CN103595543A - 供电端设备、供电系统和供电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种供电端设备、供电系统和供电方法，涉及以太网领域。其中供电端设备包括：电源模块、电压检测装置；电源模块的两端分别连接第一供电线和第四供电线，以便电源模块通过第一供电线和第四供电线向远端的受电端设备供电；电压检测装置分别连接第二供电线和第三供电线，并与电源模块耦合，以便电压检测装置通过第二供电线和第三供电线检测受电端设备的远端电压，并反馈给电源模块。通过增加电压检测装置，实时检测受电端设备的远端电压，并反馈给电源模块，电源模块将检测到的远端电压与期望的远端稳压值进行比较，以调整输出电压使远端电压与远端稳压值一致，从而实现为远端设备正常供电。

Description

供电端设备、供电系统和供电方法

技术领域

本发明涉及以太网领域，特别涉及一种供电端设备、供电系统和供电方法。

背景技术

POE（Power Over Ethernet，以太网供电）技术是指在现有以太网布线基础架构不作任何改动的情况下，在为一些网络设备传输数据信号的同时，还能为设备提供直流供电的技术。

参见图1所示的POE架构示意图，包括PSE（Power SourcingEquipment，供电端设备）和PD（Powered Device，受电端设备），PSE包括电源模块101等，PD包括负载103等，馈电电源和信号传输不共线使用，PSE使用以太网端口的供电线4/5、7/8线来给PD供电，而使用以太网端口的信号线1/2、3/6线来传输信号。由于以太网Cat.5（超5类线）线较细，单位长度电阻值比一般供电线大，所以采用现有的POE技术时，供电线上有较大的压降，这就可能导致远端电压过低，无法对远端设备正常供电。

目前的解决方案是在采用POE供电时，人为的提高PSE端的供电电压以补偿供电线上的压降，这在设备功率变化不大，供电网线长度已确定的情况下是可行的。例如，设备工作电压是48V，根据设备功率和供电网络长度估算需要补偿的压降是3V，则PSE端的供电电压就选择51V。但实际上，设备的功率变化范围是比较大的，以epon（Ethernet Passive Optical Network，以太网无源光网络）定制终端为例，忙时的最大功耗是闲时的4倍左右，而且用户装修时暗设的供电网线长度是难以测量的，这些不确定因素使得在实际操作中很难准确估算补偿压降，从而无法为远端设备正常供电。

发明内容

本发明实施例所要解决的一个技术问题是：提供一种供电端设备、供电系统和供电方法，以解决现有技术在设备功率变化大、供电网线长度不确定等不确定因素情况下，无法为远端设备正常供电的问题。

根据本发明实施例的一个方面提供的一种供电端设备，所述供电端设备包括电源模块、电压检测装置；所述电源模块的两端分别连接第一供电线和第四供电线，以便所述电源模块通过所述第一供电线和所述第四供电线向远端的受电端设备供电；所述电压检测装置分别连接第二供电线和第三供电线，并与所述电源模块耦合，以便所述电压检测装置通过所述第二供电线和所述第三供电线检测所述受电端设备的远端电压，并反馈给所述电源模块。

优选的，所述第一供电线、所述第二供电线，所述第三供电线和所述第四供电线是以太网线。

优选的，所述供电端设备还包括：第一变压器和第二变压器，所述电源模块的两端分别连接所述第一变压器的输出端和所述第二变压器的输出端，所述第一变压器的输出端还连接所述第一供电线，所述第二变压器的输出端还连接所述第四供电线。

根据本发明实施例的另一个方面提供的一种供电系统，所述供电系统包括上述的供电端设备和受电端设备，所述受电端设备包括负载，所述负载的一端分别连接第一供电线和第二供电线，所述负载的另一端分别连接第三供电线和第四供电线。

优选的，所述受电端设备还包括与所述负载并联的滤波电容，用于滤除直流供电中的杂散分量或脉冲。

优选的，所述受电端设备还包括第三变压器和第四变压器，所述负载的两端分别连接所述第三变压器的输入端和所述第四变压器的输入端，所述第三变压器的输入端还连接所述第一供电线，所述第四变压器的输入端还连接所述第二供电线。

根据本发明实施例的再一个方面提供的一种供电方法，所述方法包括：电压检测装置检测受电端设备的远端电压，并将检测到的远端电压反馈给电源模块；所述电源模块将所述电压检测装置检测到的远端电压与远端稳压值进行比较，并根据比较结果调整输出电压使远端电压与所述远端稳压值一致。

优选的，所述电源模块根据比较结果调整输出电压使远端电压与所述远端稳压值一致包括：当所述电压检测装置检测到的远端电压大于远端稳压值时，所述电源模块降低输出电压，以便降低远端电压使远端电压与所述远端稳压值一致；当所述电压检测装置检测到的远端电压小于远端稳压值时，所述电源模块提高输出电压，以便提高远端电压使远端电压与所述远端稳压值一致。

优选的，所述电压检测装置检测受电端设备的远端电压包括：所述电压检测装置通过第二供电线和第三供电线检测受电端设备的远端电压。

优选的，所述电源模块通过第一供电线和第四供电线向远端的受电端设备供电。

基于本发明提供的供电端设备、供电系统和供电方法，通过增加电压检测装置，由电压检测装置实时检测受电端设备的远端电压，并反馈给电源模块，电源模块将检测到的远端电压与期望的远端稳压值进行比较，以调整输出电压使远端电压与远端稳压值一致，即便是在设备功率变化大、供电网线长度不确定等不确定因素情况下，也能够实现为远端设备正常供电，保障远端设备持续正常工作。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

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示出现有技术中以太网供电的架构示意图。

图2示出本发明供电端设备一个实施例的示意图。

图3示出本发明一个实施例中电压检测装置示意图。

图4示出本发明供电端设备另一个实施例的示意图。

图5示出本发明供电系统一个实施例的示意图。

图6示出本发明供电系统另一个实施例的示意图。

图7示出本发明供电系统又一个实施例的示意图。

图8示出本发明供电方法一个实施例的流程图。

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。

图2为本发明供电端设备一个实施例的示意图。在图2中，P1表示第一供电线，P2表示第二供电线，P3表示第三供电线，P4表示第四供电线。如图2所示，该实施例的供电端设备包括：电源模块201、电压检测装置202；电源模块的两端分别连接第一供电线和第四供电线，以便电源模块通过第一供电线和第四供电线向远端的受电端设备供电；电压检测装置分别连接第二供电线和第三供电线，并与电源模块耦合，以便电压检测装置通过第二供电线和第三供电线检测受电端设备的远端电压，并反馈给电源模块。

需要说明的是，在以太网中，端口4、5、7、8的网线可以分别用作本实施例中的用来供电的第一供电线和第四供电线，以及用来检测电压的第二供电线和第三供电线，本发明并不限定端口与供电线之间特定的对应关系。图2中仅给出了一种示例，即端口4之间的网线可以作为第一供电线，端口5之间的网线可以作为第二供电线，端口7之间的网线可以作为第三供电线，端口8之间的网线可以作为第四供电线。本领域技术人员可以理解端口与供电线的其他对应关系同样适用于本发明，例如，端口4和7的网线用来供电，端口5和8的网线用来检测电压；或者，端口5和8的网线用来供电，端口4和7的网线用来检测电压等等，这里不再穷举。

由图2可以看出，在现有以太网中用作供电的5端口和7端口分别与电源模块断开连接，而与本发明实施例新增加的电压检测装置连接，从而使电压检测装置通过第二供电线和第三供电线能够实时检测受电端设备的远端电压，并且，电压检测装置还与电源模块耦合，将检测到的远端电源反馈给电源模块，使电源模块将检测到的远端电压与期望的远端稳压值进行比较，以调整输出电压使远端电压与远端稳压值一致，从而实现为远端设备提供恒定的供电电压正常供电。另外，在现有以太网中用作供电的4端口和8端口连接关系保持不变，仍然分别与电源模块连接，从而使电源模块通过第一供电线和第四供电线能够向远端的受电端设备供电。

其中，上述电源模块可以是任何能够提供直流电的装置，本实施例对此不作限定。

其中，电压检测装置可以是任何能够检测电压的装置，本实施例对此不做限定。作为一种示例，图3所示的电压检测装置可以包括：一电阻对R1和R2，与一输入电压相连接；一参考电阻R3，与该电阻对的其中一电阻R2相连接，供分压该输入电压，以产生一第一比较电压N1；至少一晶体管对Q1和Q2，分别与该电阻对中的一个电阻R1及该参考电阻R3相连接，以产生一第二比较电压N2；以及一比较器CP，其一端连接于该电阻对中的一个电阻R2与该参考电阻R3之间，供接收该第一比较电压N1，其另一端连接于该电阻对中的一个电阻R1和该至少一晶体管对的其中一晶体管Q1之间，供接收该第二比较电压N2，以进行比较而输出一电压准位。

另外，本实施例中的第一供电线、第二供电线，第三供电线和第四供电线可以是以太网线，例如，以太网超5类线、五类线、六类线、双绞线等，通常为纯铜质或者含铜合金的双绞线，该线较细，单位长度电阻值比一般供电线大，线上有较大的压降，因此，可以采用本实施例提供的方案补偿线上压降。

上述实施例中，通过增加电压检测装置，由电压检测装置实时检测受电端设备的远端电压，并反馈给电源模块，使电源模块将检测到的远端电压与期望的远端稳压值进行比较，以调整输出电压使远端电压与远端稳压值一致，即便是在设备功率变化大、供电网线长度不确定等不确定因素情况下，也能够实现为远端设备正常供电，保障远端设备持续正常工作。

在以太网设备中通常还有一些标配的变压器，本实施例中电源模块可以利用变压器与供电线连接，但并不使用变压器的变压功能，变压器仅起到连接作用，从而可以很好的兼容现有设备。例如，参见图4所示，T1表示第一变压器，T2表示第二变压器，供电端设备还可以包括：第一变压器和第二变压器，电源模块的两端分别连接第一变压器的输出端和第二变压器的输出端，第一变压器的输出端还连接第一供电线，第二变压器的输出端还连接第四供电线。

其中，上述第一变压器和第二变压器具体可以是以太网网络变压器，简称网络变压器，主要作用是改善EMI（电磁干扰）特性、电平隔离等。网络变压器具体有T1/E1隔离变压器，T3/E3隔离变压器；ISDN（Integrated Service Digital Network，综合业务数字网）/ADSL（Asymmetric Digital Subscriber Line，非对称数字用户环路）接口变压器；VDSL（Very-high-bit-rate Digital Subscriber loop，甚高速数字用户环路）接口变压器；SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系）接口变压器等，本实施例对此不做限定。

图5为本发明供电系统一个实施例的示意图。如图5所示，该实施例的供电系统包括：上述供电端设备和受电端设备，受电端设备包括负载503，负载的一端分别连接第一供电线和第二供电线，负载的另一端分别连接第三供电线和第四供电线。其中负载可以是各种用电设备，例如个人电脑等，本实施例对此不做限定。

在以太网设备中通常还有一些标配的变压器，本实施例中负载可以利用变压器与供电线连接，但并不使用变压器的变压功能，变压器仅起到连接作用，从而可以很好的兼容现有设备。例如，参见图6所示，T3表示第三变压器，T4表示第四变压器，受电端设备还包括第三变压器和第四变压器，负载的两端分别连接第三变压器的输入端和第四变压器的输入端，第三变压器的输入端还连接第一供电线，第四变压器的输入端还连接所述第二供电线。

受电端设备进一步还可以包括滤波电容，在图6中，C表示滤波电容，滤波电容与负载并联，用于滤除直流供电中的杂散分量或脉冲，降低交流脉动波纹系数、平滑直流输出。作为一种储能器件，滤波电容不仅使电源直流输出平稳，降低了交变脉动波纹对电子电路的影响，同时还可吸收电子电路工作过程中产生的电流波动和经由交流电源串入的干扰，使得电子电路的工作性能更加稳定。

另外，该供电系统可以是以太网供电系统。第一供电线、第二供电线，第三供电线和第四供电线是以太网线，该线较细，单位长度电阻值比一般供电线大，线上有较大的压降，因此，需要采用本实施例提供的方案补偿线上压降。

上述实施例中，通过增加电压检测装置，由电压检测装置实时检测受电端设备的远端电压，并反馈给电源模块，使电源模块将检测到的远端电压与期望的远端稳压值进行比较，以调整输出电压使远端电压与远端稳压值一致，即便是在设备功率变化大、供电网线长度不确定等不确定因素情况下，也能够实现为远端设备正常供电，保障远端设备持续正常工作。

图7为本发明供电系统另一个实施例的示意图。在图7中，T5表示第五变压器，T6表示第六变压器，T7表示第七变压器，T8表示第八变压器，S1表示第一信号线，S2表示第二信号线，S3表示第三信号线，S4表示第四信号线。如图7所示，该实施例的供电系统相对于图5所示实施例还包括：用于传输信号的部件。例如，在供电端设备中还包括第五变压器和第六变压器，第五变压器的输出端分别连接以太网端口1和2，第六变压器的输出端连接以太网端口3和6，第五变压器和第六变压器的输入端可以连接信号收发设备；在受电端设备中还包括第七变压器和第八变压器，第七变压器的输入端分别连接以太网端口1和2，第八变压器的输入端连接以太网端口3和6，第七变压器和第八变压器的输出端可以连接信号收发设备；其中，以太网端口1对应的是第一信号线，以太网端口2对应的是第二信号线，以太网端口3对应的是第三信号线，以太网端口6对应的是第四信号线。

上述实施例中，馈电电源和信号传输不共线使用，从而通过不同的线路分别实现供电电源和信号的传输。

图8为本发明供电方法一个实施例的流程图。如图8所示，该实施例中的供电方法包括：

S802，电压检测装置检测受电端设备的远端电压，并将检测到的远端电压反馈给电源模块；

S804，电源模块将电压检测装置检测到的远端电压与远端稳压值进行比较，并且根据比较结果调整输出电压使远端电压与远端稳压值一致。

本实施例还提供了电源模块根据比较结果调整输出电压使远端电压与远端稳压值一致的一种方案，具体为：

当电压检测装置检测到的远端电压大于远端稳压值时，说明输出电压过高，电源模块可以降低输出电压，以便降低远端电压使远端电压与远端稳压值一致。另外，降低输出电压时可以预先设定一定的幅度，逐渐降低输出电压，以避免电压骤然大幅改变时，损坏远端设备。

当电压检测装置检测到的远端电压小于远端稳压值时，说明输出电压过低，电源模块可以提高输出电压，以便提高远端电压使远端电压与远端稳压值一致。另外，提高输出电压时可以预先设定一定的幅度，逐渐提高输出电压，以避免电压骤然大幅改变时，损坏远端设备。

当电压检测装置检测到的远端电压等于远端稳压值时，说明输出电压正好合适，可以保持输出电压不变。

其中，电压检测装置可以通过前述实施例中提到的第二供电线和第三供电线检测受电端设备的远端电压。另外，电压检测装置可以按照一定的时间间隔定期检测远端电压，并且还可以设定当检测到的远端电压变化幅度超过一定的阈值范围再反馈给电源模块，以避免过于频繁的调整输出电压，浪费电源，损坏远端设备。

其中，电源模块可以通过前述实施例中提到的第一供电线和第四供电线向远端的受电端设备供电。

另外，端口与供电线的对应关系的相关描述参考前述，这里不再赘述。

上述实施例中，通过增加电压检测装置，由电压检测装置实时检测受电端设备的远端电压，并反馈给电源模块，使电源模块将检测到的远端电压与期望的远端稳压值进行比较，以调整输出电压使远端电压与远端稳压值一致，即便是在设备功率变化大、供电网线长度不确定等不确定因素情况下，也能够实现为远端设备正常供电，保障远端设备持续正常工作。

本发明涉及的以太网端口具体可以是RJ45接口，支持10兆和100兆自适应的网络连接速度。常见的RJ45接口有两类：用于以太网网卡、路由器以太网接口等的DTE（数据终端设备）类型，还有用于交换机等的DCE（数据通信设备）类型。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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)

1.一种供电端设备，其特征在于，所述供电端设备包括：电源模块、电压检测装置；所述电源模块的两端分别连接第一供电线和第四供电线，以便所述电源模块通过所述第一供电线和所述第四供电线向远端的受电端设备供电；所述电压检测装置分别连接第二供电线和第三供电线，并与所述电源模块耦合，以便所述电压检测装置通过所述第二供电线和所述第三供电线检测所述受电端设备的远端电压，并反馈给所述电源模块。

2.根据权利要求1所述的供电端设备，其特征在于，所述第一供电线、所述第二供电线，所述第三供电线和所述第四供电线是以太网线。

3.根据权利要求1所述的供电端设备，其特征在于，所述供电端设备还包括：第一变压器和第二变压器，所述电源模块的两端分别连接所述第一变压器的输出端和所述第二变压器的输出端，所述第一变压器的输出端还连接所述第一供电线，所述第二变压器的输出端还连接所述第四供电线。

4.一种供电系统，其特征在于，所述供电系统包括如权利要求1-3任一项所述的供电端设备和受电端设备，所述受电端设备包括负载，所述负载的一端分别连接第一供电线和第二供电线，所述负载的另一端分别连接第三供电线和第四供电线。

5.根据权利要求4所述的供电系统，其特征在于，所述受电端设备还包括与所述负载并联的滤波电容，用于滤除直流供电中的杂散分量或脉冲。

6.根据权利要求4所述的供电系统，其特征在于，所述受电端设备还包括第三变压器和第四变压器，所述负载的两端分别连接所述第三变压器的输入端和所述第四变压器的输入端，所述第三变压器的输入端还连接所述第一供电线，所述第四变压器的输入端还连接所述第二供电线。

7.一种供电方法，其特征在于，所述方法包括：

电压检测装置检测受电端设备的远端电压，并将检测到的远端电压反馈给电源模块；

所述电源模块将所述电压检测装置检测到的远端电压与远端稳压值进行比较，并根据比较结果调整输出电压使远端电压与所述远端稳压值一致。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述电源模块根据比较结果调整输出电压使远端电压与所述远端稳压值一致包括：

当所述电压检测装置检测到的远端电压大于远端稳压值时，所述电源模块降低输出电压，以便降低远端电压使远端电压与所述远端稳压值一致；

当所述电压检测装置检测到的远端电压小于远端稳压值时，所述电源模块提高输出电压，以便提高远端电压使远端电压与所述远端稳压值一致。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述电压检测装置检测受电端设备的远端电压包括：

所述电压检测装置通过第二供电线和第三供电线检测受电端设备的远端电压。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述电源模块通过第一供电线和第四供电线向远端的受电端设备供电。

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