CN107589322A - 一种供电设备、受电设备及其检测网线长度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种供电设备、受电设备及其检测网线长度的方法，该方法包括：PSE开关控制器侦测受电设备，判断受电设备是否有网线供电功能及其功率等级；若判断结果为是时，开启可调电源模块向受电设备传输网线长度检测电源电压；POE电源侦测模块根据侦测结果开启电压检测电路进入侦测回路，以便PSE开关控制器侦测回路的电流值；PSE开关控制器调节可调电源模块输出的网线长度检测电源电压，当侦测到回路的电流值突然变大时，PSE开关控制器记录可调电源模块当前输出的电压值；根据PSE开关控制器的检测记录结果计算出连接供电设备与受电设备的网线长度，本发明实现POE供电中供电端设备与受电端设备之间网线长度的测量。

Description

一种供电设备、受电设备及其检测网线长度的方法

技术领域

本发明涉及一种供电设备、受电设备及其检测网线长度的方法，尤其涉及一种用于POE(Power Over Ethernet，以太网供电)供电的供电设备、受电设备及其检测网线长度的方法。

背景技术

POE(Power Over Ethernet，以太网供电)是一种利用网线给后端设备传输数据并同时供电的技术，使后端受电设备(Power Device，PD)不需要额外提供力就可以工作。如图1所示为现有技术中POE供电原理图，供电端设备(Power Sourcing Equipment，PSE)原本用于传输的4对线其中两对在网口变压器后端附加48V的电压实现对远端PD受电设备供电。

在POE供电中，POE传输的电压随着网线的增长，电压会逐渐降低，因为网线越长，其阻值越大，带来的压降就越大。网线上的压降大，POE的末端PD设备上接收到的电压值就会变小，因此，为了后端受电设备的正常工作，往往需要确定网线长度，以便PSE端设备判断与后端PD设备之间连接的网线有多长，方便设备信息的管控以及后端设备电压的调节。

现有技术的POE供电方式如图2所示，PSE设备(包含PSE供电模块10的设备)的主要模块包括PSE电源模块101和PSE开关控制器102；PD设备(包含PD受电模块20的设备)主功能模块包含POE电源侦测模块202和PD受电模块203，PSE设备通过网线向PD设备供电，其中PSE电源模块101是PSE设备的供电来源，PSE开关控制器102相当于PSE电源的开关，POE电源侦测模块202是PD设备向PSE设备请求供电的电源识别开关，PD受电模块203是PD设备接收来自PSE设备的电源并转化为自身所需要电压的模块。

在现有的供电方式中，PSE电源模块输出的电压是一个固定的电压值，这样网线上的损耗电压因无法测量而不能确定，因而PD端的PD受电模块203接收到的电压值就无法确定。

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供电设备、受电设备及其检测网线长度的方法，以实现POE供电中供电端设备与受电端设备之间网线长度的测量。

为达上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种供电设备，与受电设备通过网线连接，包括:

PSE电源模块，用于产生受电设备的供电电压；

PSE开关控制器，用于侦测所述受电设备，根据侦测结果选择所述PSE电源模块向所述受电设备传输供电电源或选择并控制可调电源模块向所述受电设备传输网线长度检测电源以检测网线长度，并于向所述受电设备传输网线长度检测电源时检测所述受电设备的回路电流值，于检测到回路电流值突变时，记录可调电源模块当前输出的电压值；

可调电源模块，用于在所述PSE开关控制器的控制下产生按预设步长变化的预设电压范围的网线长度检测电源；

网线长度计算单元，根据所述PSE开关控制器的检测记录结果计算出连接所述供电设备与所述受电设备的网线长度。

网口，用于提供数据接口和供电端口。

进一步地，所述PSE开关控制器通过载波侦测所述受电设备，判断所述受电设备是否有网线供电功能以及它的功率等级，于判断出所述受电设备为有网线供电功能的设备，且判断出功率等级后，开启并调节所述可调电源模块以向所述受电设备传输网线长度检测电源以检测网线长度。

进一步地，当所述PSE开关控制器侦测到所述受电设备回路的电流值突变并记录所述可调电源模块当前输出的电压值时停止检测回路电流值，并开启所述POE电源模块向所述受电设备正常供电。

为达到上述目的，本发明还提供一种受电设备，与供电设备通过网线连接，包括：

POE电源侦测模块,用于侦测供电设备传输的电压是POE电源供电电压还是网线长度检测电源电压以确定是向PD受电模块传输供电电源电压还是向电压检测电路传输网线长度检测电源电压；

PD受电模块，用于连接所述POE电源侦测模块以接收所述POE电源供电电压；

电压检测电路，在所述网线长度检测电源电压作用下，利用齐纳二极管的导通电流特性，使所述供电设备的PSE开关控制器可通过侦测电流大小判断所述受电设备接收到的电压；

网口，用于提供数据接口和受电端口。

进一步地，所述电压检测电路包括PMOS管以及齐纳二极管，所述PMOS管的源极和体端连接所述POE电源侦测模块以获得所述网线长度检测电源电压，所述PMOS管的栅极连接所述POE电源侦测模块以获得栅极电压，所述齐纳二极管的阳极连接至所述POE电源侦测模块的地，所述PMOS管的漏极连接至所述齐纳二极管的阴极。

为达到上述目的，本发明还提供一种检测网线长度的方法，包括如下步骤：

步骤一，PSE开关控制器侦测受电设备，判断所述受电设备是否有网线供电功能及其功率等级；

步骤二，若判断所述受电设备为有网线供电功能的设备且判断出其功率等级后，开启可调电源模块向所述受电设备传输网线长度检测电源电压；

步骤三，所述POE电源侦测模块根据侦测结果开启电压检测电路进入侦测回路，以便所述PSE开关控制器侦测回路的电流值；

步骤四，所述PSE开关控制器调节所述可调电源模块输出的网线长度检测电源电压，当侦测到回路的电流值突然变大时，所述PSE开关控制器记录所述可调电源模块当前输出的电压值；

步骤五，根据所述PSE开关控制器的检测记录结果计算出连接所述供电设备与所述受电设备的网线长度。

进一步地，于步骤四中，当侦测到回路的电流值突然变大，所述PSE开关控制器记录所述可调电源模块当前输出的电压值时，关闭所述电压检测电路的回路，停止检测回路电流。

进一步地，当关闭所述电压检测电路的回路，停止检测回路电流后，所述PSE开关控制器开启POE电源模块向所述受电设备正常供电。

进一步地，于步骤三中，所述POE电源侦测模块打开电压检测电路的PMOS管以使齐纳二极管进入侦测回路。

进一步地，于步骤五中，根据网线总长＝(V1-Vt)/a计算出网线的长度，其中，V1为步骤四所述PSE开关控制器记录的电压值，Vt为所述齐纳二极管的击穿电压，a为单位长度导线上的电阻值。

与现有技术相比，本发明一种供电设备、受电设备及其检测网线长度的方法的有益效果在于：

本发明一种供电设备、受电设备及其检测网线长度的方法通过在供电设备端增加一与PSE开关控制器相连接且受PSE开关控制器调节输出电压的可调电源模块，在受电设备端增加包括MOS管和齐纳二极管的电压检测电路与POE电源侦测模块相连接，以让供电设备端通过电流大小识别受电端接收到的电压值，从而判断网线上产生的电压压降，进而计算出网线长度，使得供电设备端可以准确地检测出与后端设备间连接的网线长度，以方便在一些场合的应用上对终端设备位置的定位和管理。

附图说明

图1为现有技术中POE供电的原理图；

图2为现有技术之无线路由器的结构示意图；

图3为本发明一种供电设备与受电设备连接的一个实施例的系统架构图；

图4为本发明一种检测网线长度的方法的步骤流程图。

具体实施方式

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，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

在本发明的一个实施例中，如图3所示，本发明一种供电设备10，通过网线连接受电设备20，包括：PSE电源模块101、PSE开关控制器102、网口103、可调电源模块104以及网线长度计算单元105。

其中，PSE电源模块101，用于产生标称48V(44-57V)的供电电压；PSE开关控制器102，用于侦测受电设备20，根据侦测结果选择PSE电源模块101向受电设备20传输供电电源或选择并控制可调电源模块104向受电设备20传输网线长度检测电源以检测网线长度，并于向受电设备20传输网线长度检测电源时检测受电设备20的回路电流值，于检测到回路电流值突变时，记录可调电源模块104当前输出的电压值，在本发明具体实施例中，PSE开关控制器102通过载波侦测受电设备20，判断受电设备20是否有PD功能以及它的功率等级，若判断后端受电设备不是PD设备就停止侦测不再供电，若判断后端受电设备是PD设备，且判断了它的功率等级，则开启可调电源模块以向受电设备20传输网线长度检测电源以检测网线长度，PSE开关控制器102调节可调电源模块104输出的网线长度检测电源(例如逐步增大电压)，当侦测到受电设备20回路的电流值突然变大时，PSE开关控制器102会记录可调电源模块104当前输出的电压值V1并停止检测，而后PSE开关控制器102打开POE电源模块101向受电设备20正常供电；网口103，用于提供数据接口和供电端口；可调电源模块104，用于在PSE开关控制器102的控制下产生按预设步长如0.5V变化的设定电压范围(如5-48V)的网线长度检测电源；网线长度计算单元105，根据PSE开关控制器102的检测记录结果计算出连接所述供电设备与所述受电设备的网线长度。

如图3所示，本发明一种受电设备20，其通过网线连接供电设备10，包括：网口201、POE电源侦测模块202、PD受电模块203和电压检测电路204，其中，网口201，用于提供数据接口和受电端口；POE电源侦测模块202，用于侦测供电设备传输的电压是POE电源供电电压还是网线长度检测电源电压以确定是向PD受电模块203传输POE电源供电电压还是向电压检测电路204传输网线长度检测电源电压；电压检测电路204由PMOS管Q1和齐纳二极管D1组成，用于利用齐纳二极管的导通电流特性，使供电设备的PSE开关控制器可以通过侦测电流大小判断受电设备20接收到的电压。

具体地，PSE电源模块101的输出连接至PSE开关控制器102的一电源电压输入端，可调电源模块104的输出连接至PSE开关控制器102的另一电源电压输入端并同时受控于PSE开关控制器102，PSE开关控制器102的输出电压和数据连接至网口103，网口103通过网线连接至网口201，网口201将数据向POE设备的解码电路发送，而将来自PSE开关控制器102的输出电压连接至POE电源侦测模块202，POE电源侦测模块202将接收到的电源电压分别传输至PD受电模块203和电压检测电路204的PMOS管Q1的源极和体端，在向电压检测电路204传输电压时同时向电压检测电路204的PMOS管Q1的栅极发送栅极电压并将电压检测电路204的地(齐纳二极管D1的阳极)连接至接至POE电源侦测模块202的地，电压检测电路204的PMOS管Q1的漏极连接至齐纳二极管D1的阴极。

在本发明具体实施例中，供电设备10的可调电源模块104一般采用小型可调电源模块。小型可调电源模块是一种输出电流较小的电压转换模块，它的电压反馈引脚受PSE开关控制器102控制因而可以调整输出电压的值，其输出电压范围从5V到48V可按预设步长如0.5V(0.1-1V)进行调节，即其输出电压为5、5.5、6、6.5…48V，这样方便PSE开关控制器102控制使小型可调电源模块104逐步增大输出电压。

在受电设备20的电压检测电路204中，PMOS管Q1的栅极(gate)由POE电源侦测模块202控制以在可调电源模块产生的网线长度检测电源输出电压范围内产生使PMOS管Q1导通的栅极电压(如使用击穿电压Vt略大于PMOS阈值的齐纳二极管并联于PMOS管的栅极和源极间，产生该偏置电压，同时栅极通过大电阻接至POE电源侦测模块202的地以保证PMOS管在网线长度检测电源输出电压范围内始终能导通而不会出现损坏PMOS管)，PMOS管Q1等同于开关作用，当供电设备10输出网线长度检测电源电压检测网线长度时，PMOS管Q1会被打开，网线长度检测电源电压会经过PMOS管Q1下端的齐纳二极管D1，本发明具体实施例中齐纳二极管D1的稳压值在25V左右，当然实际使用中可以根据需要设计调节。由于齐纳二极管的反向导通特性可知，当齐纳二极管的两端电压小于击穿电压Vt(稳压值)时二极管的电流很小，当两端电压增加到超过击穿电压Vt(稳压值)时，齐纳二极管的电流就会变得很大，供电设备10的PSE开关控制器102就可以根据从齐纳二极管反馈回的电流判断受电设备20接收到的电压是否达到了击穿电压Vt(稳压值)。

PSE开关控制器102通过载波侦测POE电源侦测模块202，判断受电设备20是否有PD功能以及它的功率等级，若判断后端受电设备不是PD设备就停止侦测不再供电，若判断后端受电设备是PD设备，且判断了它的功率等级后，则开启小型可调电源模块以向受电设备20传输网线长度检测电源以检测网线长度，PSE开关控制器102控制小型可调电源模块104逐步增大网线长度检测电源的输出电压并向网口103传输,该输出电压经过网线损耗达到受电设备20，受电设备20的接收电压也在一步步上升，当受电设备20接收到的电压超过了齐纳二极管D1的反向电压即击穿电压Vt(稳压值)时，电流就会突然变大，这时候PSE开关控制器102就会侦测到这个电流突变，表示受电设备20接收的电压刚好是击穿电压Vt(稳压值)，此时PSE开关控制器102会读取当前小型可调电源模块104输出的电压值V1，例如V1的值是35V，那么就可知网线上的损耗电压为V1-Vt＝10V。

由于网线的粗细是均匀的，单位长度导线上的电阻值也是一定的，则可以计算出单位长度网线的电压压降a，那么网线总长可由网线上的整体压降除以单位长度压降所得，即网线总长＝(V1-Vt)/a。

图4为本发明一种检测网线长度的方法的步骤流程图。如图4所示，本发明一种检测网线长度的方法，包括如下步骤：

步骤401，PSE开关控制器通过侦测受电设备，判断受电设备是否有PD功能及其功率等级。具体地，PSE开关控制器通过载波侦测POE电源侦测模块，以判断受电设备是否有PD功能及其功率等级。

步骤402，若判断受电设备为PD设备且判断出其功率等级后，开启可调电源模块向受电设备传输网线长度检测电源，若判断受电设备不是PD设备则停止侦测并不再供电。

步骤403，POE电源侦测模块根据侦测结果开启电压检测电路进入侦测回路，以便PSE开关控制器侦测回路的电流值。具体地，POE电源侦测模块打开电压检测电路的PMOS管Q1以使齐纳二极管D1进入侦测回路，以方便PSE开关控制器侦测回路的电流值。

步骤404，PSE开关控制器调节可调电源模块输出的网线长度检测电源电压，例如调节可调电源模块输出的网线长度检测电源逐步增大电压，当侦测到回路的电流值突然变大时，PSE开关控制器记录可调电源模块当前输出的电压值V1并关闭电压检测电路的回路即关闭PMOS管Q1使齐纳二极管D1从回路中断开，停止检测回路电流。

步骤405，根据记录的电压值与电压检测电路的击穿电压计算出网线长度。当PSE开关控制器侦测到回路电流突变时，表示PD受电模块接收的电压刚好是电压检测电路的齐纳二极管的击穿电压Vt，由于网线的粗细是均匀的，单位长度导线上的电阻值也是一定的，那么可以计算出单位长度网线的电压压降a，那么网线总长可由网线上的整体压降除以单位长度压降所得。即网线总长＝(V1-Vt)/a。

优选地，于步骤404中，当PSE开关控制器记录可调电源模块当前输出的电压值V1并关闭电压检测电路的回路，停止检测回路电流后，PSE开关控制器开启POE电源模块向PD设备正常供电。

以下将通过具体实施例来进一步说明本发明：

1、PSE设备(供电设备)与PD设备(受电设备)通过网线相连接；

2、PSE设备的PSE开关控制器102通过载波侦测PD设备的POE电源侦测模块202，并判断PD设备是否有PD功能和它的功率等级；

3、PSE开关控制器若判断后端不是PD设备则停止侦测不再供电；若判断后端设备是PD设备，且判断出它的功率等级后，则会开启网线长度检测，即PSE开关控制器打开小型可调电源模块向PD设备供电，PD设备的POE电源侦测模块根据侦测结果打开电压检测电路的PMOS管Q1让齐纳二极管D1进入侦测回路，以方便PSE开关控制器侦测回路的电流值。

4、PSE开关控制器调节小型可调电源模块输出的网线长度检测电源一步步增大电压，当侦测到回路的电流值突然变大时，PSE开关控制器记录小型可调电源模块当前输出的电压值V1并停止检测，同时PD设备也会关闭PMOS管Q1使齐纳二极管D1从回路中断开，而后PSE开关控制器打开POE电源模块向PD设备正常供电。

5、PSE开关控制器将检测获得的V1的值通过总线发给PSE设备的CPU，由于网线的粗细是均匀的，单位长度导线上的电阻值也是一定的，那么可以计算出单位长度网线的电压压降a，PSE设备的CPU就可以根据网线总长＝(V1-Vt)/a计算出网线的长度了，其中Vt为齐纳二极管的击穿电压，在本发明具体实施例中为25V。

综上所述，本发明一种供电设备、受电设备及其检测网线长度的方法通过在供电设备端增加一与PSE开关控制器相连接且受PSE开关控制器调节输出电压的可调电源模块，在受电设备端增加包括MOS管和齐纳二极管的电压检测电路与POE电源侦测模块相连接，以让供电设备端通过电流大小识别受电端接收到的电压值，从而判断网线上产生的电压压降，进而计算出网线长度，使得供电设备端可以准确地检测出与后端设备间连接的网线长度，以方便在一些场合的应用上对终端设备位置的定位和管理。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种供电设备，与受电设备通过网线连接，包括:

PSE电源模块，用于产生受电设备的供电电压；

PSE开关控制器，用于侦测所述受电设备，根据侦测结果选择所述PSE电源模块向所述受电设备传输供电电源或选择并控制可调电源模块向所述受电设备传输网线长度检测电源以检测网线长度，并于向所述受电设备传输网线长度检测电源时检测所述受电设备的回路电流值，于检测到回路电流值突变时，记录可调电源模块当前输出的电压值；

可调电源模块，用于在所述PSE开关控制器的控制下产生按预设步长变化的预设电压范围的网线长度检测电源；

网线长度计算单元，根据所述PSE开关控制器的检测记录结果计算出连接所述供电设备与所述受电设备的网线长度。

网口，用于提供数据接口和供电端口。

2.如权利要求1所述的一种供电设备，其特征在于：所述PSE开关控制器通过载波侦测所述受电设备，判断所述受电设备是否有网线供电功能以及它的功率等级，于判断出所述受电设备为有网线供电功能的设备，且判断出功率等级后，开启并调节所述可调电源模块以向所述受电设备传输网线长度检测电源以检测网线长度。

3.如权利要求2所述的一种供电设备，其特征在于：当所述PSE开关控制器侦测到所述受电设备回路的电流值突变并记录所述可调电源模块当前输出的电压值时停止检测回路电流值，并开启所述POE电源模块向所述受电设备正常供电。

4.一种受电设备，与供电设备通过网线连接，包括：

POE电源侦测模块,用于侦测供电设备传输的电压是POE电源供电电压还是网线长度检测电源电压以确定是向PD受电模块传输供电电源电压还是向电压检测电路传输网线长度检测电源电压；

PD受电模块，用于连接所述POE电源侦测模块以接收所述POE电源供电电压；

电压检测电路，在所述网线长度检测电源电压作用下，利用齐纳二极管的导通电流特性，使所述供电设备的PSE开关控制器可通过侦测电流大小判断所述受电设备接收到的电压；

网口，用于提供数据接口和受电端口。

5.如权利要求4所述的一种受电设备，其特征在于：所述电压检测电路包括PMOS管以及齐纳二极管，所述PMOS管的源极和体端连接所述POE电源侦测模块以获得所述网线长度检测电源电压，所述PMOS管的栅极连接所述POE电源侦测模块以获得栅极电压，所述齐纳二极管的阳极连接至所述POE电源侦测模块的地，所述PMOS管的漏极连接至所述齐纳二极管的阴极。

6.一种检测网线长度的方法，包括如下步骤：

步骤一，PSE开关控制器侦测受电设备，判断所述受电设备是否有网线供电功能及其功率等级；

步骤二，若判断所述受电设备为有网线供电功能的设备且判断出其功率等级后，开启可调电源模块向所述受电设备传输网线长度检测电源电压；

步骤三，所述POE电源侦测模块根据侦测结果开启电压检测电路进入侦测回路，以便所述PSE开关控制器侦测回路的电流值；

步骤四，所述PSE开关控制器调节所述可调电源模块输出的网线长度检测电源电压，当侦测到回路的电流值突然变大时，所述PSE开关控制器记录所述可调电源模块当前输出的电压值；

步骤五，根据所述PSE开关控制器的检测记录结果计算出连接所述供电设备与所述受电设备的网线长度。

7.如权利要求6所述的一种检测网线长度的方法，其特征在于：于步骤四中，当侦测到回路的电流值突然变大，所述PSE开关控制器记录所述可调电源模块当前输出的电压值时，关闭所述电压检测电路的回路，停止检测回路电流。

8.如权利要求7所述的一种检测网线长度的方法，其特征在于：当关闭所述电压检测电路的回路，停止检测回路电流后，所述PSE开关控制器开启POE电源模块向所述受电设备正常供电。

9.如权利要求8所述的一种检测网线长度的方法，其特征在于：于步骤三中，所述POE电源侦测模块打开电压检测电路的PMOS管以使齐纳二极管进入侦测回路。

10.如权利要求9所述的一种检测网线长度的方法，其特征在于：于步骤五中，根据网线总长＝(V1-Vt)/a计算出网线的长度，其中，V1为步骤四所述PSE开关控制器记录的电压值，Vt为所述齐纳二极管的击穿电压，a为单位长度导线上的电阻值。