CN104869002A - 一种自动调整功率需求等级的受电方法及受电设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动调整功率需求等级的受电方法及受电装置，该方法包括：检测供电设备PSE在分级过程结束后是否为受电设备PD供电，得到检测结果；当检测结果为没有供电时，降低PD的功率等级。本发明与现有技术相比，取得了在POE系统功率分级方面的进步，达到了能够根据PSE供电能力自动调整功率等级，从而最大化利用PSE供电能力，达到使更多终端设备工作的效果，提高了整个POE系统的使用效率。

Description

一种自动调整功率需求等级的受电方法及受电设备

技术领域

本发明涉及局域网技术领域，具体而言，尤其涉及以太网供电的技术。

背景技术

POE(Power Over Ethernet，以太网供电)指的是在现有以太网布线基础架构不作任何改动的情况下，传输数据信号的同时还能为设备提供直流供电的技术。POE技术能在确保现有结构化布线安全的同时保证现有网络的正常运作，最大限度地降低成本。

一个完整的POE系统包括供电端设备(PSE,Power Sourcing Equipment)和受电端设备(PD,Powered Device)两部分。PSE设备为PD设备供电的同时也是整个POE以太网供电过程的管理者。

POE以太网供电工作过程如图1所示，分为以下4个阶段：

1.检测

一开始，PSE设备在端口输出很小的电压，直到其检测到线缆终端的连接为一个支持IEEE802.3af/at标准的受电端设备。

2.PD端设备分级

当检测到受电端设备PD之后，PSE设备会为PD设备进行分类，并且评估此PD设备所需的功率。在这个过程中，PSE发出分级电压同时检测返回的电流，根据电流值大小确定PD的功率等级。

若PSE供电能力大于PD所需的功率，则进行步骤3开始供电；若PSE供电能力小于PD所需的功率，则不供电，返回到步骤1，重新检测。

3.供电

PSE设备开始从低电压向PD设备供电，直至提供所需的直流电源。

4.断电

若PD设备从网络上断开，PSE就会快速地停止为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。

以上相关内容在IEEE802.3af/at中有详细的描述。

一般情况下，PD在分级过程中返回特征电流表示的功率等级是设备运行所需的最大值。而在实际应用中，设备工作往往不需要开启全部功能或者工作在最高性能，需要的功率等级小于反馈给PSE的功率等级。但由于PSE只能检测到功率需求的最大值，可能使PSE判断检测到的PD功率等级大于供给能力，则不进行供电，最终导致PD设备不能上电工作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种自动调整功率需求等级的受电方法及受电设备，克服现有POE系统中存在的由于PD反馈的功率等级大于实际应用需求而导致不能获得PSE供电的问题和缺陷。

为了解决上述问题，本发明提供一种自动调整功率需求等级的受电方法，其特征在于，该方法包括：

检测供电设备PSE在分级过程结束后是否为受电设备PD供电，得到检测结果；

当检测结果为没有供电时，降低所述PD的功率等级。

优选地，所述方法还包括：

将PD的功率等级分为N个不同的、从大到小排列的功率等级，功率等级最大为第1级，功率等级最小为第N级；

所述N为正整数。

优选地，所述方法还包括：

降低所述PD的功率等级的步骤包括：

将所述PD的功率等级设置为次一级的功率等级。

优选地，所述方法还包括：

所述降低所述PD的功率等级的步骤包括：

使用计时器当分级过程结束后开始计时，在超过PSE供电的最大时间间隔时，产生“下一个功率等级”信号；

使用加法计数器在每接收到一个“下一个功率等级”信号后，输出值增加1；所述加法计数器为N进制；

使用存储器记录并更新所述加法计数器的输出值为分级指针的数值；

根据所述分级指针的数值，切换到次一级的功率等级。

优选地，所述方法还包括：

选择与N个功率等级一一对应的特征电阻，按照对应的功率等级安装到所述PD的电路上；

所述根据所述分级指针的数值切换到次一级的功率等级的步骤包括：

根据分级指针的数值所指向的功率等级，只闭合该功率等级对应的特征电阻与PD的电路连接，并断开其它特征电阻与所述PD的电路连接。

为了解决上述问题，本发明还提供一种自动调整功率需求的受电设备PD，所述PD包括：

输入电压检测模块，用于检测所述PSE在分级过程结束后是否为所述PD供电，得到检测结果；

分级切换模块，用于当所述检测结果为没有供电时，降低所述PD的功率等级。

优选地，所述设备还具有以下特点：

分级模块，用于设置N个不同的、从大到小排列的功率等级，功率等级最大为第1级，功率等级最小为第N级；

所述N为正整数。

优选地，所述设备还具有以下特点：

分级切换模块降低所述PD的功率等级是指：

分级切换模块降低所述PD的功率等级为次一级的功率等级。

优选地，所述设备还具有以下特点：

所述分级切换模块包括：计时器、加法计数器和存储器；

所述计时器，用于当分级过程结束后开始计时，在超过PSE供电的最大时间间隔时，如果所述检测结果仍为未供电，则产生“下一个功率等级”信号；

所述加法计数器，用于每当接收到一个“下一个功率等级”信号后，将输出值增加1；所述加法计数器为N进制；

所述存储器，用于记录并更新所述输出值为分级指针的数值；

所述分级模块还用于根据所述分级指针的数值，切换到次一级的功率等级。

优选地，所述设备还具有以下特点：

所述分级模块还用于选择与N个功率等级一一对应的特征电阻，按照对应的功率等级安装到所述PD的电路上；

所述分级模块根据所述分级指针的数值，切换到次一级的功率等级是指：

所述分级模块根据分级指针的数值所指向的功率等级，只闭合该功率等级对应的特征电阻与PD的电路连接，并断开其它特征电阻与所述PD的电路连接。

综上，采用本发明所述方法和设备，具有如下有益效果：能够自动调整功率需求等级的PD方法和设备，与现有技术相比，取得了在POE系统功率分级方面的进步，达到了能够根据PSE供电能力自动调整功率等级，从而最大化利用PSE供电能力，达到使更多终端设备工作的效果，提高了整个POE系统的使用效率。

附图说明

图1所示为现有POE工作流程示意图；

图2所示为本发明自动调整功率需求等级的受电PD方法示意图；

图3所示为本发明自动调整功率需求等级的受电PD设备示意图；

图4所示为本发明自动调整功率需求等级的受电方法工作流程示意图；

图5所示为本发明实施例PD工作在最大功率等级分级指针切换流程示意图；

图6所示为本发明实施例PD工作在最快上电情况分级指针切换流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步地详细说明。

如图2所示，本发明提供了一种自动调整功率需求等级的受电方法，该方法包括：

步骤S201:检测供电设备PSE在分级过程结束后是否为受电设备PD供电，得到检测结果。

步骤S202：当检测结果为没有供电时，降低所述PD的功率等级。

在本实施例的一种实施方式中，所述方法还可以包括：将PD的功率等级分为N个不同的、从大到小排列的功率等级，功率等级最大为第1级，功率等级最小为第N级；N为正整数。

在本实施例的一种实施方式中，降低所述PD的功率等级可以但不限于：降低所述PD的功率等级为次一级的功率等级，即，如果PD的当前功率等级为第M级，则将PD的功率等级切换为第M+1级；所述M为小于或等于N－1的正整数。

在本实施例的一种实施方式中，所述降低PD的功率等级为次一级的功率等级具体步骤可以包括：

使用计时器，当分级过程结束后开始计时，在超过PSE供电的最大时间间隔时，产生“下一个功率等级”信号；

使用加法计数器，在每接收到一个“下一个功率等级”信号后，输出值增加1；所述加法计数器为N进制；

使用存储器，记录并更新所述输出值为分级指针数值；

根据所述分级指针数值，指示切换到次一级的功率等级。

在本实施例的一种实施方式中，所述方法还可以包括：选择与N个功率等级一一对应的特征电阻，按照对应的功率等级安装到所述PD的电路上；

在本实施例的一种实施方式中，所述根据所述分级指针的数值切换到次一级的功率等级的步骤具体可以包括：

根据分级指针的数值所指向的功率等级，只闭合该功率等级对应的特征电阻与PD的电路连接，并断开其它特征电阻与所述PD的电路连接。

上述方法中，提供了一种能够自动调整功率需求等级的受电方法，PD第一次检测到分级电压后，返回一个功率等级。如果分级结束后PSE没有供电，则在下一次检测分级时，PD调整能够提供的功能及性能，自动切换反馈次一级的功率等级给PSE。PSE再次判断能否供电，如果可以，则PD上电工作；否则PD在下一次检测分级时再切换到下一个功率等级，如此循环。

与现有技术相比，取得了在POE系统功率分级方面的进步，达到了能够根据PSE供电能力自动调整功率等级，从而最大化利用PSE供电能力，达到使更多终端设备工作的效果，提高了整个POE系统的使用效率。

如图3所示，该图示出了一种采用本发明上述方法的具体流程示意图，包括步骤如下：

步骤S301：分级指针指向一个功率等级，查看端口电压。

步骤S302：查看是否有检测电压，若没有检测电压则跳转到步骤S301。

步骤S303：当有检测电压时，则关闭PD的其他模块，只开启检测模块，使PSE能够检测到一个支持IEEE802.3af/at标准的受电设备。

步骤S304：检测是否有分级电压，如果有分级电压，执行步骤S305；如果没有分级电压，则执行步骤S301。

步骤S305：返回分级指针当前所指示的功率等级。

步骤S306：检测PSE是否供电；如果有供电，执行步骤S307，如有没有供电，则执行步骤S308。

步骤S307：记录此次工作支持的最大功能及性能，用于限制PD设备的功能和性能，执行步骤S309。

步骤S308：移动分级指针到下一个功率等级（比如将分级指针的数值加1），执行步骤S302。

步骤S309：PD正常工作。

步骤S310：若出现任何异常导致断电，则执行步骤S301。

上述实施例中通过自动调整功率需求等级，与现有技术相比，取得了在POE系统功率分级方面的进步，达到了能够根据PSE供电能力自动调整功率等级，从而最大化利用PSE供电能力，达到使更多终端设备工作的效果，提高了整个POE系统的使用效率。

为实现以上方法，本发明还提供了一种自动调整功率需求的受电设备PD，如图4所示，

输入电压检测模块A、检测模块B和电源模块E可以采用与现有技术相同的方案实现：

输入电压检测模块A用于检测所述PSE是否为所述PD供电，得到检测结果。

通过此模块检测PSE设备施加的电压值，可以判断出所处的工作阶段。PD根据得到的工作阶段，启动或关闭相关模块。

检测模块B用于供电过程的检测阶段，使PSE识别出PD为一个支持IEEE802.3af/at标准的受电端设备。

电源模块E用于接受PSE供电，并转换成设备各个部分所需的电源形式。

本受电设备与现有技术不同的部分至少包括：分级模块C和分级切换模块D。

分级模块C用于在分级过程中返回标示功率等级的电流，告知PSE所需的功率等级。

本方案的PD设备的分级模块与现有技术的PD设备的主要区别为：现有设备只能返回一种标示功率等级的电流，此功率等级为设备工作的最大功率。本方案的PD设备可以自动调整此电流，即当PD在分级过程后没有被供电，则设备自动降低性能和功能要求，在下一次分级过程中返回一个较低的功率需求等级，增加PD受电工作的机会，解决部分PD不能上电的问题。

一般情况下，PD的分级功能使用一个特征电阻。当分级电压施加在端口上时，关闭电路的其他通路，使分级电压通过分级特征电阻返回分级特征电流。PSE通过检测电流，了解PD的功率等级。

本发明由于PD要在几个不同的功率等级切换，因此需要设计多个特征电阻与不同功率等级一一对应，可以但不限于采用并联的形式。另外，采用存储设备记录每个功率等级能够实现的功能和性能，用于控制设备上电后的功能和性能。

以上描述的设置不同的功率等级及功能控制字需要在设备使用前设计并烧录。

分级模块C的工作流程可以包括以下步骤：

第一步，根据设备应用的不同场景和需求，设置N个不同的功率等级。同时，确定这N个功率等级相对应的功能和性能。

第二步，将N个功率等级从大到小排列。功率等级最高为第1级，最小为第N级。这样的排列利于功率逐级切换的实现。

第三步，选择确定与N个功率等级一一对应的特征电阻，按照对应的功率等级安装到PD设备上。

第四步，将与N个功率等级对应的功能控制字烧录到存储设备上，用于控制受电设备上电后的工作，以免超过允许的功率。

分级切换模块D实现了分级指针的功能，控制分级模块C在不同情况下返回标示不同功率等级的电流。此模块对于现有的PD为新增模块，使功率等级切换功能顺利进行。

在一种实施方式中，分级切换模块D中具体可以包含一个计时器、一个加法计数器和一个存储器。

计时器用于产生“移动分级指针到下一个功率等级”信号。将分级过程结束到PSE供电的最大时间间隔设置在计时器中。每当分级过程结束后，开启计时器，当计时器超时，意味着PSE不能给PD供电。此时，将产生“移动分级指针到下一个功率等级”信号给计数器，用于计数器加1。

加法计数器为一个N（N为PD设计的N个功率等级）进制的异步加法计数器。计数器初值为1，输入脉冲为“移动分级指针到下一个功率等级”信号。每检测到一个“移动分级指针到下一个功率等级”信号后，输出值加1，同时更新存储器中记录的分级指针数值。

存储器记录的分级指针的数值，可以根据算法和加法计数器的输出值更新分级指针的数值，比如将分级指针的数值设置为加法计数器的输出值，根据不同的需求目标而不同。

该装置的其他功能请参考方法内容的描述。

如图5所示，提供一种PD工作在最大功率等级分级指针切换流程实施例示意图。

这个实现目标要求每次上电后PD从最高功率等级开始，逐步降低需求等级，直到PSE给PD供电。这样可以保证PD工作在允许的最大功能及性能。

此实现方案将计数器的初值设置为1，即分级指针指向功率等级的第1级，也就是最高级。上电后，每当检测到一次移动分级指针的信号后计数器加1，并且计数值存在存储器中。计数器为几进制与PD设计的功率等级数相同。

包括步骤如下：

步骤S501：开始。

步骤S502：分级指针初始值为1，即分级指针指向功率等级的第1级。

步骤S503：输入脉冲为“移动分级指针到下一个功率等级”。

步骤S504：判断当前分级指针是否等于N；如果分级指针等于N，则执行步骤S502；如果分级指针不等于N，则执行步骤S505。

步骤S505：分级指针加1，执行步骤S503。

如图6所示，提供一种PD工作在在最快上电情况分级指针切换流程实施例示意图。

PD最快上电，要求PD设备在断电之后记录下之前的工作模式，在下一次功率分级的时候先向PSE返回上一次工作的功率等级。这种方案适用于工作环境没有变化，只是PD设备的网线断开重新连接的情况。需要设计一个非易失存储器记录分级指针数值，同时断电后保存此数值。该数值的出场设置为1。

包括步骤如下：

步骤S601：开始。

步骤S602：分级指针等于存储器记录数值。

步骤S603：输入脉冲为“移动分级指针到下一个功率等级”。

步骤S604：判断当前分级指针是否等于N；如果分级指针等于N，则执行步骤S605：如果分级指针不等于N，则执行步骤S606。

步骤S605：分级指针设置为等于1，执行步骤S603。

步骤S606：分级指针加1，执行步骤S603。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种自动调整功率需求等级的受电方法，其特征在于，该方法包括：

检测供电设备PSE在分级过程结束后是否为受电设备PD供电，得到检测结果；

当检测结果为没有供电时，降低所述PD的功率等级。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

将PD的功率等级分为N个不同的、从大到小排列的功率等级，功率等级最大为第1级，功率等级最小为第N级；

所述N为正整数。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

降低所述PD的功率等级的步骤包括：

将所述PD的功率等级设置为次一级的功率等级。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述降低所述PD的功率等级的步骤包括：

使用计时器当分级过程结束后开始计时，在超过PSE供电的最大时间间隔时，产生“下一个功率等级”信号；

使用加法计数器在每接收到一个“下一个功率等级”信号后，输出值增加1；所述加法计数器为N进制；

使用存储器记录并更新所述加法计数器的输出值为分级指针的数值；

根据所述分级指针的数值，切换到次一级的功率等级。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

选择与N个功率等级一一对应的特征电阻，按照对应的功率等级安装到所述PD的电路上；

所述根据所述分级指针的数值切换到次一级的功率等级的步骤包括：

根据分级指针的数值所指向的功率等级，只闭合该功率等级对应的特征电阻与PD的电路连接，并断开其它特征电阻与所述PD的电路连接。

6.一种自动调整功率需求的受电设备PD，其特征在于，所述PD包括：

输入电压检测模块，用于检测所述PSE在分级过程结束后是否为所述PD供电，得到检测结果；

分级切换模块，用于当所述检测结果为没有供电时，降低所述PD的功率等级。

7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，还包括：

分级模块，用于设置N个不同的、从大到小排列的功率等级，功率等级最大为第1级，功率等级最小为第N级；

所述N为正整数。

8.如权利要求6所述的设备，其特征在于，

分级切换模块降低所述PD的功率等级是指：

分级切换模块降低所述PD的功率等级为次一级的功率等级。

9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，

所述分级切换模块包括：计时器、加法计数器和存储器；

所述计时器，用于当分级过程结束后开始计时，在超过PSE供电的最大时间间隔时，如果所述检测结果仍为未供电，则产生“下一个功率等级”信号；

所述加法计数器，用于每当接收到一个“下一个功率等级”信号后，将输出值增加1；所述加法计数器为N进制；

所述存储器，用于记录并更新所述输出值为分级指针的数值；

所述分级模块还用于根据所述分级指针的数值，切换到次一级的功率等级。

10.如权利要求9所述的设备，其特征在于：

所述分级模块还用于选择与N个功率等级一一对应的特征电阻，按照对应的功率等级安装到所述PD的电路上；

所述分级模块根据所述分级指针的数值，切换到次一级的功率等级是指：

所述分级模块根据分级指针的数值所指向的功率等级，只闭合该功率等级对应的特征电阻与PD的电路连接，并断开其它特征电阻与所述PD的电路连接。