CN107346116B - Pse供电芯片和pse供电控制方法 - Google Patents

Pse供电芯片和pse供电控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种PSE供电芯片和PSE供电控制方法。该PSE供电芯片包括：PWM电路，与PSE通道连接，用于通过PSE通道向与该PSE通道连接的PD用电设备发出功率检测信号；功率检测电路，用于检测PD用电设备在收到功率检测信号后反馈的功率标识电流的大小；处理器，与PWM电路及功率检测电路连接，用于控制PWM电路发出功率检测信号，并根据功率检测电路检测到的功率标识电流的大小判断PD用电设备的功率；如果根据功率标识电流所识别出的功率在预定的功率分级中，则打开PSE通道从而向PD用电设备供电，否则关闭PSE通道禁止向PD用电设备供电。本发明可避免接入功率不匹配的PD用电设备时，导致PD用电设备损坏的问题。

Description

PSE供电芯片和PSE供电控制方法
技术领域
本发明涉及PSE供电技术领域，特别涉及一种PSE供电芯片和PSE供电控制方法。
背景技术
PoE(Power over Ethernet,以太网供电)是一种局域网技术，可通过双绞线向受电设备提供直流功率，已在企业与工业应用中得到广泛的应用。由于不同的PD用电设备其采用的功率可能不同，因此，如果不区分PD用电设备的功率，将无法为其提供安全而稳定的供电，从而接入功率不匹配的PD用电设备，导致PD用电设备损坏。
发明内容
本发明提供了一种PSE供电芯片和PSE供电控制方法，以解决现有技术中接入功率不匹配的PD用电设备，导致PD用电设备损坏的问题。
为解决上述问题，作为本发明的一个方面，提供了一种PSE供电芯片，包括：PD检测电路，与PSE通道连接，用于检测所述PSE通道是否接入了符合条件的PD用电设备；PWM电路，与PSE通道连接，用于通过所述PSE通道向与该 PSE通道连接的PD用电设备发出功率检测信号；功率检测电路，用于检测所述 PD用电设备在收到所述功率检测信号后反馈的功率标识电流的大小；处理器，与所述PD检测电路、所述PWM电路及所述功率检测电路连接，用于控制所述PWM 电路发出所述功率检测信号，并根据所述功率检测电路检测到的所述功率标识电流的大小判断所述PD用电设备的功率；如果根据所述功率标识电流所识别出的功率在预定的功率分级中，则打开所述PSE通道从而向所述PD用电设备供电，否则关闭所述PSE通道禁止向所述PD用电设备供电。
优选地，所述PSE供电芯片还包括PSE工作电压检测电路，用于检测输入的电源电压是否在允许的工作范围内；所述PSE工作电压检测电路与所述处理器连接，所述处理器在所述电源电压超出所述允许的工作范围时，切换所述PSE 通道的供电。
优选地，所述PSE供电芯片还包括优选供电控制电路，与所述处理器连接，用于向所述处理器分配多个所述PSE通道的供电优先级。
优选地，所述PSE供电芯片还包括I2C总线控制器，与所述处理器连接，用于使用户通过所述I2C总线控制器从外部对所述功率分级所对应的功率标识电流、PSE通道开或关、单个PSE通道最大功率、整机最大功率及所述供电优先级进行配置，并通过所述I2C总线控制器向外部I2C总线输出端口状态、端口电流、端口功率及所述供电优先级的配置情况，通过所述I2C总线控制器实现多颗所述PSE供电芯片的互连互通从而组合实现更多通道的PSE管理器。
优选地，所述PSE供电芯片还包括过流与短路检测电路，其输入端与所述 PSE通道的电流输出端连接，输出端与所述处理器连接，所述处理器根据识别出的所述功率及所述PSE通道的供电电压计算出工作电流，并在所述过流与短路检测电路检测到的电路大于所述工作电流时，切断所述PSE通道的供电。
优选地，所述处理器在所述过流与短路检测电路检测到的电路大于所述工作电流达到预定时间后，才切断所述PSE通道的供电。
优选地，所述PSE供电芯片还包括空载检测电路，其输入端与所述PSE通道的电流输出端连接，输出端与所述处理器连接；所述处理器在所述过流与短路检测电路检测到的电路小于预定功率时，判断所述PSE通道空载或离线，并切断所述PSE通道的供电。
优选地，所述处理器通过MOS管与所述PSE通道连接，并通过所述MOS管的G极控制所述PSE通道的供电或断电。
本发明还提供了一种PSE供电控制方法，包括：步骤1，检测是否有PD用电设备在线，如果有PD用电设备在线，则执行步骤2；步骤2，向所述PD用电设备发出功率检测信号，并检测所述PD用电设备在收到所述功率检测信号后反馈的功率标识电流的大小，根据所述功率标识电流对所述PD用电设备进行功率分级，如果分级成功，则执行步骤3；如果分级失败，则返回步骤1；步骤3，读取供电优先级，根据所述供电优先级开启相应的PSE通道的供电；步骤4，对步骤3中开启供电的PSE通道的供电电流进行检测，以判断是否发生过流、短路、或空载/离线，如果是，则切断所述PSE通道的供电并返回步骤1。
优选地，如果供电功率小于0.25W，则判断发生的空载/断路。
由于不同的PD用电设备其采用的功率可能不同，因此，本发明在得知与其连接的PD用电设备的功率后，即可通过功率来判断是否为可用本发明供电的合法的PD用电设备，还可进一步根据功率确定出该PD用电设备的供电电流，从而为其提供安全而稳定的供电，避免接入功率不匹配的PD用电设备时，导致PD 用电设备损坏的问题。
附图说明
图1示意性地示出了PSE供电芯片的功能结构示意图；
图2示意性地示出了单个PSE通道的工作流程图；
图3示意性地示出了具有多个PSE通道的PSE系统的控制流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
本发明的一个方面，提供了一种PSE供电芯片，包括：PD检测电路，与PSE 通道连接，用于检测所述PSE通道是否接入了符合条件的PD用电设备；PWM电路，与PSE通道连接，用于通过所述PSE通道向与该PSE通道连接的PD用电设备发出功率检测信号；功率检测电路，用于检测所述PD用电设备在收到所述功率检测信号后反馈的功率标识电流的大小；处理器，与所述PD检测电路、所述PWM电路及所述功率检测电路连接，用于控制所述PWM电路发出所述功率检测信号，并根据所述功率检测电路检测到的所述功率标识电流的大小判断所述PD用电设备的功率；如果根据所述功率标识电流所识别出的功率在预定的功率分级(例如，class0＝15.4W、class1＝4W、class2＝7W、class3＝15.4W、class4＝30W) 中，则打开所述PSE通道从而向所述PD用电设备供电，否则关闭所述PSE通道禁止向所述PD用电设备供电。
本发明中的PSE供电芯片设置有多个所述的PSE通道，当某一PSE通道与 PD用电设备连接后，处理器通过PWM电路向PD用电设备发出功率检测信号，该功率检测信号可以是一个PWM信号。然后，PD用电设备接收到该功率检测信号后，向与其连接的PSE通道输出反馈一个电流，该电流的大小表示了其功率的大小。因此，当处理器获得该电流的大小后，即可根据电流的大小确定PD用电设备的功率。例如，可以通过查表等方式，从先设定的功率分级中查询得到对应的功率及其分级情况。
例如，在图1所示的实施例中，本发明的PSE供电芯片具有四个PSE通道，可接入四个PD用电设备。
由于不同的PD用电设备其采用的功率可能不同，因此，本发明在得知与其连接的PD用电设备的功率后，即可通过功率来判断是否为可用本发明供电的合法的PD用电设备，还可进一步根据功率确定出该PD用电设备的供电电流，从而为其提供安全而稳定的供电，避免接入功率不匹配的PD用电设备时，导致PD 用电设备损坏的问题。
优选地，所述PSE供电芯片还包括PSE工作电压检测电路，用于检测输入的电源电压是否在允许的工作范围内；所述PSE工作电压检测电路与所述处理器连接，所述处理器在所述电源电压超出所述允许的工作范围时，切换所述PSE 通道的供电。由于PD用电设备的供电电压具有一定的范围，如果供电电压不符合要求，则会对接入的PD用电设备带来风险，因此有必要通过PSE工作电压检测电路来实时监测供电的情况，以保证安全供电。
优选地，所述PSE供电芯片还包括优选供电控制电路，与所述处理器连接，用于向所述处理器分配多个所述PSE通道的供电优先级。例如，当供电的功率小于接入的多个PD用电设备的总功率时，因此，无法同时为多个PD用电设备供电。在这种情况下，用户可以将必须要优先确保供电的PD用电设备的优先级设定成高优先级，而将可以断电的PD用电设备给予低优先级，即按照PD用电设备的供电优先性进行分级，从而确保重点、关键的PD用电设备始终处于正常的供电状态。
优选地，所述PSE供电芯片还包括I2C总线控制器，与所述处理器连接，用于使用户通过所述I2C总线控制器从外部对所述功率分级所对应的功率标识电流、PSE通道开或关、单个PSE通道最大功率、整机最大功率及所述供电优先级进行配置，并通过所述I2C总线控制器向外部I2C总线输出端口状态、端口电流、端口功率及所述供电优先级的配置情况，通过所述I2C总线控制器实现多颗所述PSE供电芯片的互连互通从而组合实现更多通道的PSE管理器。这样，当用户可以根据其使用的PD用电设备的具体情况，对本发明进行配置和管理。
优选地，所述PSE供电芯片还包括过流与短路检测电路，其输入端与所述PSE通道的电流输出端连接，输出端与所述处理器连接，所述处理器根据识别出的所述功率及所述PSE通道的供电电压计算出工作电流，并在所述过流与短路检测电路检测到的电路大于所述工作电流时，切断所述PSE通道的供电。当开启PSE通道后，即可通过过流与短路检测电路实时检测是否存在过流或短路现象，以保证安全供电。更优选地，所述处理器在所述过流与短路检测电路检测到的电路大于所述工作电流达到预定时间后，才切断所述PSE通道的供电。这样，可避免由于电流不稳定带来的工作电流偶然超过预定工作的问题，避免误切断的问题。
优选地，所述PSE供电芯片还包括空载检测电路，其输入端与所述PSE通道的电流输出端连接，输出端与所述处理器连接；所述处理器在所述过流与短路检测电路检测到的电路小于预定电流时，判断所述PSE通道空载或离线，并切断所述PSE通道的供电。因此，当PD用电设备离线时，可以被本发明实时地检测到，从而切断相应PSE通道的供电。
优选地，所述处理器通过MOS管与所述PSE通道连接，并通过所述MOS管的G极控制所述PSE通道的供电或断电。
请参考图2，本发明还提供了一种PSE供电控制方法，包括：
步骤1，检测是否有PD用电设备在线，如果有PD用电设备在线，则执行步骤2；
步骤2，向所述PD用电设备发出功率检测信号，并检测所述PD用电设备在收到所述功率检测信号后反馈的功率标识电流的大小，根据所述功率标识电流对所述PD用电设备进行功率分级，如果分级成功，则执行步骤3；如果分级失败，则返回步骤1；
步骤3，读取供电优先级，根据所述供电优先级开启相应的PSE通道的供电；
步骤4，对步骤3中开启供电的PSE通道的供电电流进行检测，以判断是否发生过流、短路、或空载/离线，如果是，则切断所述PSE通道的供电并返回步骤1。
优选地，如果供电功率小于0.25W，则判断发生的空载/断路。
图3示出了具有多个PSE通道时的控制流程，例如：
步骤一，系统初始化：开始对程序和所有端口进行复位。
步骤二，PSE工作电压检测：通过AD转换读取PSE输入电压是否为设定电压范围(DC37V-57V)。如果符合向下执行步骤三，如果不符合则转为继续执行步骤二；在供电开启后，如果PSE工作电压检测到不合格，则立即关闭向下所有端口程序并关闭供电功能；当PSE工作电压重新符合时，向下执行新一轮的程序。
步骤三，PD检测：收到步骤二的合格指令后，检测端口是否有特征电阻 (19K-27K)，当符合特征条件时，启动PWM，输出电流小于等于5MA的5-10V电压，时间为500MS，检测端口(电流是否小于5MA)；当特征电阻符合且(端口电流小于5MA)时，系统判断为有效PD，向下执行步骤四，否则循环执行步骤三。
步骤四，PD功率分级：收到步骤三的合格指令后，启动PWM，输出电流小于等于50MA的电压15-20V，时间为19MS，检测端口电流，根据电流值作出功率分配，并发送指令给步骤五。如果超过设定的电流范围，则转为执行步骤三。
电流值对应功率分配表：
电流 分级 功率
Class0 2.5ma(±2.5ma) 15.4W
Class1 10.5ma(±2.5ma) 4W
Class2 18.5ma(±2.5ma) 7W
Class3 28ma(±3ma) 15.4W
Class4 40ma(±5ma) 30W
步骤五，供电控制：收到步骤四的合作指令后，读取优先机制端口状态，如为端口关闭，则停留在步骤五。如为端口开启，则开启端口供电；在开启端口供的同时，开启步骤五、步骤六和步骤七；并受控于步骤五、步骤六和步骤七。其中，优先机制是根据总功率限制条件((此条件可通过芯片编程、I2C人为控制；自动计算并执行端口开启或关闭状态)。
步骤六，过流检测：端口供电开启时同时执行步骤六，通过AD读取端口电流，当端口电流超过系统计算值且超过60MS时，发送指令给步骤五，关闭供电，同时返回步骤四，重新向下执行程序。
步骤七，短路检测：端口供电开启时同时执行步骤七，通过AD读取端口电流，当端口电流超过系统计算值是，立即发送指令给步骤五，关闭供电，同时返回步骤四，重新向下执行程序。
步骤八，空载检测：端口供电开启时同时执行步骤八，通过AD读取端口电流，当拔出PD时或接入的PD设备功率小于0.25W时，判断为无PD用电设备状态，发送指令给步骤五，关闭供电，同时返回步骤四，重新向下执行程度。
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 (7)

1.一种PSE供电芯片，其特征在于，包括：
PD检测电路，与PSE通道连接，用于检测所述PSE通道是否接入了符合条件的PD用电设备；
PWM电路，与PSE通道连接，用于通过所述PSE通道向与该PSE通道连接的PD用电设备发出功率检测信号；
功率检测电路，用于检测所述PD用电设备在收到所述功率检测信号后反馈的功率标识电流的大小；
处理器，与所述PD检测电路、所述PWM电路及所述功率检测电路连接，用于控制所述PWM电路发出所述功率检测信号，并根据所述功率检测电路检测到的所述功率标识电流的大小判断所述PD用电设备的功率；
如果根据所述功率标识电流所识别出的功率在预定的功率分级中，则打开所述PSE通道从而向所述PD用电设备供电，否则关闭所述PSE通道禁止向所述PD用电设备供电；
所述处理器通过MOS管与所述PSE通道连接，并通过所述MOS管的G极控制所述PSE通道的供电或断电；
所述PSE供电芯片还包括I2C总线控制器，与所述处理器连接，用于使用户通过所述I2C总线控制器从外部对所述功率分级所对应的功率标识电流、PSE通道开或关、单个PSE通道最大功率、整机最大功率及所述供电优先级进行配置，并通过所述I2C总线控制器向外部I2C总线输出端口状态、端口电流、端口功率及所述供电优先级的配置情况，通过所述I2C总线控制器实现多颗所述PSE供电芯片的互连互通从而组合实现更多通道的PSE管理器。
2.根据权利要求1所述的PSE供电芯片，其特征在于，所述PSE供电芯片还包括PSE工作电压检测电路，用于检测输入的电源电压是否在允许的工作范围内；所述PSE工作电压检测电路与所述处理器连接，所述处理器在所述电源电压超出所述允许的工作范围时，切换所述PSE通道的供电。
3.根据权利要求1所述的PSE供电芯片，其特征在于，所述PSE供电芯片还包括优选供电控制电路，与所述处理器连接，用于向所述处理器分配多个所述PSE通道的供电优先级。
4.根据权利要求3所述的PSE供电芯片，其特征在于，所述PSE供电芯片还包括过流与短路检测电路，其输入端与所述PSE通道的电流输出端连接，输出端与所述处理器连接，所述处理器根据识别出的所述功率及所述PSE通道的供电电压计算出工作电流，并在所述过流与短路检测电路检测到的电路大于所述工作电流时，切断所述PSE通道的供电。
5.根据权利要求4所述的PSE供电芯片，其特征在于，所述处理器在所述过流与短路检测电路检测到的电路大于所述工作电流达到预定时间后，才切断所述PSE通道的供电。
6.根据权利要求4所述的PSE供电芯片，其特征在于，所述PSE供电芯片还包括空载检测电路，其输入端与所述PSE通道的电流输出端连接，输出端与所述处理器连接；
所述处理器在所述过流与短路检测电路检测到的电路小于预定功率时，判断所述PSE通道空载或离线，并切断所述PSE通道的供电。
7.一种PSE供电控制方法，其特征在于，包括：
步骤1，检测是否有PD用电设备在线，如果有PD用电设备在线，则执行步骤2；
步骤2，向所述PD用电设备发出功率检测信号，并检测所述PD用电设备在收到所述功率检测信号后反馈的功率标识电流的大小，根据所述功率标识电流对所述PD用电设备进行功率分级，如果分级成功，则执行步骤3；如果分级失败，则返回步骤1；
步骤3，读取供电优先级，根据所述供电优先级开启相应的PSE通道的供电；
步骤4，对步骤3中开启供电的PSE通道的供电电流进行检测，以判断是否发生过流、短路、或空载/离线，如果是，则切断所述PSE通道的供电并返回步骤1；
如果供电功率小于0.25W，则判断发生的空载/断路。
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