输出直流电源；所述POE控制装置802通过与所述供电设备801的PSE端口相同数量的端口接收直流电源，并对多路直流电源进行负载均衡处理，以便将经过负载均衡处理后的直流电源输出给负载。

上述本发明实施例提供的系统中，所述POE控制装置802构成受电设备或适配器，即所述POE控制装置802为POE系统中独立的设备；或者，所述POE控制装置802加载在所述受电设备上，例如，以电源砖的形式加载在受电设备上；或者，所述POE控制装置802作为芯片集成在受电设备中，即对现有的受电设备进行改进，提供一种具备负载分担及冗余备份功能的受电设备。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种POE控制装置，其特征在于，包括：

至少两个端口模块，用于与同等数量的PSE端口建立连接，接收来自PSE的直流电源；

与所述每个端口模块对应的负载均衡控制模块，用于对所述端口模块接收到的直流电源进行负载均衡处理；

电源输出模块，用于输出经过负载均衡处理的直流电源；

该装置还包括：

与每个端口模块对应的直流-直流DC-DC转换模块，与对应的端口模块、电源输出模块及负载均衡控制模块连接，用于对直流电源进行DC-DC转换；所述负载均衡控制模块具体用于对经过DC-DC转换后的直流电源进行电流检测处理，控制所述直流电源的电压值与其他端口输入的直流电源电压值一致；

或者，该装置还包括：

与每个端口模块对应的直流-直流DC-DC转换模块，所述DC-DC转换模块，与端口模块、负载均衡控制模块及电源输出模块连接，用于将经过负载均衡处理的直流电源进行DC-DC转换后，发送给电源输出模块；此时，所述负载均衡控制模块具体用于检测直流电源的电流，控制所述直流电源的电压值与其他端口输入的直流电源电压值一致。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述负载均衡控制模块具体用于控制MOSFET或达林顿管或功率三极管使得直流电源的电压值与其他端口输入的直流电源电压值一致，所述MOSFET或达林顿管或功率三极管与DC-DC转换模块连接。

3.一种POE系统，其特征在于，包括供电设备和如权利要求1所述的POE控制装置：

所述供电设备通过至少两个PSE端口输出直流电源；

所述POE控制装置通过与所述供电设备的PSE端口相同数量的端口接收直流电源，并对多路直流电源进行负载均衡处理。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：

所述POE控制装置构成受电设备或适配器；

或者，

所述POE控制装置加载在所述受电设备上；

或者，

所述POE控制装置作为芯片集成在受电设备中。

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