CN101860443B - 一种poe负载检测的方法及供电端设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种POE负载检测的方法及供电端设备,该方法包括:供电端设备PSE在POE控制电路的输出端输出第一指定电压值,检测POE供电线对之间无负载时的等效附加电阻;在POE控制电路的输出端输出第二指定电压值,检测得到POE供电线对之间的第一电阻,将该第一电阻作为所述等效附加电阻和负载电阻的并联等效电阻;根据检测到的第一电阻和所述等效附加电阻得到负载电阻的电阻值,确定所述负载电阻值是否符合预设判定条件,如果符合,则确定外接的受电端设备PD有效。应用本发明提供的方法和装置能够检测等效附加电阻,从而减小对外接PD有效性的误判。
Description
技术领域
本发明涉及网络技术领域,尤其涉及一种以太网供电过程中,POE负载检测的方法及供电端设备。
背景技术
以太网供电(Power Over Ethernet,简称POE)指的是在现有的以太网布线基础架构不做改动的情况下,为一些基于以太网的终端(如IP电话机、无线局域网接入点、网络摄像机等)传输数据信号的同时,还能为此类设备提供直流供电的技术。一个完整的POE系统包括供电端设备(PSE,Power SourcingEquipment)和受电端设备(PD,Power Device)两部分。
供电端设备(Power Sourcing Equipment,PSE)用于为以太网客户端设备供电,负责将直流电源注入以太网线,同时也对整个POE以太网供电过程进行管理。
受电端设备(Power Device,PD)是接受供电的PSE负载,即POE系统的客户端设备,如IP电话、网络摄像机、无线局域网接入点及掌上电脑等许多其他以太网设备。
如图1所示,现有技术中POE以太网供电工作过程的具体流程为:
步骤101、PSE设备在端口输出很小的电压,检测线缆终端是否连接有标准的受电端设备PD,如果有,则转入步骤102。
步骤102、对PD端设备归类:当检测到受电端设备PD之后,PSE设备可能会为PD设备进行归类,并且评估此PD设备所需的功率损耗。
步骤103、开始供电:在一个可配置时间(一般小于15μs)的启动期内,PSE设备开始从低电压向PD设备供电,直至提供48V的直流电源。
步骤104、供电:为PD设备提供稳定可靠的48V直流电,满足PD设备规定的功率消耗。
步骤105、断电:若PD设备从网络上断开时,PSE就会快速地(一般在300~400ms之内)停止为PD设备供电,并重复检测过程以检测线缆的终端是否连接PD设备。
在上述步骤101中,PSE在加电之前的检测阶段中,首先用2.8V~10V的探测电压侦测是否有PD接入,具体实施包括:
将2.8V~10V之间的两个电压(间隔在1V或以上,如:用3V和5V两个电压)送到网络链路,检测链路中的电流值,然后根据得到的两个不同的电流值运算得到网络链路外接PD的电阻值(计算电阻值所应用的公式为:ΔV/ΔI)。为了便于PSE识别,标准对于PD在侦测过程中的表现(特征)作了规定,如表1所列。
参数 | 有效的PD检测特征 | 无效的PD检测特征 |
特征电阻(ΔV/ΔI) | 19KΩ<RPD<26.5KΩ | RPD<15KΩ或RPD>33KΩ |
输入电容 | CPD<0.12μF | CPD>10μF |
表1
这种检测过程,PSE用一个有限功率的测试源来检查特征电阻,可以避免将48V电源直接加给非兼容POE的网络设备,对其造成危害。
但是,由于一些异常因素,在PSE端,POE供电信号的正端和负端之间,有时会出现一定的导电能力。如以下两种情况:
1.当网络设备遭受雷击浪涌冲击时,在非POE供电线对上出现的浪涌电压,可能击穿中心抽头隔离用的电容,图2是网络隔离变压器的典型应用电路及浪涌冲击损坏示意图,图中的中心抽头隔离用的电容C1和C2可能被击穿。
当C1和C2被击穿后,POE供电线对的正极和负极之间有一个等效的导通电阻(为了方便描述本文中命名为RE,该RE电阻的电阻值通常为千欧以上)。该导通电阻不影响设备正常工作,耗电通常在mA以下。但是在POE检测的过程中,这个电阻与有效的PD特征电阻并联(RE//RPD),PSE检测到的特征电阻变小,常会使PSE端判断为PD负载无效,因而无法对设备供电。
2.网络设备使用较长时间之后,在RJ45或网络隔变的引脚之间可能沾上杂物,这些杂物也可能存在一定的等效导通电阻RE。在检测PD负载时,该导通电阻与PD特征电阻并联(如图3所示)。同第一种情况相同,电路中出现一个不影响正常工作的导通电阻,使得POE设备无法供电。
发明内容
本发明提供一种POE负载检测的方法及供电端设备,用于当POE设备在使用过程中,出现与有效PD特征电阻并联的等效并联电阻时,避免对PD负载有效性的误判。
一种POE负载检测的方法,该负载检测的方法包括:
供电端设备PSE在POE控制电路的输出端输出第一指定电压值,检测POE供电线对之间无负载时的等效附加电阻;
在POE控制电路的输出端输出第二指定电压值,检测得到POE供电线对之间的第一电阻,将该第一电阻作为所述等效附加电阻和负载电阻的并联等效电阻;
根据检测到的第一电阻和所述等效附加电阻得到负载电阻的电阻值,确定所述负载电阻值是否符合预设判定条件,如果符合,则确定外接的受电端设备PD有效。
根据上述方法本发明实施例还提供一种供电端设备PSE,包括:
等效电阻检测装置,用于在POE控制电路的输出端输出第一指定电压值,检测POE供电线对之间无负载时的等效附加电阻;
负载电阻检测装置,用于在POE控制电路的输出端输出第二指定电压值,检测得到POE供电线对之间的第一电阻,将该第一电阻作为所述等效附加电阻和负载电阻的并联等效电阻,根据检测到的第一电阻和所述等效附加电阻得到负载电阻的电阻值;
受电设备检测装置,用于确定所述负载电阻值是否符合预设判定条件,如果符合,则确定外接的受电端设备PD有效。
另外,本发明实施例还提供一种受电端设备POE负载检测的系统,该系统包括所述的供电端设备PSE。
应用本发明实施例提供的方法和供电端设备,本发明在现行POE标准的基础上,针对POE负载检测过程,增加了等效附加并联电阻的检测,使得POE设备出现不影响工作的等效并联电阻时,仍然可以正常供电,同时保持与现有标准设备的兼容。
附图说明
图1为现有技术中POE以太网供电工作过程流程图;
图2为网络隔离变压器的典型应用电路及浪涌冲击损坏示意图;
图3为等效附加电阻与PD特征电阻的并联示意图;
图4为本发明实施例一种POE负载检测的方法的流程图;
图5为本发明实施例(二)一种POE负载检测的方法的流程图;
图6为本发明实施例的方法具体应用实例的流程图;
图7为检测等效附加电阻的示意图;
图8为本发明实施例一种供电端设备PSE的结构示意图;
图9为本发明实施例负载电阻检测装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种POE负载检测的方法,该负载检测的方法包括:供电端设备PSE在POE控制电路的输出端输出第一指定电压值,检测POE供电线对之间无负载时的等效附加电阻;在POE控制电路的输出端输出第二指定电压值,检测得到POE供电线对之间的第一电阻,将该第一电阻作为所述等效附加电阻和负载电阻的并联等效电阻;根据检测到的第一电阻和所述等效附加电阻得到负载电阻的电阻值,确定所述负载电阻值是否符合预设判定条件,如果符合,则确定外接的受电端设备PD有效。
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。
如图4所示,本发明实施例(一)一种POE负载检测的方法,本发明在现行POE标准的基础上,针对POE负载检测过程,增加了对附加并联电阻的检测,使得POE设备出现不影响工作的等效并联电阻时,仍然可以正常供电,同时保持与现有标准设备的兼容。该方法具体包括步骤:
步骤401,供电端设备PSE在POE控制电路的输出端输出第一指定电压值,检测在受电端设备POE供电线对之间的等效附加电阻(RE),第一指定电压值一般选择0-0.5V之间的一个值;
出现等效电阻的情况包括以下两种:
A.当网络设备遭受雷击浪涌冲击时,在非POE供电线对上出现的浪涌电压,可能击穿中心抽头隔离用的电容(C1和C2)。当C1和C2被击穿后,POE供电线对的正极和负极之间有一个等效附加电阻RE。
B.网络设备使用较长时间之后,在RJ45或网络隔离变压器的引脚之间可能沾上杂物,这些杂物也可能存在一定的等效附加电阻RE。在检测PD负载时,该等效附加电阻RE与PD特征电阻并联。
步骤402,在POE控制电路的输出端输出第二指定电压值,检测得到POE供电线对之间的第一电阻R,将该第一电阻R作为所述等效附加电阻RE和负载电阻RPD的并联等效电阻,即R=RE//RPD;
其中在输出所述第二指定电压值时候,分别输出第一电压值(V1)和第二电压值(V2),并且该第一电压值(V1)和第二电压值(V2)不相等;
则检测得到POE供电线对之间的电阻值包括:
确定第一电压值(V1)对应的第一电流值(i1)和第二电压值(V2)对应的第二电流值(i2),并得到第一电压值与第二电压值的电压差值(ΔV=V1-V2),第一电流值和第二电流值的电流差值(Δi=i1-i2);所述POE供电线对之间的电阻值(R)为所述电压差值与电流差值的比值(R=ΔV/Δi)。
步骤403,根据检测到的第一电阻(R)和所述等效附加电阻(RE)得到负载电阻(RPD)的电阻值,确定所述负载电阻值是否符合预设判定条件,如果符合,则确定外接的受电端设备PD有效,其中,所述预设判定条件包括负载电阻的范围值。
因为输出第一电压和第二电压后在POE供电线对之间检测到的电阻值(R)为等效附加电阻(RE)和负载电阻(RPD)的并联等效电阻值,所以计算负载电阻(RPD)的公式为:
RPD=(RE*R)/(RE-R)
为了避免等效附加电阻RE造成的误判,则在判定外接的受电端设备PD是否有效时,所述预设判定条件还包括等效附加电阻RE的范围值。
在正常的应用环境中所述等效附加电阻RE和负载电阻的范围值可以设定为(RE≥10KΩ&&19KΩ<RPD<26.5KΩ)。
实施例二,因为在一定的时间内等效附加电阻RE的变化不会太大,所以本发明还提供另外一种实现方案,还可以包括步骤如图5所示:
步骤501,供电端设备PSE在POE控制电路的输出端输出第一指定电压值,检测在受电端设备POE供电线对之间的等效附加电阻(RE),并保存该等效附加电阻的电阻值。其中,第一指定电压值一般选择0-0.5V之间的一个值。
由于绝大多数的PD设备在以太网供电端需要一个桥式整流电路,如图3中右侧的PD电路所示,用以满足可以同时接受百兆网络数据线对(1/2、3/6)和百兆网络空闲线对(4/5、7/8)供电。而桥式整流电路需要的导通电压一般都大于0.5V,因此当PSE端输出一个小于0.5V的检测电压时,整流二极管不会导通,PD端不会产生导通电流,等效为图7的电路。此时检测到的电阻只有POE供电线对之间的等效附加电阻。
步骤502,在POE控制电路的输出端输出第二指定电压值,检测得到POE供电线对之间的第一电阻R,该第一电阻为所述等效附加电阻RE和负载电阻RPD的并联等效电阻,即R=RE//RPD;
其中在输出所述第二指定电压值时候,分别输出第一电压值(V1)和第二电压值(V2),并且该第一电压值(V1)和第二电压值(V2)间隔特定幅值;
步骤503,根据检测到的第一电阻(R)和所述等效附加电阻(RE)得到负载电阻(RPD)的电阻值,确定所述负载电阻值是否符合预设判定条件,如果符合,则确定外接的受电端设备PD有效,并转入步骤504,否则转入步骤505。
其中,所述预设判定条件包括负载电阻的范围值。所述等效附加电阻RE和负载电阻的范围值可以设定为(RE≥10KΩ&&19KΩ<RPD<26.5KΩ)。
步骤504,对所述受电端设备PD供电,若PD设备从网络上断开时,PSE停止为PD设备供电,并转入步骤505。
步骤505,判断当前时间与上次检测等效附加电阻(RE)的时间间隔是否大于预设时间间隔,如果是则转入步骤501;否则转入步骤502。
如图6所示,根据本发明实施例(一)的方法在具体的应用实例中包括:
步骤601,PSE设备在POE控制电路的输出端输一个小于0.5V的较低电压值,检测在POE供电线对之间的等效附加电阻RE。
由于绝大多数的PD设备在以太网供电端需要一个桥式整流电路,如图3中右侧的PD电路所示,用以满足可以同时接受百兆网络数据线对(1/2、3/6)和百兆网络空闲线对(4/5、7/8)供电。而桥式整流电路需要的导通电压一般都大于0.5V,因此当PSE端输出一个小于0.5V的检测电压时,整流二极管不会导通,PD端不会产生导通电流,等效为图7的电路。此时检测到的电阻只有POE供电线对之间的等效附加电阻。
步骤602,PSE进行现行标准规定的检测过程:将2.8V~10V之间的两个电压-第一电压和第二电压送到POE控制电路的输出端,然后得到两个电压在网络链路上产生的两个不同电流值-第一电流值和第二电流值,根据电压差和电流差得到网络链路上的电阻值R=(第一电压-第二电压)/(第一电流-第二电流)。
本发明实施例中,所述第一电压和第二电压可以选择间隔在1V或以上,如3V和5V两个电压,可根据实际而变。
步骤603,PSE端运算RPD:根据R=RE//RPD,算出RPD。如果RPD和RE满足条件(RE≥10KΩ&&19KΩ<RPD<26.5KΩ),则判断为PD有效。
如图8所示,本发明实施例还提供一种供电端设备PSE,包括等效电阻检测装置801、负载电阻检测装置802和受电设备检测装置803:
等效电阻检测装置801,用于在POE控制电路的输出端输出第一指定电压值,检测POE供电线对之间无负载时的等效附加电阻;
其中,所述指定电压值为0伏和0.5伏之间的任一值。
负载电阻检测装置802,用于在POE控制电路的输出端输出第二指定电压值,检测得到POE供电线对之间的第一电阻,将该第一电阻作为所述等效附加电阻和负载电阻的并联等效电阻,根据检测到的第一电阻和所述等效附加电阻得到负载电阻的电阻值;
如图9所示,该负载电阻检测装置802包括:
第一电阻检测单元901,用于当所述第二指定电压值包括第一电压值和第二电压值,分别输出第一电压值和第二电压值,并得到对应的第一电流值和第二电流值;根据第一电压值与第二电压值的电压差值和第一电流值和第二电流值的电流差值,得到POE供电线对之间的第一电阻;
负载电阻确定单元902,用于将该第一电阻作为所述等效附加电阻和负载电阻的并联等效电阻,根据检测到的第一电阻和所述等效附加电阻得到负载电阻的电阻值。
受电设备检测装置803,用于确定所述负载电阻值是否符合预设判定条件,如果符合,则确定外接的受电端设备PD有效。
其中,为了避免等效附加电阻对PD检测的影响,所述预设判定条件还包括等效附加电阻的取值范围,则所述负载电阻检测装置802还用于确定所述等效附加电阻电阻值是否符合等效附加电阻的取值范围。
另外,本发明实施例还提供一种受电端设备POE负载检测的系统,包括如图8所述的供电端设备。
本发明在现行POE标准的基础上,针对POE负载检测过程,增加了等效附加并联电阻的检测,使得POE设备出现不影响工作的等效并联电阻时,仍然可以正常供电。另外本发明实施例中增加了一个检测等效附加电阻的过程,对PD端来说无法察觉,因此本发明的修改完全兼容现有标准的设备。
本发明所述的装置并不限于具体实施方式中所述的实施例,本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其它的实施方式,同样属于本发明的技术创新范围。显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种以太网供电POE负载检测的方法,其特征在于,该方法包括:
供电端设备PSE在POE控制电路的输出端输出第一指定电压值,检测POE供电线对之间无负载时的等效附加电阻;
在POE控制电路的输出端输出第二指定电压值,检测得到POE供电线对之间的第一电阻,将该第一电阻作为所述等效附加电阻和负载电阻的并联等效电阻;
根据检测到的第一电阻和所述等效附加电阻得到负载电阻的电阻值,确定所述负载电阻值是否符合预设判定条件,如果符合,则确定外接的受电端设备PD有效。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述预设判定条件包括负载电阻的取值范围。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在确定所述负载电阻值是否符合预设判定条件之后,进一步还包括:确定所述等效附加电阻的电阻值是否符合等效附加电阻的取值范围。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一指定电压值为0伏至0.5伏之间的任一值。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第二指定电压值包括第一电压值和第二电压值,则所述在POE控制电路的输出端输出第二指定电压值,检测得到POE供电线对之间的第一电阻包括:
输出第一电压值,并得到对应的第一电流值;
输出第二电压值,并得到对应的第二电流值;
根据第一电压值与第二电压值的电压差值和第一电流值和第二电流值的电流差值,得到POE供电线对之间的第一电阻。
6.一种供电端设备PSE,其特征在于,包括:
等效电阻检测装置,用于在以太网供电POE控制电路的输出端输出第一指定电压值,检测POE供电线对之间无负载时的等效附加电阻;
负载电阻检测装置,用于在POE控制电路的输出端输出第二指定电压值,检测得到POE供电线对之间的第一电阻,将该第一电阻作为所述等效附加电阻和负载电阻的并联等效电阻,根据检测到的第一电阻和所述等效附加电阻得到负载电阻的电阻值;
受电设备检测装置,用于确定所述负载电阻值是否符合预设判定条件,如果符合,则确定外接的受电端设备PD有效。
7.如权利要求6所述的供电端设备,其特征在于,所述等效电阻检测装置的第一指定电压值为0伏至0.5伏之间的任一值。
8.如权利要求6所述的供电端设备,其特征在于,所述受电设备检测装置还用于确定所述等效附加电阻的电阻值是否符合等效附加电阻的取值范围。
9.如权利要求7所述的供电端设备,其特征在于,所述负载电阻检测装置包括:
第一电阻检测单元,用于当所述第二指定电压值包括第一电压值和第二电压值,分别输出第一电压值和第二电压值,并得到对应的第一电流值和第二电流值;根据第一电压值与第二电压值的电压差值和第一电流值和第二电流值的电流差值,得到POE供电线对之间的第一电阻;
负载电阻确定单元,用于将该第一电阻作为所述等效附加电阻和负载电阻的并联等效电阻,根据检测到的第一电阻和所述等效附加电阻得到负载电阻的电阻值。
10.一种受电端设备以太网供电POE负载检测的系统,其特征在于,包括权利要求6-9任一权利要求所述的供电端设备。
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