CN103259325A - 一种供电装置及供电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种供电装置及供电方法，在上述供电装置中，交直流转换单元，其输入端与第一输入接口单元相连接，用于将通过第一输入接口单元输入的交流电压转换为第一直流电压并输出；PoE受电单元，其输入端与第二输入接口单元相连接，用于将通过第二输入接口单元输入的第二直流电压转换为第一直流电压并输出；电源切换单元，分别与交直流转换单元的输出端和PoE受电单元的输出端相连接，用于在交直流转换单元与PoE受电单元之间进行切换；第一输出接口单元，与电源切换单元的输出端相连接，用于将第一直流电压输出至受电装置。根据本发明提供的技术方案，达到了满足不同场景下交流电源供电或者以太网供电的需求，使用方便的效果。

Description

一种供电装置及供电方法

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种供电装置及供电方法。

背景技术

随着通信技术的不断进步，通信系统为人们提供了越来越丰富的服务。与此同时，随着通信设备朝向多样化的趋势发展，通信系统既采用集群处理，又强调分布式应用，对电源的需求也呈现多样化。对于移动通信系统而言，通信设备正朝着小型化的方向发展，基站、微基站、微微基站、无线相容认证(Wireless Fidelity，简称为WiFi)都要求通信设备的体积尽可能小，耗电量尽可能低，对电源的需求尽可能统一，从而减小对环境的依赖，降低运营成本。

微微基站(PICO)是一种新型的、针对企业级室内覆盖应用的基站，适用于用户密度高、城市热点地区，如：企业楼宇以及校园等室内场所，同时还包括机场、餐厅、车站、会堂等公共场所。而家庭基站(FEMTO)则主要适于家庭型应用。这些通信设备使用场景的差异性较大，能够提供的电源种类也各不相同，其中，包括：市电(即交流电)、有源以太网(PoE)供电。对于不同国家和地区，交流供电还有220V供电和110V供电的差别。

相关技术中，为了能够简单的适配这些不同场景的供电情况，通常采取的手段是给基站配备一个交直流转换适配器，然后在PICO上增加兼容PoE电源输入，以满足不同场景下的应用，或者再另外开发一个受电设备(PD)，由PD进行转换并向微微基站供电。但是，上述方案却与微微基站对体积和外观的严格要求相违背，尤其是针对家庭适用的FEMTO而言，具有明显缺陷，例如：在相关技术中，提供了一种以太网受电设备和以太网供电系统，当该以太网受电设备接收到该以太网供电设备供给的电源时，可将该电源供给与其连接的其它以太网受电设备，利用该设备可以解决PICO或FEMTO的PoE供电问题，但是，目前，PoE的使用范围较为局限，正处于起步阶段，尤其是在家用场景下，交流电的获取更方便，因此，上述设备还需要另外配备交流供电设备。如果将以太网供电设备和交流供电设备均设置在PICO或FEMTO的内部，还需要配备兼容这两种电源的输入，而且上述两种电源的接入方式还不尽相同，况且PD部分的硬件电路体积较大，不利于FEMTO的整体设计。此外，把PD增设在FEMTO的内部，POE供电的使用率并不高，使得现有的微微基站不仅无法实现体积小、外形美观的需求，同时又增加了通信设备的开发成本。

综上所述，相关技术中，还缺少一种单独的以太网供电，并且集成了交直流转换适配器的供电装置，无法适应不同电源供电，缺乏灵活性。

发明内容

本发明提供了一种供电装置及供电方法，以至少解决相关技术中缺少一种单独的以太网供电，并且集成了交直流转换适配器的供电装置，无法适应不同电源供电，缺乏灵活性的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种供电装置。

根据本发明的供电装置包括：第一输入接口单元，与交流供电电源相连接；第二输入接口单元，与有源以太网(PoE)供电电源相连接；交直流转换单元，其输入端与第一输入接口单元相连接，用于将通过第一输入接口单元输入的交流电压转换为第一直流电压并输出；PoE受电单元，其输入端与第二输入接口单元相连接，用于将通过第二输入接口单元输入的第二直流电压转换为第一直流电压并输出；电源切换单元，分别与交直流转换单元的输出端和PoE受电单元的输出端相连接，用于在交直流转换单元与PoE受电单元之间进行切换；第一输出接口单元，与电源切换单元的输出端相连接，用于将第一直流电压输出至受电装置。

优选地，上述装置还包括：以太网转接单元，与第二输入接口单元相连接，用于将通过第二输入接口单元输入的以太网业务数据进行传输；第二输出接口单元，与以太网转接单元相连接，用于将以太网转接单元传输的以太网业务数据输出。

优选地，上述第二输出接口单元包括：RJ45以太网接口。

优选地，上述装置还包括：第一电源检测指示单元，其一端连接在交直流转换单元的输出端上，其另一端连接在电源切换单元的输出端上，用于对交直流转换单元的输出进行检测，并在出现故障时进行指示。

优选地，上述装置还包括：第二电源检测指示单元，其一端连接在PoE受电单元的输出端上，其另一端连接在电源切换单元的输出端上，用于对PoE受电单元的输出进行检测，并在出现故障时进行指示。

优选地，上述交直流转换单元包括：整流电路，用于将交流电压整流成单向直流电压；第一滤波电路，用于对整流后的单向直流电压进行滤波处理；第一稳压输出电路，用于对滤波后的单向直流电压进行稳压处理，获得第一直流电压并输出。

优选地，上述PoE受电单元包括：电压转换电路，用于将第二直流电压转换为预定直流电压；第二滤波电路，用于对转换后的预定直流电压进行滤波处理；第二稳压输出电路，用于对滤波后的预定直流电压进行稳压处理，获得第一直流电压并输出。

优选地，上述第一输出接口单元包括：标准直流电源DC输出电源插头。

根据本发明的另一方面，提供了一种供电方法。

根据本发明的供电方法包括：电源切换单元响应于电压输入信号，切换至与电压输入信号对应的单元，其中，该单元为以下之一：交直流转换单元、有源以太网PoE受电单元；将与电压输入信号对应的单元输出的第一直流电压输出至受电装置。

优选地，将与电压输入信号对应的单元输出的第一直流电压输出至受电装置时，还包括：对与电压输入信号对应的单元的输出进行检测，并在出现故障时进行指示。

通过本发明，采用将交直流转换适配器与以太网供电转换设备合二为一，并且根据供电电源的变化在不同供电方式之间进行切换，解决了相关技术中缺少一种单独的以太网供电，并且集成了交直流转换适配器的供电装置，无法适应不同电源供电，缺乏灵活性的问题，进而达到了满足不同场景下交流电源供电或者以太网供电的需求，使用方便的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的供电装置的结构框图；

图2是根据本发明优选实施例的供电装置的结构框图；

图3是根据本发明优选实施例的供电装置内部电路的示意图；

图4是根据本发明优选实施例的供电系统的示意图；

图5是根据本发明实施例的使用供电装置的供电方法的流程图；以及

图6是根据本发明优选实施例的供电装置的电源切换和检测指示的流程图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1是根据本发明实施例的供电装置的结构框图。如图1所示，该供电装置主要包括：第一输入接口单元10，与交流供电电源相连接；第二输入接口单元20，与有源以太网PoE供电电源相连接；交直流转换单元30，其输入端与第一输入接口单元相连接，用于将通过第一输入接口单元输入的交流电压转换为第一直流电压并输出；PoE受电单元40，其输入端与第二输入接口单元相连接，用于将通过第二输入接口单元输入的第二直流电压转换为第一直流电压并输出；电源切换单元50，分别与交直流转换单元的输出端和PoE受电单元的输出端相连接，用于在交直流转换单元与PoE受电单元之间进行切换；第一输出接口单元60，与电源切换单元的输出端相连接，用于将第一直流电压输出至受电装置。

相关技术中，通常给基站配备一个交直流转换适配器，以完成交流电压与直流电压之间的转换；另外，在通信设备中集成以太网供电转换设备，以完成以太网供电的转换。然而，却没有一台将交直流转换适配器和太网供电转换设备合二为一的供电装置，因而造成在不同电源供电的场景下，需要在受电装置外部或者内部同时安装上述两种电压转换器，不仅增加了硬件成本，而且在受电设备内部安装上述两种电压转换器时，还会增加受电装置自身的体积，从而与微微基站小型化的要求相违背。采用图1所示的供电装置，将交直流转换适配器和太网供电转换设备合二为一，并且针对不同供电电源的输入电压，进行自动切换，从而满足不同电源供电的场景下均可以为受电装置进行供电的需求，使用灵活，同时还没有增加基站设备的体积，不会影响基站设备的外观。

在优选实施例中，上述第一输出接口单元可以包括但不限于：DC输出电源插头，以保证接口通用性。

在优选实施例中，第一输入接口单元和第二输入接口单元负责提供输入接口，对输入信号和电源做接口防护处理后，分别输出到交直流转换单元和PoE受电单元，其中，交流输入连接交流电源线，PoE输入则连接网线。

需要说明的是，上述供电装置不仅适用于背景技术中提到的微微基站，也同样适用于低功耗网络设备和企业或家庭应用的类似低功耗电器设备，如：WIFI、家庭小型电器等，可以根据使用场景的电源配备情况在交直流转换方式和以太网供电转换方式之间进行切换。

在优选实施例中，当微微基站在有交流电源的场景使用时，可以使用上述装置的交直流适配功能，以提供低压直流电源输出；当微微基站使用的环境提供PoE供电时，可直接使用上述装置的PoE转换功能，将供电设备(PSE)发送的电压信号转换为直流电压，以提供低压直流输出。

优选地，如图2所示，上述装置还可以包括：以太网转接单元70，与第二输入接口单元相连接，用于将通过第二输入接口单元输入的以太网业务数据进行传输；第二输出接口单元80，与以太网转接单元相连接，用于将以太网转接单元传输的以太网业务数据输出。

在优选实施例中，以太网转接单元直接与第二输入单元和第二输出单元向连接，并且与交直流转换单元和PoE受电单元并联，以实现以太网信号的防护，同时，还为PICO的传输以太网业务数据提供连接。

在优选实施例中，上述第二输出接口单元可以包括但不限于：RJ45以太网接口。

优选地，如图2所示，上述装置还可以包括：第一电源检测指示单元90，其一端连接在交直流转换单元的输出端上，其另一端连接在电源切换单元的输出端上，用于对交直流转换单元的输出进行检测，并在出现故障时进行指示。

优选地，如图2所示，上述装置还可以包括：第二电源检测指示单元92，其一端连接在PoE受电单元的输出端上，其另一端连接在电源切换单元的输出端上，用于对PoE受电单元的输出进行检测，并在出现故障时进行指示。

在优选实施例中，上述第一电源检测指示单元和第二电源检测指示单元分别对交直流转换单元和PoE受电单元输出的电压和电流做检测控制，实现供电装置的过流和短路保护，并以指示灯的方式对电源状态进行指示。

优选地，图3是根据本发明优选实施例的供电装置内部电路的示意图。如图3所示，上述交直流转换单元可以进一步包括：整流电路，用于将交流电压整流成单向直流电压；第一滤波电路，用于对整流后的单向直流电压进行滤波处理；第一稳压输出电路，用于对滤波后的单向直流电压进行稳压处理，获得第一直流电压并输出。

在优选实施例中，首先，交流输入电路接通220V交流供电电源，这部分电路实现接口及保护功能，其接口使用标准的三相电源接口，并且接入保险丝，该保险丝可用于后续进行的短路保护，在经过防雷滤波后接入变压器，采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。其次，降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电压，其中，该整流电路可以由二极管组成。然后，经过整流之后的直流电压幅度变化较大，需要通过第一滤波电路进行滤波处理，将整流电路输出电压中的交流成分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。最后，再使用第一稳压输出电路进行稳压处理，使输出的直流电压保持稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。

优选地，上述PoE受电单元可以进一步包括：电压转换电路，用于将第二直流电压转换为预定直流电压；第二滤波电路，用于对转换后的预定直流电压进行滤波处理；第二稳压输出电路，用于对滤波后的预定直流电压进行稳压处理，获得第一直流电压并输出。

在优选实施例中，采用PoE接口电路，电压转换电路，第二滤波电路以及第二稳压输出电路实现的是PoE供电功能。一方面通过与PSE之间的模拟电源输入接口向PSE提供检测、功率分类特征信号；另一方面通过内部具有功率MOSFET开关的输出端口对受电设备实现以太网PoE供电、断电功能。PoE接口电路使用标准RJ45接口和PD芯片。对于PD芯片选型需要考虑如下因素：(1)考虑允许输入的模拟电源电压范围是否大于对接的PSE的POE输出电源电压范围，以避免PD损坏；(2)考虑选型的PD是否具有关断和开启门限可调节的宽滞回的欠压锁定(UVLO)功能。PD的UVLO功能是为了保证在供电模式下，只有当输入模拟电源电压上升到预设的开启门限后，PD才打开其内部功率MOSFET对PoE受电设备供电；如果下降到预设的关断门限后，PD则关断其内部功率MOSFET、对PoE受电设备断电。这种功能有助于补偿双绞线可能存在的高阻电压衰落，起到抗尖峰脉冲作用，减小在检测、功率分类和供电开启、关断过程中不受瞬间脉冲的干扰。在实际应用过程中，需要全面考虑实际PoE供电电压范围和PSE自身的欠压锁定门限值来合理设置PD的欠压锁定UVLO的开启和关断门限值；(3)考虑选型的PD是否具有门限值可设置的浪涌电流限制功能。IEEE802.3af和.3at协议规定PoE供电最大电流值为350mA，浪涌电流不能超过450mA最大值，PD的浪涌电流限制功能就是为了保护PoE受电设备以及PD芯片本身不会因为浪涌电流导致过功耗损坏。

在优选实施例中，首先，电压转换电路将以太网输入的直流电压(如40V)转换为PICO需要的低压(如：12V)；其次，经过整流之后的直流电压幅度变化较大，需要通过第二滤波电路进行滤波处理，将整流电路输出电压中的交流成分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。最后，再使用第二稳压输出电路进行稳压处理，使输出的直流电压保持稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。

在优选实施例中，以太网接口及保护电路实现无线网络控制器(RNC)通过PSE与PICO之间的以太网连通通路，传输数据，在接口和输出处做静电浪涌保护。第一检测控制电路和第二检测控制电路，分别对第一稳压输出电路和第二稳压输出电路进行监测，在出现短路时关断输出电路，并发送状态指示到选择及指示电路。选择及指示电路。根据电源输入类型在交流电压供电和以太网供电之间做出切换，并将检测电路输出的状态信号使用二极管灯做电灯指示。状态正常时显示绿灯，状态异常时显示红灯告警。通过对运行指示灯的闪灯判断，就可以确定供电装置的上电状态和运行状态。

图4是根据本发明优选实施例的供电系统的示意图。如图4所示，该供电系统可以包括交流电源供电、PoE供电、上述供电装置、PICO微微基站以及其他网络设备。在PICO的应用中，需要外部电源提供低压直流电源，本优选实施例中采用的是12V电源，为确保供电系统可靠上电，需要以太网连接，从而实现与基站控制器的网络连接。具体实施过程中，在只有交流供电的企业办公环境或热点地区，供电设备将交流市电转换为12V电源输出至PICO，PICO的以太网连接由网络另外提供；在有PoE电源的环境中，或是交流距离较远不方便的地方，可以使用上述供电设备的PD受电功能，接收来自于PSE的输入，将PoE电源进行转换，输出12V电压，同时，将以太网信号进行相应的保护后输出至PICO，完成电源供电和数据传输双重功能。

在上述供电系统中，利用本发明的供电装置，可以为PICO等设备提供稳定可靠的可选电源，并通过设备的检测控制提供给系统电源保护和以太网防护，同时，使用指示灯对装备状态实时指示，便于维护定位。不仅如此，该供电装置还可以使得PICO的设计更加简化，无需考虑是否兼容PoE供电，从而较小PICO的体积，降低PICO的硬件成本，使用场景更加灵活。只有供电方式符合灵活多变、简单实用、可靠性强以及性价比高等需求，PICO才能充分发挥体积小、重量轻、便于安装的优势。

图5是根据本发明实施例的使用上述供电装置的供电方法的流程图。如图5所示，该方法主要包括以下处理：

步骤S502：电源切换单元响应于电压输入信号，切换至与电压输入信号对应的单元，其中，该单元为以下之一：交直流转换单元、有源以太网PoE受电单元；

步骤S504：将与电压输入信号对应的单元输出的第一直流电压输出至受电装置。

采用本发明的供电方法，在有市电的情况下，直接使用交流供电；当提供PoE供电时，可以使用PoE供电，实现了根据供电电源的类型在交直流转换适配器和以太网供电转换器设备之间进行灵活切换，可适用于PICO、FEMTO、AP等多种低功耗用户设备，适用性强。

优选地，在步骤S504中，将与电压输入信号对应的单元输出的第一直流电压输出至受电装置时，还可以包括：对与电压输入信号对应的单元的输出进行检测，并在出现故障时进行指示。

下面结合图6对供电装置中电源切换和检测指示做进一步的描述。

图6是根据本发明优选实施例的供电装置的电源切换和检测指示的流程图。如图6所示，该流程可以包括以下处理步骤：

步骤S602：连接交流电或PSE供电电源；

步骤S604：对输入电源进行选择，如果是交流供电电源，继续执行步骤S606；如果是PSE供电电源，则转到步骤S612和S618；

步骤S606：检测交流电源输入是否正常，如果正常，则点亮RUN灯；如果不正常，则继续执行步骤S608；

步骤S608：对交流电源输出的稳压直流输出电路进行检测；

步骤S610：判断电源输出是否存在故障；如果出现过流或短路，则点亮红色告警灯；如果没有故障，不点告警灯，返回步骤S608继续检测；

步骤S612：检测PoE电源输入是否正常，如果正常，则点亮RUN灯；如果不正常，则继续执行步骤S614；

步骤S614：对PoE电源输出的稳压直流输出电路进行检测；

步骤S616：判断电源输出是否存在故障；如果出现过流或短路，则点亮红色告警灯；如果没有故障，不点告警灯，返回步骤S614继续检测；

步骤S618：判断是否使用以太网业务连接；如果是，则继续执行步骤S620；如果不使用以太网业务，Link灯灭；

步骤S620：根据以太网的通路指示，判断以太网链路是否连通；如果以太网通路正常，点亮Link灯；如果出现断路，熄灭Link灯。

从以上的描述中，可以看出，上述实施例实现了如下技术效果(需要说明的是这些效果是某些优选实施例可以达到的效果)：由于采取了将以太网供电的模式用独立的装置来实现，并且集成了交直流电源适配器，达到了满足PICO、FEMTO、AP等的不同供电方式功能选择需求的效果，节省了PICO等设备本身的体积，提高了设备应用的灵活性，不再局限于使用场景，为基站设备的小型化，美观及便于安装提供更多可能。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种供电装置，其特征在于，包括：

第一输入接口单元，与交流供电电源相连接；

第二输入接口单元，与有源以太网PoE供电电源相连接；

交直流转换单元，其输入端与所述第一输入接口单元相连接，用于将通过所述第一输入接口单元输入的交流电压转换为第一直流电压并输出；

PoE受电单元，其输入端与所述第二输入接口单元相连接，用于将通过所述第二输入接口单元输入的第二直流电压转换为所述第一直流电压并输出；

电源切换单元，分别与所述交直流转换单元的输出端和所述PoE受电单元的输出端相连接，用于在所述交直流转换单元与所述PoE受电单元之间进行切换；

第一输出接口单元，与所述电源切换单元的输出端相连接，用于将所述第一直流电压输出至受电装置。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

以太网转接单元，与所述第二输入接口单元相连接，用于将通过所述第二输入接口单元输入的以太网业务数据进行传输；

第二输出接口单元，与所述以太网转接单元相连接，用于将所述以太网转接单元传输的所述以太网业务数据输出。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二输出接口单元包括：RJ45以太网接口。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第一电源检测指示单元，其一端连接在所述交直流转换单元的输出端上，其另一端连接在所述电源切换单元的输出端上，用于对所述交直流转换单元的输出进行检测，并在出现故障时进行指示。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第二电源检测指示单元，其一端连接在所述PoE受电单元的输出端上，其另一端连接在所述电源切换单元的输出端上，用于对所述PoE受电单元的输出进行检测，并在出现故障时进行指示。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述交直流转换单元包括：

整流电路，用于将所述交流电压整流成单向直流电压；

第一滤波电路，用于对整流后的所述单向直流电压进行滤波处理；

第一稳压输出电路，用于对滤波后的所述单向直流电压进行稳压处理，获得所述第一直流电压并输出。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述PoE受电单元包括：

电压转换电路，用于将所述第二直流电压转换为预定直流电压；

第二滤波电路，用于对转换后的所述预定直流电压进行滤波处理；

第二稳压输出电路，用于对滤波后的所述预定直流电压进行稳压处理，获得所述第一直流电压并输出。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一输出接口单元包括：标准直流电源DC输出电源插头。

9.一种使用权利要求1至8中任一项所述的供电装置的供电方法，其特征在于，包括：

电源切换单元响应于电压输入信号，切换至与所述电压输入信号对应的单元，其中，所述单元为以下之一：交直流转换单元、有源以太网PoE受电单元；

将与所述电压输入信号对应的单元输出的第一直流电压输出至受电装置。

10.根据权利要求9所述的供电方法，其特征在于，将与所述电压输入信号对应的单元输出的第一直流电压输出至受电装置时，还包括：对与所述电压输入信号对应的单元的输出进行检测，并在出现故障时进行指示。

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