CN110519068B - 一种poe供电控制装置和poe供电系统 - Google Patents

一种poe供电控制装置和poe供电系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种POE供电控制装置，包括：输入模块、升压控制模块、直通开关、中央控制模块和接口模块，升压控制模块包括电压比较单元和升压单元，接口模块包括若干个接口，用于连接POE受电端；电压比较单元判断是否对输入模块输入的电压进行升压；若是，则使能升压单元，升压单元将升压后的电压输出给接口模块；若否，则使能直通开关，直通开关将电压输出给接口模块；中央控制模块响应电压比较单元发送的功率管理指令时，根据POE受电端与接口模块的连接状态以及POE受电端发送的功率申请指令对接口模块进行功率管理。本发明还公开了一种POE供电系统。本发明实施例，能有效扩展标准POE的供电距离，实现中继功能；同时对功率进行分配管理，实现Hub功能。

Description

一种POE供电控制装置和POE供电系统
技术领域
本发明涉及POE供电技术领域，尤其涉及一种POE供电控制装置和POE供电系统。
背景技术
近年来出现了一种以网线为媒介，通过POE(POE，Power Over Ethernet)供电系统为一些基于IP的终端IPAP、网路摄像头、网路电话机、掌上电脑(PDA)等设备传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电的技术。POE供电系统的使用免除了为终端设备安装墙壁电源连接的需要，因而大大降低了与支持终端设备相关的应用成本。
目前最新的802.3bt PoE协议支持Type3/4功率等级，最大可传输90W功率。但是，标准PoE供电本身传输距离有限，市面上的一些标准PoE中继设备，大部分不具备升压功能，从而导致传输距离受限。另外,因其本身并不具备扩展PoE功率传输距离的中继功能，因而无法进行功率管理。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种POE供电控制装置和POE供电系统，能有效扩展了标准PoE的供电距离，实现中继功能；同时对功率进行分配管理，实现Hub功能。
为实现上述目的，本发明实施例提供了一种POE供电控制装置，包括：输入模块、升压控制模块、直通开关、中央控制模块和接口模块，所述升压控制模块包括电压比较单元和升压单元，所述接口模块包括若干个接口，所述接口模块用于连接POE受电端；其中，
所述电压比较单元，用于接收所述输入模块输入的电压，并判断是否对所述输入模块输入的电压进行升压；若是，则发送使能信号给所述升压单元；若否，则发送使能信号给所述直通开关；
所述升压单元，用于在接收到所述使能信号后对所述输入模块输入的电压进行升压，并将升压后的电压输出给所述接口模块；
所述直通开关，用于在接收到所述使能信号后将所述输入模块输入的电压输出给所述接口模块；
所述中央控制模块，用于在响应所述电压比较单元发送的功率管理指令时，根据所述POE受电端与所述接口模块的连接状态以及所述POE受电端发送的功率申请指令对所述接口模块进行功率管理。
与现有技术相比，本发明公开的POE供电控制装置通过升压控制模块自动判断是否需要对输入电压进行升压，以扩展POE供电距离。另外，当所述中央控制模块响应所述电压比较单元发送的功率管理指令时，触发功率管理动作，此时，根据所述POE受电端与所述接口模块的连接状态以及所述POE受电端发送的功率申请指令对所述接口模块进行功率管理；从而当所述接口模块中的接口数配置为1时，等同于1个802.3bt的功率中继器；当所述接口模块中的接口数配置大于1时，等同于1个802.3af/at的功率Hub。
作为上述方案的改进，所述升压控制模块还包括采样单元；其中，
所述采样单元，用于对所述输入模块输入的电压进行采样，然后将采样电压输入到所述电压比较单元中；
所述电压比较单元，还用于将所述采样电压和预设的基准电压进行比较，以判断是否对所述输入模块输入的电压进行升压。
作为上述方案的改进，所述升压控制模块还包括基准电压发生单元，其中，
所述基准电压发生单元，用于根据所述输入模块输入的电压生成基准电压，并将所述基准电压输入到所述电压比较单元中；
所述电压比较单元，还用于将所述采样电压和所述基准电压进行比较，以判断是否对所述输入模块输入的电压进行升压。
作为上述方案的改进，所述电压比较单元具体用于：
利用比较算法对所述采样电压和所述基准电压进行比较，以判断是否对所述输入模块输入的电压进行升压。
作为上述方案的改进，所述输入模块为符合802.3bt协议的PD接口，所述POE供电控制装置还包括RJ45上游接口；其中，所述输入模块与所述RJ45上游接口连接，所述RJ45上游接口用于连接POE供电端。
作为上述方案的改进，所述接口模块包括若干个符合802.3bt协议的PSE接口，所述POE供电控制装置还包括若干个与所述PSE接口对应的RJ45下游接口；其中，所述PSE接口通过所述RJ45下游接口与所述POE受电端连接。
作为上述方案的改进，所述升压控制模块还包括复位单元；其中，所述复位单元，用于在所述POE供电控制装置上电时对所述升压控制模块进行复位。
为实现上述目的，本发明实施例还提供了一种POE供电系统，包括：POE供电端、POE受电端和上述任一实施例所述的POE供电控制装置；其中，所述POE供电控制装置分别连接所述POE供电端和所述POE受电端。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种POE供电控制装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的另一种POE供电控制装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，图1是本发明实施例提供的一种的POE供电控制装置的结构示意图；所述POE供电控制装置包括：输入模块1、升压控制模块2、直通开关3、中央控制模块4和接口模块5，所述升压控制模块2包括电压比较单元21和升压单元22，所述接口模块5包括若干个接口(PSE接口51～PSE接口5n)；其中，
所述输入模块1分别连接所述直通开关3和所述电压比较单元21；所述电压比较单元21分别连接所述直通开关3、所述升压单元22和所述中央控制模块4；所述接口模块5分别连接所述直通开关3、所述升压单元22和所述中央控制模块4；所述接口模块5还用于连接POE受电端，所述输入模块1还用于连接POE供电端。
所述电压比较单元21，用于接收所述输入模块1输入的电压，并判断是否对所述输入模块1输入的电压进行升压；若是，发送使能信号给所述升压单元22；若否，发送使能信号给所述直通开关3；
所述升压单元22，用于在接收到所述使能信号后开启工作(此时所述直通开关3关闭)，对所述输入模块1输入的电压进行升压，并将升压后的电压输出给所述接口模块5，以使所述接口模块5将升压后的电压输出给所述POE受电端；
所述直通开关3，用于在接收到所述使能信号后开启工作(此时所述升压单元22关闭)，直接将所述输入模块1输入的电压输出给所述接口模块5，以使所述接口模块5将升压后的电压输出给所述POE受电端；
所述中央控制模块4，用于在响应所述电压比较单元21发送的功率管理指令时，触发功率管理功能，然后根据所述POE受电端与所述接口模块5的连接状态以及所述POE受电端发送的功率申请指令对所述接口模块5进行功率管理。比如：1个POE受电端占用了所述接口模块5中的PSE接口51，并且该POE受电端发送的功率申请指令中要求传输最高功率，那么其他的PSE接口就不能开启对外供电了，此时所述中央控制模块4断开其他PSE接口与其他POE受电端的连接。优选的，所述中央控制模块4为MCU/CPU。
本发明公开的POE供电控制装置通过升压控制模块2自动判断是否需要对输入电压进行升压，以扩展POE供电距离。另外，当所述中央控制模块4接收所述电压比较单元21发送的功率管理指令时，触发功率管理动作，此时，根据所述POE受电端与所述接口模块5的连接状态以及所述POE受电端发送的功率申请指令对所述接口模块5进行功率管理；从而当所述接口模块5中的接口数配置为1时，等同于1个802.3bt的功率中继器；当所述接口模块5中的接口数配置大于1时，等同于1个802.3af/at的功率Hub。
参见图2，是本发明实施例2提供的另一种POE供电控制装置的结构示意图。所述升压控制模块2还包括采样单元23，所述电压比较单元21通过所述采样单元23实现与所述输入模块1的连接；其中，
所述采样单元23，用于对所述输入模块1输入的电压进行采样，然后将采样电压输入到所述电压比较单元21中；
所述电压比较单元21，还用于将所述采样电压和预设的基准电压进行比较，以判断是否对所述输入模块1输入的电压进行升压。
具体的，所述采样单元23包括但不限于电阻分压器、AD/DA采样电路等。所述预设的基准电压可以设定为常见比较器适用的5V。所述升压单元22包括但不限于Boost升压电路、ChargePump(电荷泵)、变压器升压电路等。
进一步的，所述基准电压可以不用提前预设，通过基准电压发生器件生成，此时，所述升压控制模块2还包括基准电压发生单元24，所述基准电压发生单元24分别连接所述输入模块1和所述电压比较单元21；其中，
所述基准电压发生单元24，用于根据所述输入模块1输入的电压生成基准电压，并将所述基准电压输入到所述电压比较单元21中；
所述电压比较单元21，还用于将所述采样电压和所述基准电压进行比较，以判断是否对所述输入模块1输入的电压进行升压。
具体的，所述基准电压发生单元24是一类稳压输出的LDO电路，耗散的功率很小，能够将所述输入模块1输入的电压转换为所述电压比较单元21可参考的基准比较电压。
优选的，所述电压比较单元21判断是否对所述输入模块1输入的电压进行升压，具体包括：
利用比较算法对所述采样电压和所述基准电压进行比较，以判断是否对所述输入模块输入的电压进行升压。
当所述采样电压小于所述基准电压时，所述电压比较单元21判定需要对所述输入模块1输入的电压进行升压；当所述采样电压大于所述基准电压时，所述电压比较单元21判定不需要对所述输入模块1输入的电压进行升压。
优选的，所述输入模块1为符合802.3bt协议的PD接口，所述POE供电控制装置还包括RJ45上游接口6；其中，所述输入模块1与所述RJ45上游接口7连接，所述RJ45上游接口7用于连接POE供电端。
具体的，所述RJ45上游接口7为面向802.3bt供电的RJ45端口，在本发明实施例中仅列出1个上游端口，实际应用中也可以增加多路上游端口，此时起到了增加设备功率容量的功能，具体设置多少个RJ45上游接口7根据实际情况来设定，本发明对此不做具体限定。
优选的，所述接口模块5包括若干个符合802.3bt协议的PSE接口，所述POE供电控制装置还包括若干个与所述PSE接口对应的RJ45下游接口；其中，所述PSE接口通过所述RJ45下游接口与所述POE受电端连接。
具体的，所述PSE接口包括：802.3af/at/bt-PSE接口-BT中继端口、802.3af/at-PSE接口-(Type1/2)#1～#n。比如PSE接口51为802.3af/at/bt-PSE接口-BT中继端口，此时当对外供电的Hub侧端口数为1时，等同于1个802.3bt的功率中继器。比如PSE接口52为802.3af/at-PSE接口-(Type1/2)#1，当对外供电的Hub侧端口数大于1时，通过这些接口，实现对输入的802.3bt功率转换为N个802.3af/at的功率分配Hub。
优选的，所述升压控制模块2还包括复位单元25，所述复位单元25用于在所述POE供电控制装置上电时对所述升压控制模块2进行复位。上电期间所述升压控制模块2的电路电压可能不稳定，需要通过所述复位单元25复位所述升压控制模块2的相关电路，避免系统失控。
相比与现有技术，本发明公开的POE供电控制装置通过升压控制模块2自动判断是否需要对输入电压进行升压，以扩展POE供电距离。另外，本发明公开的POE供电控制装置具有1转N的对外供电的Hub端口，当端口数配置为1时，等同于1个802.3bt的功率中继器；当端口数配置大于1时，等同于1个802.3af/at的功率Hub。本发明公开的POE供电控制装置完全由上游802.3bt PoE端口供电，无需额外辅助供电设备，设备独立性强，可以用在供电网络难的应用场合，尤其适用于写字楼、室外的LED照明等布线复杂、人工贵的场合。
更进一步的，本发明实施例还提供了一种POE供电系统，包括：POE供电端、POE受电端和上述任一实施例所述POE供电控制装置；其中，所述POE供电控制装置分别连接所述POE供电端和所述POE受电端。
具体的所述POE供电端、POE受电端和POE供电控制装置的工作过程请参考上述实施例所述的POE供电控制装置的工作过程，在此不再赘述。
与现有技术相比，本发明公开的POE供电系统通过POE供电控制装置自动判断是否需要对输入电压进行升压，以扩展POE供电距离。另外，根据所述POE受电端与所述接口模块的连接状态以及所述POE受电端发送的功率申请指令对所述接口模块进行功率管理；从而当所述接口模块中的接口数配置为1时，等同于1个802.3bt的功率中继器；当所述接口模块中的接口数配置大于1时，等同于1个802.3af/at的功率Hub。
以上所述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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种POE供电控制装置，其特征在于，包括：输入模块、升压控制模块、直通开关、中央控制模块和接口模块，所述升压控制模块包括电压比较单元和升压单元，所述接口模块包括若干个PSE接口；其中，
所述电压比较单元，用于接收所述输入模块输入的电压，并判断是否对所述输入模块输入的电压进行升压；若是，则发送使能信号给所述升压单元；若否，则发送使能信号给所述直通开关；
所述升压单元，用于在接收到所述使能信号后对所述输入模块输入的电压进行升压，并将升压后的电压输出给所述接口模块；
所述直通开关，用于在接收到所述使能信号后将所述输入模块输入的电压输出给所述接口模块；
所述中央控制模块，用于在响应所述电压比较单元发送的功率管理指令时，根据所述POE受电端与所述接口模块的连接状态以及所述POE受电端发送的功率申请指令对所述接口模块进行功率管理；
当所述接口模块中的接口数配置为1时，所述POE供电控制装置为1个802.3bt的功率中继器；当所述接口模块中的接口数配置大于1时，所述POE供电控制装置为1个802.3af/at的功率Hub。
2.如权利要求1所述的POE供电控制装置，其特征在于，所述升压控制模块还包括采样单元；其中，
所述采样单元，用于对所述输入模块输入的电压进行采样，然后将采样电压输入到所述电压比较单元中；
所述电压比较单元，还用于将所述采样电压和预设的基准电压进行比较，以判断是否对所述输入模块输入的电压进行升压。
3.如权利要求2所述的POE供电控制装置，其特征在于，所述升压控制模块还包括基准电压发生单元，其中，
所述基准电压发生单元，用于根据所述输入模块输入的电压生成基准电压，并将所述基准电压输入到所述电压比较单元中；
所述电压比较单元，还用于将所述采样电压和所述基准电压进行比较，以判断是否对所述输入模块输入的电压进行升压。
4.如权利要求2或3所述的POE供电控制装置，其特征在于，所述电压比较单元具体用于：
利用比较算法对所述采样电压和所述基准电压进行比较，以判断是否对所述输入模块输入的电压进行升压。
5.如权利要求1所述的POE供电控制装置，其特征在于，所述输入模块为符合802.3bt协议的PD接口，所述POE供电控制装置还包括RJ45上游接口；其中，所述输入模块与所述RJ45上游接口连接，所述RJ45上游接口用于连接POE供电端。
6.如权利要求1所述的POE供电控制装置，其特征在于，所述接口模块包括若干个符合802.3bt协议的PSE接口，所述POE供电控制装置还包括若干个与所述PSE接口对应的RJ45下游接口；其中，所述PSE接口通过所述RJ45下游接口与所述POE受电端连接。
7.如权利要求1所述的POE供电控制装置，其特征在于，所述升压控制模块还包括复位单元；其中，
所述复位单元，用于在所述POE供电控制装置上电时对所述升压控制模块进行复位。
8.一种POE供电系统，其特征在于，包括：POE供电端、POE受电端和上述权利要求1～7中任一项所述POE供电控制装置；其中，所述POE供电控制装置分别连接所述POE供电端和所述POE受电端。
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