CN107566131B

CN107566131B - Pse多路自动切换芯片

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Publication number: CN107566131B
Application number: CN201710758774.4A
Authority: CN
Inventors: 倪严辅
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-08-29
Filing date: 2017-08-29
Publication date: 2020-07-10
Anticipated expiration: 2037-08-29
Also published as: CN107566131A

Abstract

一种PSE多路自动切换芯片，包括主动PD检测单元，用于检测是否有主动式PD接入PSE，如果是，则生成主动式检测合格信号，否则，生成主动式检测不合格信号；被动PD检测单元，用于检测是否有被动式PD接入PSE，如果是，则生成被动式检测合格信号，否则生成被动式检测不合格信号；处理器在同时收到主动式检测合格信号及被动式检测不合格信号时开启主动式供电方式，在同时收到主动式检测不合格信号及被动式检测合格信号时，开启被动式供电方式，在同时收到主动式检测不合格信号及被动式检测不合格信号时判断为无效PD且不予PD供电。本发明可通过一台交换机同时支持主动式和被动式供电，从而实现对主动和被动式PD设备的集中管理。

Description

PSE多路自动切换芯片

技术领域

本发明涉及PSE供电技术领域，特别涉及一种PSE多路自动切换芯片。

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，其主要采用两种方式供电：

(1)Active供电，即主动式供电技术。遵循IEEE80.3af/at协议供电方式，此方式为可靠供电方式，能自动识PD(受电端设备，Power Device)和供电，接入非PD设备时可拒绝供电，以免损坏设备。

(2)Passive供电，即被动式供电技术。直接供电方式；此供电方式无任何有效保护措施，不管接入是否为有效PD均进行供电，供电风险高，极易损坏非PD设备。

然而，现有技术中还没有单端口可实现上述两种供电方式自动切换的产品。

发明内容

本发明提供了一种PSE多路自动切换芯片，以解决现有技术中无法通过一台交换机同时支持主动式和被动式供电，从而实现对主动和被动式PD设备的集中管理的问题。

为解决上述问题，作为本发明的一个方面，提供了一种PSE多路自动切换芯片，包括：主动PD检测单元，用于检测是否有主动式PD接入PSE，如果是，则生成主动式检测合格信号，否则，生成主动式检测不合格信号；被动PD检测单元，用于检测是否有被动式PD接入PSE，如果是，则生成被动式检测合格信号，否则生成被动式检测不合格信号；处理器，与所述主动PSE电压检测单元、所述被动PSE电压检测单元连接，所述处理器在同时收到主动式检测合格信号及被动式检测不合格信号时开启主动式供电方式，在同时收到主动式检测不合格信号及被动式检测合格信号时，开启被动式供电方式，在同时收到主动式检测不合格信号及被动式检测不合格信号、或同时收到主动式检测合格信号及被动式检测合格信号时判断为无效PD且不予PD供电。

优选地，所述PSE多路自动切换芯片还包括：主动PSE电压检测单元，与所述处理器连接，用于检测主动PSE输入的DC电压值是否在允许的工作范围内，如果是则生成主动PSE输入电压合格信号，否则生成主动PSE输入电压不合格信号；被动PSE电压检测单元，与所述处理器连接，用于检测被动PSE输入的DC电压值是否在允许的工作范围内，如果是则生成被动PSE输入电压合格信号，否则生成被动PSE输入电压不合格信号；所述主动PSE输入电压不合格信号或所述被动PSE输入电压不合格信号触发所述处理器关闭相应单元的供电功能。

优选地，所述PSE多路自动切换芯片还包括PSE通道，分别通过所述主动PD检测单元及所述被动PD检测单元与所述处理器连接，用于向外部接入的PD供电；所述主动PSE输入电压合格信号触发所述处理器通过所述主动PD检测单元检测是否有主动式PD接入PSE，和/或所述被动PSE输入电压合格信号触发所述处理器通过所述被动PD检测单元检测是否有被动式PD接入PSE。

优选地，所述处理器在同时收到所述主动式检测合格信号及所述被动式检测不合格信号时，开启所述PSE通道的主动式通道；和/或所述处理器在同时收到所述主动式检测不合格信号及所述被动式检测合格信号时，开启所述PSE通道的被动式通道；所述处理器在同时收到所述主动式检测合格信号及所述被动式检测合格信号、或同时收到所述主动式检测不合格信号及所述被动式检测不合格信号时，关闭主动式和被动式通道。

优选地，在所述PSE通道的主动式通道的开启后，所述主动PD检测单元根据IEEE802.3af/at协议对接入的PD功率进行判断；在所述PSE通道的被动式通道的开启后，所述处理器调取用户配置功率信息；所述处理器通过供电控制单元开启相应的主动或被动供电端口并根据所述主动PD检测单元对PD功率的判断结果或相应被动供电单元的所述用户配置功率信息进行供电。

优选地，所述PSE多路自动切换芯片还包括IIC存储器，用于存储所述用户配置功率信息，所述用户配置功率信息由用户通过IIC总线从外部配置；所述用户配置功率信息包括PSE总功率限制、端口功率配置、优先机制开和关、开机延时、端口重起、端口开关、被动式端口工作电压配置，并通过IIC端口输出PSE的配置信息和工作信息。

优选地，所述PSE多路自动切换芯片还包括电流检测单元，与所述处理器连接，用于检测所述PSE通道向接入的PD设备输出的电流；所述处理器在所述电流检测单元检测到发生过流或短路时，切断所述PSE通道的输出。

优选地，所述PSE多路自动切换芯片还包括空载检测单元，与所述处理器连接，用于在检测到PD被拔出或接入PD的功率小于预定功率时生成空载信号，所述空载信号触发所述处理器切断所述PSE通道的输出。

优选地，所述处理器根据PD供电功率及对应的实时PSE电压计算出实际电流值。

优选地，所述处理器根据所述IIC存储器中由用户预先配置的端口优先级及当前的PSE输入功率分配各端口的供电顺序。

由于采用了上述技术方案，本发明可以自动判断PD类型，并根据判断结果自动在主动和被动供电模式之间进行自动切换，可通过一台交换机同时支持主动式和被动式供电方式，实现对主动和被动式PD设备的集中管理。

附图说明

图1示意性地示出了本发明中的芯片的结构示意图；

图2示意性地示出了本发明的控制流程图。

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。

本发明能实现对主动式(Active)和被动式(Passive)PD(受电端设备，PowerDevice)设备的自动判断；自动开启相应的供电方式；并提供实际供电端口过流、短路保护；PD在线检测；主动式遵循IEEE802.3af/at协议；被动式实现自动对PD的判断，并根据用户配置给PD施加电源。

本发明提供了一种PSE多路自动切换芯片，使用该芯片，无需借助任何外部控制即可自动管理2组PSE(供电端设备，Power Sourcing Equipment)供电端口。

请参考图1，在一个实施例中，本发明提供了一种PSE多路自动切换芯片，包括：

主动PD检测单元，用于检测是否有主动式PD接入PSE，如果是，则生成主动式检测合格信号，否则，生成主动式检测不合格信号；

被动PD检测单元，用于检测是否有被动式PD接入PSE，如果是，则生成被动式检测合格信号，否则生成被动式检测不合格信号；

处理器(Processor)，与所述主动PSE电压检测单元、所述被动PSE电压检测单元、所述主动PD检测及功率分级单元、及所述主动PD检测及功率分级单元连接。

所述处理器在同时收到主动式检测合格信号及被动式检测不合格信号时开启主动式供电方式，在同时收到主动式检测不合格信号及被动式检测合格信号时，开启被动式供电方式，在同时收到主动式检测不合格信号及被动式检测不合格信、或同时收到主动式检测合格信号及被动式检测合格信号号时判断为无效PD且不予PD供电，这样可有效避免接入非PD设备时，错误供电导致的设备损坏。

图1中的IIC总线控制可为应用者提供人机接口通讯，可用此端口配置管理PSE，可用此端口向外部设备输出PSE的配置信息与工作信息；通过此端口可实现多个芯片连接，实现更多通道的PSE管理器。

优选地，所述PSE多路自动切换芯片还包括：主动PSE电压检测单元，与所述处理器连接，用于检测主动PSE输入的DC电压值是否在允许的工作范围内(DC37-57V)，如果是则生成主动PSE输入电压合格信号，否则生成主动PSE输入电压不合格信号；被动PSE电压检测单元，与所述处理器连接，用于检测被动PSE输入的DC电压值是否在允许的工作范围(可配置为DC12-32V或DC37-57V)内，如果是则生成被动PSE输入电压合格信号，否则生成被动PSE输入电压不合格信号；所述主动PSE输入电压不合格信号时关闭主动式通道；所述被动PSE输入电压不合格信号触发所述处理器时关闭被动式通道。

优选地，在所述PSE通道的主动式通道的开启后，所述主动PD检测单元根据IEEE802.3af/at协议对接入的PD功率进行判断；在所述PSE通道的被动式通道的开启后，所述处理器调取用户配置功率信息；所述处理器通过供电控制单元开启相应的主动或被动供电端口并根据所述主动PD检测单元对PD功率的判断结果或所述被动式用户配置功率信息进行供电。例如，可通过检测用户配置的引脚电阻来调取用户配置功率信息中的参数，包括：总功率限制，端口功率配置、优先机制开和关、IIC开和关，开机延时。

如图1所示，供电控制输出开或关的指令给PSE通道(PSE通道1-PSE通道2)，开启或关闭相应端口；端口指示灯指示各端口的供电状态，当供电成功时点亮LED灯，当供电关闭时，熄灭LED灯。PSE通道1-PSE通道2中的每一个通道包括一个主动式和被动式控制开关，外部连接MOS管G极，用于开开启或关闭PSE供电。

优选地，所述PSE多路自动切换芯片还包括IIC存储器，用于存储所述用户配置功率信息，所述用户配置功率信息由用户通过IIC总线从外部配置；配置信息包括PSE总功率限制、端口功率配置、优先机制开和关，开机延时、端口重起、端口开关、被动式端口工作电压配置；也通过IIC端口输出PSE的配置信息工作信息。

优选地，所述PSE多路自动切换芯片还包括电流检测单元，与所述处理器连接，用于检测所述PSE通道向接入的PD设备输出的电流；所述处理器在所述电流检测单元检测到发生过流或短路时，切断所述PSE通道的输出。优选地，所述处理器根据PD供电功率及对应的实时PSE电压计算出实际电流值。

在对端口过流进行保护时，PSE根据所需功率(主动式为自动PD分级功率、被动式为用户配置功率)和当前供电电压，自动计算出最大电流值，当PSE端口输出负载电流大于此电流值时，通过特定的延时任大于此电流值时，PSE供电端口关闭。在对端口进行短路保护时，PSE根据过流保护值计算出短路值，以此值做为判断短路标准，当PSE端口输出负载电流大于此短路值时，PSE供电端口关闭。通过电流检测单元可实现过流短或短路的检测，以保护PD受电设备和PSE自身的安全。

优选地，所述PSE多路自动切换芯片还包括空载检测单元，与所述处理器连接，用于在检测到PD被拔出或接入PD的功率小于预定功率时生成空载信号，所述空载信号触发所述处理器切断所述PSE通道的输出。例如，当PSE端口输出负载小于0.25W时，系统判断为PD设备离线或空载，PSE供电端口关闭。

优选地，所述处理器根据所述IIC存储器中由用户预先配置的端口优先级及当前的PSE输入功率分配各端口的供电顺序。这样，在各端口的PD功率需求大于当前能够提供的PSE输入功率时，可使优先级高的PD保持供电状态，而关闭优先级低的PD供电。

下面结合图2，对本发明的工作流程进行详细介绍。

步骤1(系统初始化)：开始对程序和所有端口进行复位。

步骤2(用户配置)：收到步骤1的合格指令后，通过配置电阻(IC2控制时，外接配置电阻功能失效)，调取并加载用户配置。包括：总功率限制、端口功率配置、优先机制开和关、IIC开和关，开机延时。

步骤3(通道控制)：收到步骤2的成功指令后，通过用户配置数据开启相应端口及通道加载相应的配置参数。

步骤41(Active电压检测)：收到步骤3的开启指令后，通过AD转换读取Active PSE输入电压是否在电压范围(DC37V-57V)。如果符合则向下执行，如果不符合则转为继续执行步骤41；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42(Passive电压检测)：收到步骤3的开启指令后，通过AD转换读取PassivePSE输入电压是否在电压范围(可配置为DC12V-32V或DC37-57V；此电压段可以通过IIC进行配置)。如果符合则向下执行，如果不符合则转为继续执行步骤42；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51(Active PD检测)：收到步骤41的合格指令后，开启主动式PD检测，遵循IEEE802.3af/at检测方法。

步骤52(Passive PD检测)：收到步骤42的合格指令后，开启被动式PD检测；通过分压电阻法，判断所接入的PD是否为有效PD。

当步骤51合格且步骤52不合格时，执行下述步骤61；当步骤51不合格且步骤52合格时，执行下述步骤62；当(步骤51和步骤52都不合格时)或(步骤51和步骤52都合格时)继续循环执行步骤51和步骤52。

步骤61(Active开关)：收到步骤51的合格且步骤52的不合格的指令后，打开主动式通道，执行下述步骤71；

步骤62(Passive开关)：收到步骤51的不合格且步骤52的合格的指令后，打开被动式通道，执行下述步骤72；

步骤71(Active PD功率分级)：收到步骤61的开启指令后，遵循IEEE802.3af/at协议进行功率判断，执行下述步骤8。

步骤72(Passive用户功率配置)：收到步骤62的开启指令后，调取用户配置功率信息，执行下述步骤8。

步骤8(供电控制)：收到步骤71或步骤72的开启指令后，读取优先机制端口状态，如为端口关闭，则停留在步骤8；如为端口开启，则开启相应的端口供电(如收到的是步骤71开启指令则开启主动式供电端口；如收到的是步骤72的开启指令则开启被动式供电端口)；在开启端口供的同时，开启步骤9、步骤10、步骤11、和步骤12；并受控于步骤9、步骤10、步骤11。其中，优先机制根据总功率限制条件(此条件，可通过IIC人为控制或外置电阻配置)，自动计算并执行端口开启或关闭状态。

步骤9(过流检测)：端口供电开启时同时执行步骤8，通过AD读取端口电流，当端口电流超过系统计算值且超过特定延时后，发送指令给步骤8，关闭供电，并返回步骤3，重新执行上述步骤。

步骤10(短路检测)：端口供电开启时同时执行步骤8，通过AD读取端口电流，当端口电流超过系统计算值时，立即发送指令给步骤8，关闭供电，并返回步骤3，重新向下执行。

步骤11(空载检测)：端口供电开启时同时执行步骤11，通过AD读取端口电流，当拔出PD时或接入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8，关闭供电，同时返回步骤3，重新向下执行。

步骤12(LED指示灯)：当供电开启时，同时点亮端口指示灯，指示端口工作成功。

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

1.一种PSE多路自动切换芯片，其特征在于，包括：

处理器，与所述主动PSE电压检测单元、所述被动PSE电压检测单元连接，所述处理器在同时收到主动式检测合格信号及被动式检测不合格信号时开启主动式供电方式，在同时收到主动式检测不合格信号及被动式检测合格信号时，开启被动式供电方式，在同时收到主动式检测不合格信号及被动式检测不合格信号、或同时收到主动式检测合格信号及被动式检测合格信号时判断为无效PD且不予PD供电；

主动PSE电压检测单元，与所述处理器连接，用于检测主动PSE输入的DC电压值是否在允许的工作范围内，如果是则生成主动PSE输入电压合格信号，否则生成主动PSE输入电压不合格信号；

被动PSE电压检测单元，与所述处理器连接，用于检测被动PSE输入的DC电压值是否在允许的工作范围内，如果是则生成被动PSE输入电压合格信号，否则生成被动PSE输入电压不合格信号；

所述主动PSE输入电压不合格信号或所述被动PSE输入电压不合格信号触发所述处理器关闭相应单元的供电功能；

PSE通道，分别通过所述主动PD检测单元及所述被动PD检测单元与所述处理器连接，用于向外部接入的PD供电；

所述主动PSE输入电压合格信号触发所述处理器通过所述主动PD检测单元检测是否有主动式PD接入PSE，和/或所述被动PSE输入电压合格信号触发所述处理器通过所述被动PD检测单元检测是否有被动式PD接入PSE。

2.根据权利要求1所述的PSE多路自动切换芯片，其特征在于，所述处理器在同时收到所述主动式检测合格信号及所述被动式检测不合格信号时，开启所述PSE通道的主动式通道；和/或所述处理器在同时收到所述主动式检测不合格信号及所述被动式检测合格信号时，开启所述PSE通道的被动式通道；所述处理器在同时收到所述主动式检测合格信号及所述被动式检测合格信号、或同时收到所述主动式检测不合格信号及所述被动式检测不合格信号时，关闭主动式和被动式通道。

3.根据权利要求2所述的PSE多路自动切换芯片，其特征在于，在所述PSE通道的主动式通道的开启后，所述主动PD检测单元根据IEEE802.3af/at协议对接入的PD功率进行判断；

在所述PSE通道的被动式通道的开启后，所述处理器调取用户配置功率信息；

所述处理器通过供电控制单元开启相应的主动或被动供电端口并根据所述主动PD检测单元对PD功率的判断结果或相应被动供电单元的所述用户配置功率信息进行供电。

4.根据权利要求3所述的PSE多路自动切换芯片，其特征在于，所述PSE多路自动切换芯片还包括IIC存储器，用于存储所述用户配置功率信息，所述用户配置功率信息由用户通过IIC总线从外部配置；所述用户配置功率信息包括PSE总功率限制、端口功率配置、优先机制开和关、开机延时、端口重起、端口开关、被动式端口工作电压配置，并通过IIC端口输出PSE的配置信息和工作信息。

5.根据权利要求1所述的PSE多路自动切换芯片，其特征在于，所述PSE多路自动切换芯片还包括电流检测单元，与所述处理器连接，用于检测所述PSE通道向接入的PD设备输出的电流；所述处理器在所述电流检测单元检测到发生过流或短路时，切断所述PSE通道的输出。

6.根据权利要求1所述的PSE多路自动切换芯片，其特征在于，所述PSE多路自动切换芯片还包括空载检测单元，与所述处理器连接，用于在检测到PD被拔出或接入PD的功率小于预定功率时生成空载信号，所述空载信号触发所述处理器切断所述PSE通道的输出。

7.根据权利要求5所述的PSE多路自动切换芯片，其特征在于，所述处理器根据PD供电功率及对应的实时PSE电压计算出实际电流值。

8.根据权利要求4所述的PSE多路自动切换芯片，其特征在于，所述处理器根据所述IIC存储器中由用户预先配置的端口优先级及当前的PSE输入功率分配各端口的供电顺序。