CN111510308A - 一种数据通信设备及功率共享系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数据通信设备，包括：至少一个功率共享模块、电源端口、电源转换模块、供受电切换电路及主控制模块。所述主控制模块的供电端与接入所述直流电源总线，所述主控制模块的数据通信端与所述功率共享模块的数据通信端连接，所述主控制模块的控制端与所述供受电切换电路连接。供受电切换电路的供电端接入所述直流电源总线，供受电切换电路的受电端接入所述直流电源总线，供受电切换电路的输出端与所述功率共享模块的供电端连接；所述电源转换模块的输入端与所述电源端口连接，所述电源转换模块的输出端接入直流电源总线。本发明实施例还提供了一种功率共享系统能有效解决现有技术中数据通信设备应用场景较为单一的问题。

Description

一种数据通信设备及功率共享系统

技术领域

本发明涉及数据通信技术领域，尤其涉及一种数据通信设备及功率共享系统。

背景技术

参见图1，现有的以太网供电技术(PoE)，经设备的RJ45网口通过网线进行供电，仅支持单向供电，一般将设备区分为供电设备和受电设备,应用场景较为单一，无法应对一些典型应用场景。例如，当现有的数据通信设备(如PoE设备)输出功率不足时，通常需要外接设备加强功率输出，使得设备成本过高。而且现有的数据通信设备(如PoE设备)通常需要借助外部的UPS设备实现冗余供电，构造复杂，使得设备成本过高。

发明内容

本发明实施例提供一种数据通信设备及功率共享系统，能有效解决现有技术中数据通信设备应用场景较为单一的问题。

本发明一实施例提供一种数据通信设备，包括：

至少一个功率共享模块，用于传输数据通信信号，并同时对其他数据通信设备进行供电或接受其他数据通信设备的供电；

电源端口；

电源转换模块，其输入端与所述电源端口连接，其输出端接入直流电源总线，并用于将输入电源转换成直流电源总线适配的电压；

至少一个供受电切换电路，其供电端接入所述直流电源总线，其受电端接入所述直流电源总线，其输出端与所述功率共享模块的电源共享端连接，并用于切换不同的工作模式；其中，所述工作模式包括：供电模式及受电模式；

主控制模块，其供电端与接入所述直流电源总线，其数据通信端与所述功率共享模块的数据通信端连接，其控制端与所述供受电切换电路连接，并用于控制供受电切换电路切换工作模式，以使数据通信设备工作于不同的工作模式下作为上述方案的改进，所述供受电切换电路包括：第一开关开路、第二开关电路、供电控制模块及受电控制模块；

所述第一开关电路的受控端与所述主控制模块的控制端连接，所述第一开关电路的输入端与所述供电控制模块的输出端连接，所述第一开关电路的输出端与所述功率共享模块的供电端连接；所述供电控制模块的输入端接入所述直流电源总线，所述供电控制模块的受控端与所述主控制模块的控制端连接；

所述第二开关电路的受控端与所述主控制模块的控制端连接，所述第一开关电路的输入端与所述功率共享模块的供电端连接，所述第二开关电路的输出端与所述受电控制模块的输入端连接；所述受电控制模块的输出端接入所述直流电源总线。

作为上述方案的改进，所述主控制模块用于：

控制所述第一开关电路导通且第二开关电路断开，以使所述数据通信设备工作于供电模式下；

控制所述第一开关电路断开且第二开关电路导通，以使所述数据通信设备工作于受电模式下。

作为上述方案的改进，所述供受电切换电路还包括：用于将接收到的电压调整为与所述直流电源总线的电压相同的电压调整电路；

所述电压调整电路的输入端与所述受电控制模块的输出端连接，所述电压调整电路的输出端接入所述直流电源总线。

作为上述方案的改进，所述供受电切换电路还包括：

第一控制模块，其受控端与所述主控制模块的控制端连接，其控制端分别与所述供电控制模块的受控端、所述第一开关电路的受控端及所述第二开关电路的受控端、连接，并用于接根据所述主控制模块发送的控制信息控制所述第一开关电路及所述第二开关电路，以使数据通信设备工作于不同的工作模式下。

作为上述方案的改进，所述功率共享模块包括：信号变压器及功率共享网络接口；

所述信号变压器的第一数据通信端与所述主控制模块的数据通信端连接，所述信号变压器的第二数据通信端与所述功率共享网络接口连接，所述信号变压器的供电端与所述供受电切换电路的输出端连接。

作为上述方案的改进，还包括：直流降压电路；

所述直流降压电路的输入端接入所述直流电源总线，所述直流降压电路的输出端于所述主控制模块的供电端连接。

与现有技术相比，本发明实施例公开的一种数据通信设备，通过在设备中添加供受电切换电路，使得供受电切换电路可以通过功率共享模块向外供电，或从外部受电，从而实现了同一网口可在不同时段分别工作在供电模式和受电模式。使得数据通信设备之间可以相互供电，可以满足多个应用场景的应用条件，同时避免了设备输出功率不足通常需要外接设备加强功率输出的问题，。而且避免了数据通信设备通常需要借助外部的UPS设备来实现冗余供电的问题。

本发明另一实施例对应提供了一种功率共享系统，包括：至少两个上述发明实施例所述的数据通信设备；

一数据通信设备的功率共享模块与另一数据通信设备的功率共享模块连接。

作为上述方案的改进，所述数据通信设备的主控制模块，还用于：

接收到预设的功率共享指令；其中，所述预设的功率共享指令包括：功率共享系统中存在数据通信设备无法供电及功率共享系统中存在数据通信设备的电源无法满足对外输出的功率要求；

控制至少一个数据通信设备的供受电切换电路工作于供电模式下，以使数据通信设备之间通过功率共享模块进行功率共享。

与现有技术相比，本发明实施例公开的一种功率共享系统，由于采用了数据通信设备，实现了同一网口可在不同时段分别工作在供电模式和受电模式。使得数据通信设备之间可以相互供电，可以满足多个应用场景的应用条件，同时避免了设备输出功率不足通常需要外接设备加强功率输出的问题，。而且避免了数据通信设备通常需要借助外部的UPS设备来实现冗余供电的问题。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的现有技术中PoE设备的结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的一种数据通信设备的结构示意图；

图3是本发明一实施例提供的一种数据通信设备的多端口的结构示意图；

图4是本发明一实施例提供的一种功率共享系统的结构示意图；

图5是本发明一实施例提供的一种功率共享系统在PoE模式下结构示意图；

图6是本发明一实施例提供的一种功率共享系统在冗余供电模式下结构示意图；

图7是本发明一实施例提供的一种功率共享系统在增强供电模式下结构示意图。

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2，是本发明一实施例提供的一种数据通信设备的结构示意图。

本发明一实施例提供一种数据通信设备，包括：至少一个用于传输数据通信信号并同时对其他数据通信设备进行供电或接受其他数据通信设备的供电的功率共享模块5、电源端口、并用于将输入电源转换成直流电源总线适配的电压的电源转换模块2、与所述功率共享模块5一一对应的供受电切换电路4及主控制模块3。其中，功率共享模块传输的数据包括：数据通信设备的功率状况以及各功率共享模块的工作状态(工作状态包括正常通信和无法通信)、输入功率数据以及输出功率数据。

需要说明的是，电源端口可以为多种形态，与输入电源进行适配，在此不作限定。电源端口不仅可以接入工频交流电(即市电)，还可以接入直流电源(例如Adapter、电池、机房直流供电等)，在本实施例中以工频交流电(即市电)为例进行说明。

在本实施例中，主控制模块3为高集成度的CPU，还可以是CPU与网络芯片组合而成，在此不做限定。以一个功率共享模块5(本实施例中功率共享模块5为端口)、一个供受电切换电路4进行说明。

所述主控制模块3的供电端与接入所述直流电源总线，所述主控制模块3的数据通信端与所述功率共享模块5的数据通信端连接，所述主控制模块3的控制端与所述供受电切换电路4连接。

供受电切换电路4的供电端接入所述直流电源总线，供受电切换电路4的受电端接入所述直流电源总线，供受电切换电路4的输出端与所述功率共享模块5的电源共享端连接；所述电源转换模块2的输入端与所述电源端口连接，所述电源转换模块2的输出端接入直流电源总线。其中，根据需要，数据通信设备可以拥有一个以上的直流电源总线(即DC电源总线)，各电源总线拥有不同的电压，并且能够相互隔离开。DC电源总线上还可以包括必要的监测和保护电路，以帮助设备了解当前DC电源总线的状态，进行保护动作。直流电源总线典型的为48V，也可为24V或其它电压，在本实施例中为设备可以直接使用的电压。

所述主控制器用于控制供受电切换电路4切换工作模式，以使数据通信设备工作于不同的工作模式下；其中，所述工作模式包括：供电模式及受电模式。

工作原理：

当控制供受电切换电路4工作在供电模式下时，数据通信设备通过功率共享模块5向其他数据通信设备供电，并与其他设备进行通信。当控制供受电切换电路4工作在受电模式下时，数据通信设备为受电设备，并与其他设备进行通信。当控制供受电切换电路4不工作时，功率共享模块5仅与其他设备进行通信。由此可见，通过在设备中添加供受电切换电路4，使得供受电切换电路4可以通过功率共享模块5向外供电，或从外部受电，从而实现了同一网口可在不同时段分别工作在供电模式和受电模式。使得数据通信设备之间可以相互供电，可以满足多个应用场景的应用条件，同时避免了设备输出功率不足通常需要外接设备加强功率输出的问题，。而且避免了数据通信设备通常需要借助外部的UPS设备来实现冗余供电的问题。

参见图3，作为上述方案的改进，所述供受电切换电路4包括：第一开关开路、第二开关电路44、供电控制模块41及受电控制模块42；其中，所述供电控制模块41的核心器件为PSE芯片，不限于芯片，还可以包括其他器件，所述受电控制模块42的核心器件为PD芯片，不限于芯片，还可以包括其他器件。在本实施例中，开关电路可以为三极管、MOS管等开关电路，在此不做限定。

所述第一开关电路43的受控端与所述主控制模块3的控制端连接，所述第一开关电路43的输入端与所述供电控制模块41的输出端连接，所述第一开关电路43的输出端与所述功率共享模块5的电源共享端连接，所述供电控制模块41的输入端接入所述直流电源总线，所述供电控制模块41的受控端与所述主控制模块3的控制端连接。

所述第二开关电路44的受控端与所述主控制模块3的控制端连接，所述第一开关电路43的输入端与所述功率共享模块5的电源共享端连接，所述第二开关电路44的输出端与所述受电控制模块42的输入端连接；所述受电控制模块42的输出端接入所述直流电源总线。

进一步地，所述主控制模块3用于：

控制所述第一开关电路43导通且第二开关电路44断开，以使所述数据通信设备工作于供电模式下。

控制所述第一开关电路43断开且第二开关电路44导通，以使所述数据通信设备工作于受电模式下。

具体地，主控制模块3控制第一开关电路43导通且第二开关电路44断开，工频交流电通过电源转换模块2转换为直流电流入供电控制模块41，再通过第一开关电路43从功率共享模块5输出，以使数据通信设备向其他数据通信设备供电。

主控制模块3控制所述第一开关电路43断开且第二开关电路44导通，从功率共享模块5接收其他数据通信设备的供电，通过第二开关流入受电控制模块42。

主控制模块3控制所述第一开关电路43断开且第二开关电路44断开，则供受电切换电路4不工作，数据通信设备的功率共享模块5只与外界进行通信，不进行供受电。

参见图3，作为上述方案的改进，所述供受电切换电路4还包括：用于将接收到的电压调整为与所述直流电源总线的电压相同的电压调整电路46。

所述电压调整电路46的输入端与所述受电控制模块42的输出端连接，所述电压调整电路46的输出端接入所述直流电源总线。

具体地，由于连接电压调整模块，从而将接受到的电压转换为和直流电源总线上的电压一致，防止电压倒流。

参见图3，作为上述方案的改进，所述供受电切换电路4还包括：

第一控制模块45，其受控端与所述主控制模块3的控制端连接，其控制端分别与所述供电控制模块41的受控端、所述第一开关电路43的受控端及所述第二开关电路44的受控端连接，并用于接根据所述主控制模块3发送的控制信息控制所述第一开关电路43及所述第二开关电路44，以使数据通信设备工作于不同的工作模式下。

在本实施例中，第一控制模块45为MCU芯片，还可以为其他芯片。当供受电切换电路4包括第一控制模块45时，则由第一控制模块45接收主控制模块3的控制信息，根据控制信息控制第一开关电路43和第二开关电路44。

进一步地，当数据通信设备中有两个以上的供受电切换电路4时，可以每个供受电切换电路4都设置有一个第一控制模块45，还可以通过一个第一控制模块45控制所有供受电切换电路4中的开关电路，采用此种方式，可以降低制造成本。

参见图3，作为上述方案的改进，所述功率共享模块5包括：信号变压器51及功率共享网络接口52。在本实施例中，功率共享网络接口52为RJ45网口。

所述信号变压器51的第一数据通信端与所述主控制模块3的数据通信端连接，所述信号变压器51的第二数据通信端与所述功率共享网络接口52连接，所述信号变压器51的供电端与所述供受电切换电路4的输出端连接。

具体地，由于采用了信号变压器51使得接口能够同时输入输出数据信号和供电电源。

参见图3，作为上述方案的改进，还包括：直流降压电路6；

所述直流降压电路6的输入端接入所述直流电源总线，所述直流降压电路6的输出端于所述主控制模块3的供电端连接。

具体地，当直流电源总线的电压为48V，也可为24V或其它高于设备工作电压的电压时，则通过直流降压电路6进行降压，以使主控制模块3能够达到工作电压。

参见图4，是本发明一实施例提供的一种功率共享系统的结构示意图。

本发明实施例对应提供了一种功率共享系统，包括：至少两个上述发明实施例所述的数据通信设备；

一数据通信设备的功率共享模块5与另一数据通信设备的功率共享模块5连接。

可以理解的是，功率共享系统中包括多个数据通信设备，均通过功率共享模块5进行连接，从而设备间可以进行通信以及供电。由于包括多个数据通信设备，则可以包含多种连接方式，如PoE模式、冗余供电模式以及增强供电模式等。

为了方便理解，以下进行举例说明：

参见图5,在PoE模式下：

通过网线给末端的数据通信设备供电和进行数据交换，而末端数据通信设备不需要再接市电(工频交流电)进行供电。进一步的，将末端数据通信设备改为PoE的受电设备(即现有技术中的受电设备)也能够工作。可以理解的是，数据通信设备可以与现有的受电设备兼容。

参见图6,在冗余供电模式下：

多个数据通信设备通过一个或多个功率共享模块5连接，当其中的一个或多个数据通信设备的主电源模块无法供电时，其它数据通信设备通过功率共享模块5提供电源给此设备，使其能够继续正常工作，避免了现有数据通信设备的冗余供电需要通过UPS等外部设备进行电源保障，构造复杂，成本高，施工难度大的问题。以3个数据通信设备的连接为例，原理图如下所示，其中设备B的主电源故障，设备A和设备C中的其中一个，或同时给设备B进行供电，使得B能够正常工作。

参见图7,在增强供电模式下：

当数据通信设备的内置电源无法满足对外的输出功率要求时，即可以通过功率共享模块5从其他设备获取功率用于对外输出，从而实现增强供电能力的目的。示例性地：假设设备B需提供给设备D的功率为100W，而其内部电源限制导致其仅能向外输出40W，此时设备A通过功率共享模块5提供30W功率给设备B，设备C通过功率共享模块5提供30W功率给设备B，使得设备B具有向外输出100W的能力。由于PoE技术中单个功率共享模块5的输出功率有上限，当单个功率共享模块5无法输出足够功率时，还可以通过多个功率共享模块5输出的方式实现，设备B通过两个功率共享模块5，各输出50W功率给设备D，从而实现了100W的功率传输。

作为上述方案的改进，所述数据通信设备的主控制模块3，还用于：

接收到预设的功率共享指令；其中，所述预设的功率共享指令包括：功率共享系统中存在数据通信设备无法供电及功率共享系统中存在数据通信设备的电源无法满足对外输出的功率要求。

控制至少一个数据通信设备的供受电切换电路4工作于供电模式下，以使数据通信设备之间通过功率共享模块进行功率共享。

可以理解的是，由于功率共享系统采用上述数据通信设备，主控模块3可以采集自身的设备的功率状况以及各功率共享模块的工作状态、可输入功率、可输出功率，而功率共享模块5可以传输通信数据，因此主控制模块3可以通过功率共享模块5和其它数据通信设备交互，从而了解整个共享系统中各设备的工作状态和功率数据。

根据预设的功率共享指令，或根据和其它设备交互获得的整个功率共享系统的实时状态。例如：功率共享系统中存在数据通信设备主电源无法供电；功率共享系统中存在数据通信设备的电源无法满足对外输出的功率要求。通过结合本设备的功率情况(即可输出的功率、可输入的功率)，从而确认本设备的工作模式。具体地，可通过系统中的任意一台或指定的一台数据通信设备对整个功率共享系统中各个设备各个接口的工作状态进行设置，并根据整个网络的功率情况实时进行调整。还可以是对每个接口分别进行设置，在此不做限定。

本发明实施例公开的一种功率共享系统，由于采用了本发明所提出的数据通信设备，实现了同一网口可在不同时段分别工作在供电模式和受电模式。使得数据通信设备之间可以相互供电，可以满足多个应用场景的应用条件，同时避免了设备输出功率不足通常需要外接设备加强功率输出的问题，。而且避免了数据通信设备通常需要借助外部的UPS设备来实现冗余供电的问题。

需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

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 (9)

1.一种数据通信设备，其特征在于，包括：

至少一个功率共享模块，用于传输数据通信信号，并同时对其他数据通信设备进行供电或接受其他数据通信设备的供电；

电源端口；

电源转换模块，其输入端与所述电源端口连接，其输出端接入直流电源总线，并用于将输入电源转换成直流电源总线适配的电压；

至少一个供受电切换电路，其供电端接入所述直流电源总线，其受电端接入所述直流电源总线，其输出端与所述功率共享模块的电源共享端连接，并用于切换不同的工作模式；其中，所述工作模式包括：供电模式及受电模式；

主控制模块，其供电端与接入所述直流电源总线，其数据通信端与所述功率共享模块的数据通信端连接，其控制端与所述供受电切换电路连接，并用于控制供受电切换电路切换工作模式，以使数据通信设备工作于不同的工作模式下。

2.如权利要求1所述的数据通信设备，其特征在于，所述供受电切换电路包括：第一开关开路、第二开关电路、供电控制模块及受电控制模块；

所述第一开关电路的受控端与所述主控制模块的控制端连接，所述第一开关电路的输入端与所述供电控制模块的输出端连接，所述第一开关电路的输出端与所述功率共享模块的供电端连接；所述供电控制模块的输入端接入所述直流电源总线，所述供电控制模块的受控端与所述主控制模块的控制端连接；

所述第二开关电路的受控端与所述主控制模块的控制端连接，所述第一开关电路的输入端与所述功率共享模块的供电端连接，所述第二开关电路的输出端与所述受电控制模块的输入端连接；所述受电控制模块的输出端接入所述直流电源总线。

3.如权利要求2所述的数据通信设备，其特征在于，所述主控制模块用于：

控制所述第一开关电路导通且第二开关电路断开，以使所述数据通信设备工作于供电模式下；

控制所述第一开关电路断开且第二开关电路导通，以使所述数据通信设备工作于受电模式下。

4.如权利要求2所述的数据通信设备，其特征在于，所述供受电切换电路还包括：用于将接收到的电压调整为与所述直流电源总线的电压相同的电压调整电路；

所述电压调整电路的输入端与所述受电控制模块的输出端连接，所述电压调整电路的输出端接入所述直流电源总线。

5.如权利要求2所述的数据通信设备，其特征在于，所述供受电切换电路还包括：

第一控制模块，其受控端与所述主控制模块的控制端连接，其控制端分别与所述供电控制模块的受控端、所述第一开关电路的受控端及所述第二开关电路的受控端、连接，并用于接根据所述主控制模块发送的控制信息控制所述第一开关电路及所述第二开关电路，以使数据通信设备工作于不同的工作模式下。

6.如权利要求1所述的数据通信设备，其特征在于，所述功率共享模块包括：信号变压器及功率共享网络接口；

所述信号变压器的第一数据通信端与所述主控制模块的数据通信端连接，所述信号变压器的第二数据通信端与所述功率共享网络接口连接，所述信号变压器的供电端与所述供受电切换电路的输出端连接。

7.如权利要求1所述的数据通信设备，其特征在于，还包括：直流降压电路；

所述直流降压电路的输入端接入所述直流电源总线，所述直流降压电路的输出端于所述主控制模块的供电端连接。

8.一种功率共享系统，其特征在于，包括：至少两个如权利要求1-8任意一项所述的数据通信设备；

一数据通信设备的功率共享模块与另一数据通信设备的功率共享模块连接。

9.如权利要求8所述的功率共享系统，其特征在于，

所述数据通信设备的主控制模块，还用于：

接收到预设的功率共享指令；其中，所述预设的功率共享指令包括：功率共享系统中存在数据通信设备无法供电及功率共享系统中存在数据通信设备的电源无法满足对外输出的功率要求；

控制至少一个数据通信设备的供受电切换电路工作于供电模式下，以使数据通信设备之间通过功率共享模块进行功率共享。

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