CN105703618B - 一种采用常规poe实现大功率供电的电路及实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用常规POE实现大功率供电的电路及实现方法，该电路包括：POE交换机；若干PD检测单元，在802.3af协议的控制下实现该POE交换机的协商供电，将POE交换机输出的高压输出至对应的DC/DC电源转换单元；逻辑控制单元，用于检测各PD检测单元是否完成协议协商建立连接，并产生对各DC/DC电源转换单元控制的控制信号；若干DC/DC电源转换单元，具有同步功能，在逻辑控制单元的控制下将POE交换机输出的高压转换为各均流单元所需输入电压；若干均流单元，用于均衡各输入的电流并在统一输出端获得一致电压以供给受电单元，本发明可达到采用普通的PSE的设备供电而实现大功率的供电的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种电路及其实现方法，特别是涉及一种采用常规POE实现大功率供电的电路及实现方法。
背景技术
现在越来越多的家庭终端、监控设备以及企业网络通讯产品陆续选择通过网线的方式来获取系统供电，从而摆脱了采用交流适配器所带来的麻烦，并将进一步拓展以太网技术的应用领域，针对这样供电及受电的产品称之为POE设备，即power on Ethernet。
目前，POE(Power Over Ethernet)技术在实际生活中使用越来越广泛，常规的PSE(Power Sourci ng Equipment，供电设备)的连接是采用单个网口与单个PD(PoweredDevice，受电设备/终端)设备端口连接的方式取电，每个端口的支持的最大功率为30W。
限于802.3af的协议规定，目前设备供电端PSE(Power Sourci ng Equipment，供电设备)的供电功率不能超过30W，使得PD(Powered Device,受电设备/终端)的实际使用的最大极限功率只能使用到25W左右，然而目前很多终端设备的功耗都会超过这个限定的功率值，这样将造成很多的设备即使在有POE的环境下却不能使用POE的功能来减少实际布线。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种采用常规POE实现大功率供电的电路及实现方法，其采用两个或多个独立的PSE接口，实现两路或多路独立PSE的建立连接，建立连接后采用两路或多路独立的DC/DC转换电路，通过逻辑控制和协商实现两路或多路DC/DC并行转换电路同时工作的方式,以达到采用普通的PSE的设备供电而实现大功率的供电的目的。
为达上述目的，本发明提出一种采用常规POE实现大功率供电的电路，用于对受电单元供电，包括：
POE交换机，为具备多个供电端口的通用设备供电端；
若干PD检测单元，连接该POE交换机，用于在802.3af协议的控制下实现该POE交换机的协商供电，将该设备供电端输出的高压输出至对应的DC/DC电源转换单元；
逻辑控制单元，用于检测各PD检测单元是否完成协议协商建立连接，并产生对各DC/DC电源转换单元控制的控制信号；
若干DC/DC电源转换单元，具有同步功能的DC/DC电源转换模块，与各PD检测单元一一对应，用于在该逻辑控制单元的控制信号控制下将该设备供电端输出的高压转换为各均流单元所需的输入电压；
若干均流单元，与各PD检测单元、各DC/DC电源转换单元一一对应，用于均衡各路输入的电流并在统一的输出端获得一致电压以供给该受电单元。
进一步地，该逻辑控制单元实时监测各PD检测单元，只有当各PD检测单元同时获取的供电电压达到该设备供电端输出的高压时，该逻辑控制单元才同时产生打开各DC/DC电源转换单元的控制信号。
进一步地，各DC/DC转换单元的电源转换芯片采用开关同步的实现方式来实现电压的降压转换。
进一步地，该DC/DC转换单元至少包括一串联开关、一并联开关、一电感以及一电容，该串联开关与该电感串联，其中间节点连接该并联开关至地，该电容连接在该电感的另一端与地之间，该串联开关与该并联开关的控制端连接至该逻辑控制单元。
进一步地，当各路的DC/DC转换单元并行输出时，各路的串联开关和并联开关必须同时断开和闭合。
进一步地，由该若干DC/DC电源转换单元中的一路发出同步信号给其他路DC/DC电源转换单元以实现开关电源的开关频率的同步。
进一步地，该均流单元采用自启动的MOS管开关或其他自启动电路。
为达到上述目的，本发明还提供一种采用常规POE实现大功率供电的实现方法，包括如下步骤：
步骤一，各PD检测单元在802.3af协议的控制下实现POE交换机的协商供电，并将POE交换机输出的高压输出至对应的DC/DC电源转换单元；
步骤二；由逻辑控制单元检测各PD检测单元是否完成协议协商建立连接，并产生各DC/DC电源转换单元的控制信号；
步骤三，各DC/DC电源转换单元在逻辑控制单元的控制信号控制下将该POE交换机输出的高压转换为各均流单元所需的输入电压；
步骤四，利用各均流单元对各路输入的电流进行均衡，并在统一的输出端获得一致电压以供给受电单元。
进一步地，于步骤三中，各DC/DC电源转换单元具有同步功能，利用一路DC/DC电源转换单元发出同步信号给其他路DC/DC电源转换单元以实现开关电源的开关频率的同步。
进一步地，于步骤二中，该逻辑控制单元实时监测各PD检测单元，只有当各PD检测单元同时获取的供电电压达到该POE交换机输出的高压时，该逻辑控制单元才同时产生打开各DC/DC电源转换单元的控制信号。
与现有技术相比，本发明一种采用常规POE实现大功率供电的电路及实现方法通过采用两个或多个独立的PSE接口，实现两路或多路独立PSE的建立连接，建立连接后采用两路或多路独立的DC/DC转换电路，通过逻辑控制和协商实现两路或多路DC/DC并行转换电路同时工作的方式,可使终端PD设备的供电功耗增加一倍或多倍，达到了采用普通的PSE的设备供电而实现大功率的供电的目的。
附图说明
图1为本发明一种采用常规POE实现大功率供电的电路的电路结构图；
图2为本发明一种采用常规POE实现大功率供电的电路之较佳实施例的电路结构图；
图3所示为本发明较佳实施例中DC/DC电源转换单元的模型示意图；
图4为本发明一种采用常规POE实现大功率供电的实现方法的步骤流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
图1为本发明一种采用常规POE实现大功率供电的电路的电路结构图。如图1所示，本发明一种采用常规POE实现大功率供电的电路，用于对受电单元6供电，本发明之采用常规POE实现大功率供电的电路包括：POE交换机1、若干PD检测单元21-2n、逻辑控制单元3、若干DC/DC电源转换单元41-4n、若干均流单元51-5n。
其中，POE交换机1为具备多个供电端口的通用设备供电端PSE，用于给受电单元6(PD产品)提供网络供电和通信；若干PD检测单元21-2n，连接POE交换机1，用于在802.3af协议的控制下实现POE交换机1的协商供电，并将设备供电端PSE(即POE交换机)的48V-56V高压输出至对应的DC/DC电源转换单元41-4n；逻辑控制单元3，用于检测各PD检测单元是否完成协议协商建立连接并产生各DC/DC电源转换单元的控制信号；若干DC/DC电源转换单元41-4n，带有同步功能的DC/DC电源转换模块，与各PD检测单元一一对应，用于在逻辑控制单元3的控制信号控制下将设备供电端PSE输出的48V-56V高压转换为各均流单元51-5n所需的输入电压；若干均流单元51-5n，与各PD检测单元、各DC/DC电源转换单元一一对应，用于均衡各路输入的电流并在统一的输出端获得一致电压以供给受电单元6。
图2为本发明一种采用常规POE实现大功率供电的电路之较佳实施例的电路结构图。在本发明较佳实施例中，以两路为例，具体地说，该采用常规POE实现大功率供电的电路，用于对受电单元90供电，包括：POE交换机10、第一路PD检测单元20、第二路PD检测单元30、逻辑控制单元40、第一路DC/DC电源转换单元50、第二路DC/DC电源转换单元60、第一路均流单元70以及第二路均流单元80，本发明采用在产品中设置两个或多个独立的PD取电端口分别与设备供电端PSE的两个或多个端口建立连接获取正常电压并通过均衡的方法，获取所需的大功率输出。
POE交换机10为具备多个供电端口的通用设备供电端PSE，用于给受电单元90(PD产品)提供网络供电和通信，第一路PD检测单元20、第二路PD检测单元30用于在802.3af协议的控制下实现POE交换机供电的协商供电连接并将设备供电端PSE的48V-56V高压输出至第一路DC/DC电源转换单元50、第二路DC/DC电源转换单元60；逻辑控制单元40用于检测第一路PD检测单元20、第二路PD检测单元30是否完成协议协商建立连接并产生第一路DC/DC电源转换单元50与第二路DC/DC电源转换单元60的控制信号；该第一路DC/DC电源转换单元50与第二路DC/DC电源转换单元60为带有同步功能的DC/DC电源转换模块，用于在逻辑控制单元40的控制信号控制下将设备供电端PSE输出的48V-56V高压转换为第一路均流单元70、第二路均流单元80所需的输入电压，第一路均流单元70、第二路均流单元80为自启动的MOS管或其他自启动电路，用于均衡两路输入的电流并在统一的输出端获得一致电压以供给受电单元90(后续电路)。
具体地说，POE交换机10的两个端口连接至第一路PD检测单元20、第二路PD检测单元30，第一路PD检测单元20、第二路PD检测单元30的输出分别连接带有同步功能的第一路DC/DC电源转换单元50、第二路DC/DC电源转换单元60的输入端和逻辑控制单元40的输入端，逻辑控制单元40的输出控制信号连接至带有同步功能的第一路DC/DC电源转换单元50、第二路DC/DC电源转换单元60的控制端，带有同步功能的第一路DC/DC电源转换单元50、第二路DC/DC电源转换单元60的输出分别连接至第一路均流单元70、第二路均流单元80的输入端，第一路均流单元70、第二路均流单元80的输出端并联连接至受电单元90(后续电路)。
逻辑控制单元40实时监测第一路PD检测单元20、第二路PD检测单元30的两路电源的电压，只有当两路PD检测单元同时获取的供电电压达到设备供电端PSE输出的48V～56V高压后，逻辑控制单元40才会同时产生打开带有同步功能的第一路DC/DC电源转换单元50和第二路DC/DC电源转换单元60的控制信号，如果两路电源中有一路没有建立连接，逻辑控制单元40都不会产生打开DC/DC转换单元的控制信号。本发明较佳实施例因为采用两路电源并行连接的方法来实现受电单元90(后续电路)所需的2倍电流输出，因此DC/DC转换单元的电源转换芯片必须采用开关同步的实现方式来实现电压的降压转换。
如图3所示为本发明较佳实施例中DC/DC电源转换单元的模型示意图，在本发明较佳实施例中，DC/DC电源转换单元至少包括一串联开关S1、一并联开关S2、一电感L以及一电容C，其中，串联开关S1与电感L串联，其中间节点Va连接并联开关S2至地，电容C连接在电感L的另一端与地之间，该串联开关S1与该并联开关S2的控制端连接至该逻辑控制单元。正常一路工作时，串联开关S1和并联开关S2交替闭合，当两路并行输出时，若上一路的串联开关S1闭合，而另一路的并联开关S2闭合，或者上一路的并联开关S2闭合而另一路的串联开关S1闭合时，两路电源输出会产生电源倒灌的现象，因此两路电源的串联开关S1和并联开关S2必须同时断开和闭合，所以两路电源必须通过主带有同步功能的第一路DC/DC电源转换单元(也可以是第二路)的主电源转换模块发出同步信号给第二路DC/DC电源转换单元60(相应地，也可以为第一路)的电源转换模块来实现开关电源的开关频率的同步，这样才能避免发生电源倒灌的现象。第一路均流单元70、第二路均流单元80采用自启动的MOS管开关或其他自启动电路，MOS管因为自身的工艺结构影响，在电流增大时它的等效的直流阻抗增大，当带有同步功能的第一路DC/DC电源转换单元50与第二路DC/DC电源转换单元60存在电流不均衡导致输出电压不一致时，通过MOS管的动态调整就能实现两路电源电流的均衡输出。
图4为本发明一种采用常规POE实现大功率供电的实现方法的步骤流程图。如图4所示，本发明一种采用常规POE实现大功率供电的实现方法，包括如下步骤：
步骤401，各PD检测单元在802.3af协议的控制下实现POE交换机的协商供电，并将POE交换机输出的48V-56V高压输出至对应的DC/DC电源转换单元；
步骤402；由逻辑控制单元检测各PD检测单元是否完成协议协商建立连接，并产生各DC/DC电源转换单元的控制信号；具体地说，该逻辑控制单元实时监测各PD检测单元，只有当各PD检测单元同时获取的供电电压达到该POE交换机输出的高压时，该逻辑控制单元才同时产生打开各DC/DC电源转换单元的控制信号；
步骤403，各DC/DC电源转换单元在逻辑控制单元的控制信号控制下将POE交换机输出的48V-56V高压转换为各均流单元所需的输入电压；较佳地，各DC/DC电源转换单元具有同步功能，利用一路DC/DC电源转换单元的主电源转换模块发出同步信号给其他路DC/DC电源转换单元的电源转换模块以实现开关电源的开关频率的同步，避免发生电源倒灌的现象。
步骤404，利用各均流单元对各路输入的电流进行均衡，并在统一的输出端获得一致电压以供给受电单元。
综上所述，本发明一种采用常规POE实现大功率供电的电路及实现方法通过采用两个或多个独立的PSE接口，实现两路或多路独立PSE的建立连接，建立连接后采用两路或多路独立的DC/DC转换电路，通过逻辑控制和协商实现两路或多路DC/DC并行转换电路同时工作的方式,可使终端PD设备的供电功耗增加一倍或多倍，达到了采用普通的PSE的设备供电而实现大功率的供电的目的。
任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。
Claims (5)
1.一种采用常规POE实现大功率供电的电路，用于对受电单元供电，其特征在于,包括：
POE交换机，为具备多个供电端口的通用设备供电端；
若干PD检测单元，连接该POE交换机，用于在802.3af协议的控制下实现该POE交换机的协商供电，将该设备供电端输出的高压输出至对应的DC/DC电源转换单元；
逻辑控制单元，用于检测各PD检测单元是否完成协议协商建立连接，该逻辑控制单元实时监测各PD检测单元，当各PD检测单元同时获取的供电电压达到该设备供电端输出的高压时，同时产生对各DC/DC电源转换单元控制的控制信号；
若干DC/DC电源转换单元，具有同步功能的DC/DC电源转换模块，与各PD检测单元一一对应，用于在该逻辑控制单元的控制信号控制下将该设备供电端输出的高压转换为各均流单元所需的输入电压,每个DC/DC转换单元至少包括一串联开关、一并联开关、一电感以及一电容，该串联开关与该电感串联，其中间节点连接该并联开关至地，该电容连接在该电感的另一端与地之间，该串联开关与该并联开关的控制端连接至该逻辑控制单元，当各路的DC/DC转换单元并行输出时，各路的串联开关和并联开关必须同时断开和闭合；
若干均流单元，与各PD检测单元、各DC/DC电源转换单元一一对应，用于均衡各路输入的电流并在统一的输出端获得一致电压以供给该受电单元。
2.如权利要求1所述的一种采用常规POE实现大功率供电的电路，其特征在于：由该若干DC/DC电源转换单元中的一路发出同步信号给其他路DC/DC电源转换单元以实现开关电源的开关频率的同步。
3.如权利要求1所述的一种采用常规POE实现大功率供电的电路，其特征在于：该均流单元采用自启动的MOS管开关或其他自启动电路。
4.一种采用常规POE实现大功率供电的实现方法，包括如下步骤：
步骤一，各PD检测单元在802.3af协议的控制下实现POE交换机的协商供电，并将POE交换机输出的高压输出至对应的DC/DC电源转换单元；
步骤二；由逻辑控制单元检测各PD检测单元是否完成协议协商建立连接，实时监测各PD检测单元，当各PD检测单元同时获取的供电电压达到设备供电端输出的高压时，同时产生各DC/DC电源转换单元的控制信号；
步骤三，各DC/DC电源转换单元在逻辑控制单元的控制信号控制下将该POE交换机输出的高压转换为各均流单元所需的输入电压，每个DC/DC转换单元至少包括一串联开关、一并联开关、一电感以及一电容，该串联开关与该电感串联，其中间节点连接该并联开关至地，该电容连接在该电感的另一端与地之间，该串联开关与该并联开关的控制端连接至该逻辑控制单元，当各路的DC/DC转换单元并行输出时，各路的串联开关和并联开关必须同时断开和闭合；
步骤四，利用各均流单元对各路输入的电流进行均衡，并在统一的输出端获得一致电压以供给受电单元。
5.如权利要求4所述的一种采用常规POE实现大功率供电的实现方法，其特征在于：于步骤三中，各DC/DC电源转换单元具有同步功能，利用一路DC/DC电源转换单元发出同步信号给其他路DC/DC电源转换单元以实现开关电源的开关频率的同步。
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