CN112003710B - 一种提高poe受电端稳定性的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高POE受电端稳定性的系统及方法，该系统包括PSE端和PD端，PSE端用于与PD端建立通讯连接，给PD端提供输出功率；PD端包括功率限制单元、功率补偿单元和功率配置单元，功率限制单元用于通过自动检测PSE端端口输出的功率来控制PSE端，使PSE端端口输出的最大功率小于或等于预设的限定功率阈值；功率补偿单元用于识别空闲功率，将空闲功率存储在本地，同时对存储在本地的功率进行峰值功率保护；功率配置单元用于对现场或远程的功率配置进行实时调整，促使POE受电端产品的峰值功率满足不同应用场合需要。本发明整体提升了POE交换机的PSE端口输出功率的利用率，提高了PD端设备的稳定性。

Description

一种提高POE受电端稳定性的系统及方法

技术领域

本发明涉及POE(Power Over Ethernet，有源以太网)供电产品领域，尤其公开了一种提高POE受电端稳定性的系统及方法。

背景技术

POE交换机为保障自身的可靠性，会实时检测PD(Power Device，受电端设备)端的工作电流，一旦端口电流PSE的电流限值会自动切断PD的电源供应。但对于那些负载动态变化较大的POE供电的产品而言，要保证产品的可靠性通常只能按峰值功率设计产品的功率，或者采用多个PSE(Power Sourcing Equipment，供电设备)端口并联供电。如果产品按峰值功率设计会导致平均功率太小不能满足需求；对于采用多个PSE端口并联供电的作法会浪费网络端口，同时成本增加较多。

因此，现有POE供电产品供电时存在的上述缺陷，是一件亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种提高POE受电端稳定性的系统及方法，旨在解决现有POE供电产品供电时存在的上述缺陷的技术问题。

本发明的一方面涉及一种提高POE受电端稳定性的系统，包括PSE端和PD端，其中，

PSE端，用于与PD端建立通讯连接，给PD端提供输出功率；

PD端包括功率限制单元、功率补偿单元和功率配置单元，

功率限制单元与PSE端相连接，用于通过自动检测PSE端端口输出的功率来控制PSE端，使PSE端端口输出的最大功率小于或等于预设的限定功率阈值；

功率补偿单元与功率限制单元相连接，用于识别空闲功率，将空闲功率存储在本地，同时对存储在本地的功率进行峰值功率保护；

功率配置单元与功率补偿单元相连接，用于对现场或远程的功率配置进行实时调整，促使POE受电端产品的峰值功率满足不同应用场合需要。

进一步地，功率限制单元包括PD控制器、电源控制器、电流取样电路、第一反馈回路、电流/电压转换器、比较器和第二反馈回路，

PD控制器，用于与PSE端建立通讯连接后，发出对应功率请求，与PSE端进行对等的功率交换；

电源控制器与PD控制器相连接，用于对PD控制器的实时功率损耗情况进行控制，当出现电流和/或电压异常时，进行相应的控制；

电流取样电路与电源控制器相连接，用于检测电源控制器的信号反馈，监测PSE端的电流输入信号情况；

第一反馈回路与电流取样电路相连接，用于稳定直流输出电压；

电流/电压转换器，用于调制出电压信号，将电流取样电路输出的脉冲电流信号放大成脉动电压信号，同时对放大的脉动电压信号进行积分运算，获得与取样电流信号成比例的电压信号，并将获得的电压信号提供给电源控制器；

比较器与电流/电压转换器相连接，用于将电流/电压转换器调制出的电压信号与预设的参考信号进行比较，实时检测PD控制器的实际功率是否大于预设的功率阈值，自动控制从PSE端获得的功率大小，同时将获得的功率信息反馈给电源控制器实现功率控制；

第二反馈回路分别与比较器和电源控制器相连接，用于对PD端的功率进行检测，一旦PD端功率达到预设的功率阈值，及时反馈给电源控制器调整脉冲宽度，以实现PD端的最大输出功率控制。

进一步地，功率限制单元还包括隔离变压器和整流桥，

隔离变压器，用于将以太网的电源与数据信号进行分离，同时实现数据的隔离功能；

整流桥与隔离变压器相连接，用于分离直流电的正负极性。

进一步地，功率限制单元还包括功率MOS管，

功率MOS管设于电源控制器与电流取样电路之间，用于将电源控制器的脉冲信号进行功率放大。

进一步地，功率补偿单元包括电源变压器、整流滤波电路和电能储存模块，

电源变压器与电流取样电路相连接，用于将POE的直流母线电压转换为高频电压，同时起到电源隔离作用；

整流滤波电路与电源变压器相连接，用于将电源变压器输出的高频电压转换成稳定直流电压；

电能储存模块与整流滤波电路，用于将PD端的空闲功率进行存储，当系统需要大功率输出时迅速放出电能满足系统的瞬时大功率需求。

进一步地，PSE端与PD端之间通过RJ45端口进行连接。

进一步地，PSE端为POE交换机。

本发明的另一方面涉及一种提高POE受电端稳定性的方法，应用于上述的提高POE受电端稳定性的系统中，提高POE受电端稳定性的方法包括以下步骤：

采用功率限制单元自动检测PSE端端口输出的功率来控制PSE端，使PSE端端口输出的最大功率小于或等于预设的限定功率阈值；

利用功率补偿单元识别空闲功率，将空闲功率存储在本地，同时对存储在本地的功率进行峰值功率保护；

运用功率配置单元对现场或远程的功率配置进行实时调整，促使POE受电端产品的峰值功率满足不同应用场合需要。

进一步地，功率限制单元包括PD控制器、电源控制器、电流取样电路、第一反馈回路、电流/电压转换器、比较器和第二反馈回路，采用功率限制单元自动检测PSE端端口输出的功率来控制PSE端，使PSE端端口输出的最大功率小于或等于预设的限定功率阈值的步骤包括：

PD控制器与PSE端建立连接，完成与PSE端的握手；

PD控制器向PSE端发出对应功率级别请求，与PSE端进行对等的功率交换；

电源控制器对PD控制器的实时功率损耗情况进行控制，当出现电流和/或电压异常时，进行相应的控制；

电流取样电路和第一反馈回路开始工作，电流取样电路检测电源控制器的信号反馈，监测PSE端的电流输入信号情况；第一反馈回路稳定直流输出电压；

电流/电压转换器调制出电压信号，将电流取样电路输出的脉冲电流信号放大成脉动电压信号，同时对放大的脉动电压信号进行积分运算，获得与取样电流信号成比例的电压信号，并将获得的电压信号提供给电源控制器；

比较器将电流/电压转换器调制出的电压信号与预设的参考信号进行比较，实时检测PD控制器的实际功率是否大于预设的功率阈值，自动控制从PSE端获得的功率大小，同时将获得的功率信息反馈给电源控制器实现功率控制；

第二反馈回路对PD端的功率进行检测，一旦PD端功率达到预设的功率阈值，及时反馈给电源控制器调整脉冲宽度，以实现PD端的最大输出功率控制。

进一步地，功率补偿单元包括电能储存模块，利用功率补偿单元识别空闲功率，将空闲功率存储在本地，同时对存储在本地的功率进行峰值功率保护的步骤包括：

在PSE端端口正常送电、PD端功耗平稳的情况下，电流取样电路将实时的输入功率信号反馈给电源控制器；

电源控制器判断当前PD功耗情况符合空闲储能要求后，将启动功率补偿单元，以对电能储存模块进行充电；

功率补偿单元与功率限制单元相互进行配合，当识别到空闲功率较大时，功率补偿单元进行本地储能；当识别到空闲功率较小或PD端产生较高的连续性功率峰值时，功率补偿单元则会根据功率限制单元发出的控制信号切断本地储能充电工作。

本发明所取得的有益效果为：

本发明提供一种提高POE受电端稳定性的系统及方法，该系统采用PSE端和PD端，PD端包括功率限制单元、功率补偿单元和功率配置单元，通过PSE端与PD端建立通讯连接，给PD端提供输出功率；功率限制单元通过自动检测PSE端端口输出的功率来控制PSE端，使PSE端端口输出的最大功率小于或等于预设的限定功率阈值，以确保PD端的输入功率处于PSE端口输出的不保护正常范围；功率补偿单元识别空闲功率，将空闲功率存储在本地，同时对存储在本地的功率进行峰值功率保护，实现最大化利用单个PSE端口的输出功率，确保供电的稳定性；功率配置单元对现场或远程的功率配置进行实时调整，促使POE受电端产品的峰值功率满足不同应用场合需要，从而满足各种应用场合的稳定性。本发明提供的提高POE受电端稳定性的系统及方法，整体实现了提升POE交换机的PSE端口输出功率的利用率，还能保障PD端设备的稳定性。

附图说明

图1为本发明提供的提高POE受电端稳定性的系统一实施例的功能框图；

图2为图1中所示的功率限制单元一实施例的功能模块示意图；

图3为图1中所示的功率补偿单元一实施例的功能模块示意图；

图4为本发明提供的提高POE受电端稳定性的方法一实施例的流程示意图；

图5为图4中所示的采用功率限制单元自动检测PSE端端口输出的功率来控制PSE端，使PSE端端口输出的最大功率小于或等于预设的限定功率阈值的步骤一实施例的细化流程示意图；

图6为图4中所示的利用功率补偿单元识别空闲功率，将空闲功率存储在本地，同时对存储在本地的功率进行峰值功率保护的步骤一实施例的细化流程示意图。

附图标号说明：

10、PSE端；20、PD端；21、功率限制单元；22、功率补偿单元；23、功率配置单元；211、PD控制器；212、电源控制器；213、电流取样电路；214、第一反馈回路；215、电流/电压转换器；216、比较器；217、第二反馈回路；218、隔离变压器；219、整流桥；210、功率MOS管；221、电源变压器；222、整流滤波电路；223、电能储存模块。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。

如图1所示，本发明第一实施例提出一种提高POE受电端稳定性的系统，该系统包括PSE端10和PD端20，其中，PSE端10，用于与PD端20建立通讯连接，给PD端20提供输出功率；PD端20包括功率限制单元21、功率补偿单元22和功率配置单元23，功率限制单元21与PSE端10相连接，用于通过自动检测PSE端10端口输出的功率来控制PSE端10，使PSE端10端口输出的最大功率小于或等于预设的限定功率阈值；功率补偿单元22与功率限制单元21相连接，用于识别空闲功率，将空闲功率存储在本地，同时对存储在本地的功率进行峰值功率保护；功率配置单元23与功率补偿单元22相连接，用于对现场或远程的功率配置进行实时调整，促使POE受电端产品的峰值功率满足不同应用场合需要。其中，PSE端10与PD端20之间通过RJ45端口进行连接。PSE端10采用POE交换机。

在上述结构中，请见图2，图2为图1中所示的功率限制单元一实施例的功能模块示意图，在本实施例中，功率限制单元21包括PD控制器211、电源控制器212、电流取样电路213、第一反馈回路214、电流/电压转换器215、比较器216和第二反馈回路217，其中，PD控制器211，用于与PSE端10建立通讯连接后，发出对应功率请求，与PSE端10进行对等的功率交换；电源控制器212与PD控制器211相连接，用于对PD控制器211的实时功率损耗情况进行控制，当出现电流和/或电压异常时，进行相应的控制；电流取样电路213与电源控制器212相连接，用于检测电源控制器212的信号反馈，监测PSE端10的电流输入信号情况；第一反馈回路214与电流取样电路213相连接，用于稳定直流输出电压；电流/电压转换器215，用于调制出电压信号，将电流取样电路213输出的脉冲电流信号放大成脉动电压信号，同时对放大的脉动电压信号进行积分运算，获得与取样电流信号成比例的电压信号，并将获得的电压信号提供给电源控制器212；比较器216与电流/电压转换器215相连接，用于将电流/电压转换器215调制出的电压信号与预设的参考信号进行比较，实时检测PD控制器211的实际功率是否大于预设的功率阈值，自动控制从PSE端10获得的功率大小，同时将获得的功率信息反馈给电源控制器212实现功率控制；第二反馈回路217分别与比较器216和电源控制器212相连接，用于对PD端20的功率进行检测，一旦PD端20功率达到预设的功率阈值，及时反馈给电源控制器212调整脉冲宽度，以实现PD端20的最大输出功率控制。具体地，PD控制器用于完成与PSE的握手，并向PSE请求对应功率级别，此时PSE就会向PD正式供电，有些PD控制器还集成了DC/DC功能，可实现电源电压的转换与隔离等功能。电源控制器212主要提供驱动信号、脉宽控制、过流、过压、欠压等保护功能，集成有功率管，可直接驱动高频变压器，实现电源电压的转换与隔离，以满足不同的应用需求。功率MOS管210用于将电源控制器212的脉冲信号进行功率放大，用来驱动高频变压器，实现电源电压的转换与隔离。电流取样电路213通常用于电源控制器212的过流或短路保护的信号检测，同时用来检测直流母线的电流大小。第一反馈回路214上设有电压负反馈网络，用来稳定直流输出电压。电流/电压转换器215用于将电流取样电路213的脉冲电流信号放大成脉动电压信号，同时对其进行积分，以获得一个与取样电流信号成比例的电压信号，提供给CPU实时监控PD端20的实时功耗，适当调整这里的积分电路参数可以满足不同的应用需求。比较器216用于将电流/电压转换器215调理出的电压信号与参考信号进行比较，实时检测PD端20的实际功率是否有超出设置功率，自动控制从PSE端10获得的功率大小，避免出现过流保护，同时将此信息反馈给CPU，进行远程监管。第二反馈回路217一旦识别到PD端20功率超过设定功率，及时反馈给电源控制器212调整脉冲宽度，以实现PD端20的最大输出功率控制，避免PSE端10过流保护。

进一步地，参见图2，本实施例提供的提高POE受电端稳定性的系统，功率限制单元21还包括隔离变压器218和整流桥219，其中，隔离变压器218，用于将以太网的电源与数据信号进行分离，同时实现数据的隔离功能；整流桥219与隔离变压器218相连接，用于分离直流电的正负极性。具体地，隔离变压器用于将以太网的电源与数据信号进行分离，同时实现数据的隔离功能。由于直流母线上的正负极存在不确定性，由整流桥219将直流电的正负极性分离出来。

优选地，请见图2，本实施例提供的提高POE受电端稳定性的系统，功率限制单元21还包括功率MOS管210，其中，功率MOS管210设于电源控制器212与电流取样电路213之间，用于将电源控制器212的脉冲信号进行功率放大。具体地，功率MOS管210用于将电源控制器212的脉冲信号进行功率放大，驱动高频变压器，实现电源电压的转换与隔离。

本实施例提供的提高POE受电端稳定性的系统，功率限制单元的工作原理如下所示：

功率限制单元21的各个部分器件和电路均通过电路板实现电连接，功率限制的实现过程为：当PD控制器211实现与PSE端10建立连接后，发出对应功率请求，PSE端10向PD控制器211进行对等的功率交换；电源控制器212对PD端20的实时功率损耗情况进行控制，当出现过流、过压或欠压等情况时，电源控制器212将进行相应的控制；此时，电流取样电路213和第一反馈电路214开始工作，电流取样电路213通过检测电源控制器212的信号反馈，监测PSE端10电流输入信号情况，通过电流/电压转换器215将电流取样电路213的脉冲电流信号放大成脉动电压信号，同时对其进行积分运算，以获得一个与取样电流信号成比例的电压信号，用于提供给电源控制器212实时监控PD的功耗，适当调整这里的积分电路参数就可以满足不同的应用需求。通过比较器216将电流/电压转换器215调制出的电压信号与参考信号进行比较，实时检测PD端20的实际功率是否有超出设置功率，自动控制从PSE端10获得的功率大小，避免出现过流保护，同时将此信息反馈给电源控制器212实现功率控制。通过第二反馈电路217对PD端20功率进行检测，一旦PD端20功率达到设定功率，及时反馈给电源控制器212调整脉冲宽度，以实现PD端20的最大输出功率控制，避免PSE端10过流保护。

进一步地，如图3所示，图3为图1中所示的功率补偿单元一实施例的功能模块示意图，在本实施例中，功率补偿单元22包括电源变压器221、整流滤波电路222和电能储存模块223，其中，电源变压器221与电流取样电路213相连接，用于将POE的直流母线电压转换为高频电压，同时起到电源隔离作用；整流滤波电路222与电源变压器221相连接，用于将电源变压器221输出的高频电压转换成稳定直流电压；电能储存模块223与整流滤波电路222，用于将PD端20的空闲功率进行存储，当系统需要大功率输出时迅速放出电能满足系统的瞬时大功率需求。具体地，电源变压器221用于将POE的直流母线电压转换为系统所需要的电压，同时起电源隔离的作用。整流滤波电路222用于将电源变压器221的高频电压转换成稳定直流电压，供系统使用。在本实施例中，功率配置单元23用于通过硬件编码或软件远程设定PD控制器211从PSE端10获得的最大功率，便于用户根据不同的应用场景选择合适的功率，提高POE交换机的端口利用率，降低工程应用成本。

本实施例提供的提高POE受电端稳定性的系统，功率补偿单元的工作原理如下所示：

在PSE端10端口正常送电、PD端20功耗平稳的情况下，电流取样电路213将实时的输入功率信号反馈给电源控制器212，电源控制器212判断当前PD端20功耗情况符合空闲储能要求后，将启动限制功率单元21，对电能储存模块223进行充电；电能储存模块223优先选用法拉电容或其他大容量常规电容，其次考虑锂离子电池等常规电池。功率补偿单元22与功率限制单元21相互进行配合，当空闲功率较大时，功率补偿单元22进行本地储能；当空闲功率较小或PD端20产生较高的连续性功率峰值时，功率补偿单元22则会根据功率限制单元21发出的控制信号切断本地储能充电工作，如遭遇峰值功率接近PSE端10端口的保护阈值时，功率补偿单元22将本地存储的电能自动转向给负载供电，这样即使负载高于PSE端10的保护阈值也不会出现异常。

具体实施例：

如果当前PSE端10端口可用功率上限为30W的时候，PSE端10端口的过流保护功率一般设定为30±1.0W，通过电流检测或电压检测的方式对功率输出进行监测，当检测到PSE端10端口在特定时间内持续输出功率大于设定阈值时，将执行限流或限功率保护，如超出设定时间仍大于设定功率，则执行过流保护，PSE端口将切断对PD端负载的供电。

通过将功率配置单元23设定的PD端20额定功率为24W，但如果PD端20所接耗能器件为功率放大器时，在播放音频文件过程中音频功率峰值将远大于平均功率，而造成功率峰值突变拔高，如持续播放带有鼓声或雷声的音频文件，该阶段的峰值会超过额定功率的150％，甚至最高可达到200％，即峰值功率最高可能达到35W-48W，那么该状态下的峰值功率将超过PSE端10端口的过流保护阈值，一旦超过设定阈值一定时间，PSE端10端口进行限流或断电处理，将严重影响PD端20产品的稳定性。所以，通过功率补偿单元22在遭遇短时间内持续的峰值功率情况下，PD控制器211无需向PSE端10端口索取更大功率输出，只需要通过电流取样电路213获得的信号值反馈给电源控制器212，电源控制器212控制功率补偿单元22启动本地储能返送，用以补偿该时段的峰值功率，满足峰值功率跳变功耗的补损，最终达到不需在PSE端10端口扩大功率输出，又能够应付跳变峰值功率的损耗，实现功率补偿，保护了PD端20耗能的稳定性。

空闲功率本地充电机制：

通常情况下音频设备的空闲状态的功耗通常小于5W，如果将富余的功率存储在本地，则端口的功率可以有效的利用起来。最大充电功率可以根据实际用电情况自动调整，同时充电或放电状态也是自动调整的，这样既确保了系统的稳定性又提高了功率。

PD端20的功率配置单元23包括参考设置模块，电源控制器212所在的控制芯片具有内部存储空间，能够利用Web进行访问，或者通过特定端口进行连接访问，通过访问进入视窗界面，可实时监测电压、电流、功率值等。参考设置模块可以通过监测获得的各项参考数据进行对应的参数设置，参数可根据参考设置数据值进行设置，也可以手动输入相关数据，优选参考设置推荐数值。

如图4所示，图4为本发明提供的提高POE受电端稳定性的方法一实施例的流程示意图，在本实施例中，该方法应用于上述的提高POE受电端稳定性的系统中，包括以下步骤：

S100、采用功率限制单元自动检测PSE端端口输出的功率来控制PSE端，使PSE端端口输出的最大功率小于或等于预设的限定功率阈值。

S200、利用功率补偿单元识别空闲功率，将空闲功率存储在本地，同时对存储在本地的功率进行峰值功率保护。

S300、运用功率配置单元对现场或远程的功率配置进行实时调整，促使POE受电端产品的峰值功率满足不同应用场合需要。

在本实施例中，PSE端10与PD端20之间通过RJ45端口进行连接。PSE端10采用POE交换机。

本发明提供一种提高POE受电端稳定性的方法，与现有技术相比，该方法通过PSE端与PD端建立通讯连接，给PD端提供输出功率；功率限制单元通过自动检测PSE端端口输出的功率来控制PSE端，使PSE端端口输出的最大功率小于或等于预设的限定功率阈值，以确保PD端的输入功率处于PSE端口输出的不保护正常范围；功率补偿单元识别空闲功率，将空闲功率存储在本地，同时对存储在本地的功率进行峰值功率保护，实现最大化利用单个PSE端口的输出功率，确保供电的稳定性；功率配置单元对现场或远程的功率配置进行实时调整，促使POE受电端产品的峰值功率满足不同应用场合需要，从而满足各种应用场合的稳定性。本发明提供的提高POE受电端稳定性的方法，整体实现了提升POE交换机的PSE端口输出功率的利用率，还能保障PD端设备的稳定性。

进一步地，如图5所示，图5为图4中所示的步骤S100一实施例的细化流程示意图，在本实施例中，功率限制单元包括PD控制器、电源控制器、电流取样电路、第一反馈回路、电流/电压转换器、比较器和第二反馈回路，步骤S100包括：

S110、PD控制器与PSE端建立连接，完成与PSE端的握手。

S120、PD控制器向PSE端发出对应功率级别请求，与PSE端进行对等的功率交换。

S130、电源控制器对PD控制器的实时功率损耗情况进行控制，当出现电流和/或电压异常时，进行相应的控制。

S140、电流取样电路和第一反馈回路开始工作，电流取样电路检测电源控制器的信号反馈，监测PSE端的电流输入信号情况；第一反馈回路稳定直流输出电压。

S150、电流/电压转换器调制出电压信号，将电流取样电路输出的脉冲电流信号放大成脉动电压信号，同时对放大的脉动电压信号进行积分运算，获得与取样电流信号成比例的电压信号，并将获得的电压信号提供给电源控制器。

S160、比较器将电流/电压转换器调制出的电压信号与预设的参考信号进行比较，实时检测PD控制器的实际功率是否大于预设的功率阈值，自动控制从PSE端获得的功率大小，同时将获得的功率信息反馈给电源控制器实现功率控制。

S170、第二反馈回路对PD端的功率进行检测，一旦PD端功率达到预设的功率阈值，及时反馈给电源控制器调整脉冲宽度，以实现PD端的最大输出功率控制。

当PD控制器211实现与PSE端10建立连接后，发出对应功率请求，PSE端10向PD控制器211进行对等的功率交换；电源控制器212对PD端20的实时功率损耗情况进行控制，当出现过流、过压或欠压等情况时，电源控制器212将进行相应的控制；此时，电流取样电路213和第一反馈电路214开始工作，电流取样电路213通过检测电源控制器212的信号反馈，监测PSE端10电流输入信号情况，通过电流/电压转换器215将电流取样电路213的脉冲电流信号放大成脉动电压信号，同时对其进行积分运算，以获得一个与取样电流信号成比例的电压信号，用于提供给电源控制器212实时监控PD的功耗，适当调整这里的积分电路参数就可以满足不同的应用需求。通过比较器216将电流/电压转换器215调制出的电压信号与参考信号进行比较，实时检测PD端20的实际功率是否有超出设置功率，自动控制从PSE端10获得的功率大小，避免出现过流保护，同时将此信息反馈给电源控制器212实现功率控制。通过第二反馈电路217对PD端20功率进行检测，一旦PD端20功率达到设定功率，及时反馈给电源控制器212调整脉冲宽度，以实现PD端20的最大输出功率控制，避免PSE端10过流保护。

优选地，请见图6，图6为图4中所示的步骤S200一实施例的细化流程示意图，在本实施例中，功率补偿单元包括电能储存模块，利用功率补偿单元识别空闲功率，步骤S200包括：

S210、在PSE端端口正常送电、PD端功耗平稳的情况下，电流取样电路将实时的输入功率信号反馈给电源控制器。

S220、电源控制器判断当前PD功耗情况符合空闲储能要求后，将启动功率补偿单元，以对电能储存模块进行充电。

S230、功率补偿单元与功率限制单元相互进行配合，当识别到空闲功率较大时，功率补偿单元进行本地储能；当识别到空闲功率较小或PD端产生较高的连续性功率峰值时，功率补偿单元则会根据功率限制单元发出的控制信号切断本地储能充电工作。

在PSE端10端口正常送电、PD端20功耗平稳的情况下，电流取样电路213将实时的输入功率信号反馈给电源控制器212，电源控制器212判断当前PD端20功耗情况符合空闲储能要求后，将启动限制功率单元21，对电能储存模块223进行充电；电能储存模块223优先选用法拉电容或其他大容量常规电容，其次考虑锂离子电池等常规电池。功率补偿单元22与功率限制单元21相互进行配合，当空闲功率较大时，功率补偿单元22进行本地储能；当空闲功率较小或PD端20产生较高的连续性功率峰值时，功率补偿单元22则会根据功率限制单元21发出的控制信号切断本地储能充电工作，如遭遇峰值功率接近PSE端10端口的保护阈值时，功率补偿单元22将本地存储的电能自动转向给负载供电，这样即使负载高于PSE端10的保护阈值也不会出现异常。

如图1至图6所示，下面以案例的方式对本实施例进行详细说明：

以一款接入802.3AT交换机的功放为例，作为音频产品，通常峰值功率是平均功率的1.5～2倍，算上各方面的损耗，通常PD端20获得的功率很难超过25W。按常规设计，要确保产品的可靠性功放的峰值功率很难超过25W，平均功率也很难超过15W，这就限制了产品的应用场景。那么如果增加功率自动调整电路和空闲功率存储，即可以实现平均功率大于20W、峰值功率大于50W，这样可以大大提高产品的性能。另外考虑到交换机的成本高、调试困难等因素，加入远程功率配置可以极大地改善用户体验。以酒店为例，不同场合对声功率的需求是有差异的，比如客房只需要3～5W左右的功率就能满足要求，过道5～10W，大的餐厅一般需要10W以上。如果我们按现有产品配单，交换机单个端口功率就必须按额定功率的两倍来设计，工程造价就上来了。而在本实施例中，在POE产品上增加功率设置选项，可以根据不同的应用场合灵活配置最大功率，即使交换机只支持15W标准也可以可靠使用，既可有效提高交换机利用率，又可以确保产品的可靠运行。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种提高POE受电端稳定性的系统，其特征在于，包括PSE端(10)和PD端(20)，其中，

所述PSE端(10)，用于与所述PD端(20)建立通讯连接，给所述PD端(20)提供输出功率；

所述PD端(20)包括功率限制单元(21)、功率补偿单元(22)和功率配置单元(23)，

所述功率限制单元(21)与所述PSE端(10)相连接，用于通过自动检测所述PSE端(10)端口输出的功率来控制所述PSE端(10)，使所述PSE端(10)端口输出的最大功率小于或等于预设的限定功率阈值；

所述功率补偿单元(22)与所述功率限制单元(21)相连接，用于识别空闲功率，将空闲功率存储在本地，同时对存储在本地的功率进行峰值功率保护；

所述功率配置单元(23)与所述功率补偿单元(22)相连接，用于对现场或远程的功率配置进行实时调整，促使POE受电端产品的峰值功率满足不同应用场合需要；

所述功率限制单元(21)包括PD控制器(211)、电源控制器(212)、电流取样电路(213)、第一反馈回路(214)、电流/电压转换器(215)、比较器(216)和第二反馈回路(217)，

所述PD控制器(211)，用于与PSE端(10)建立通讯连接后，发出对应功率请求，与所述PSE端(10)进行对等的功率交换；

所述电源控制器(212)与所述PD控制器(211)相连接，用于对PD控制器(211)的实时功率损耗情况进行控制，当出现电流和/或电压异常时，进行相应的控制；

所述电流取样电路(213)与所述电源控制器(212)相连接，用于检测所述电源控制器(212)的信号反馈，监测所述PSE端(10)的电流输入信号情况；

所述第一反馈回路(214)分别与所述电流取样电路(213)和所述电源控制器(212)相连接，用于稳定直流输出电压；

所述电流/电压转换器(215)，用于调制出电压信号，将所述电流取样电路(213)输出的脉冲电流信号放大成脉动电压信号，同时对放大的脉动电压信号进行积分运算，获得与取样电流信号成比例的电压信号，并将获得的电压信号提供给所述电源控制器(212)；

所述比较器(216)与所述电流/电压转换器(215)相连接，用于将所述电流/电压转换器(215)调制出的电压信号与预设的参考信号进行比较，实时检测所述PD控制器(211)的实际功率是否大于预设的功率阈值，自动控制从所述PSE端(10)获得的功率大小，同时将获得的功率信息反馈给所述电源控制器(212)实现功率控制；

所述第二反馈回路(217)分别与所述比较器(216)和所述电源控制器(212)相连接，用于对所述PD端(20)的功率进行检测，一旦所述PD端(20)功率达到预设的功率阈值，及时反馈给所述电源控制器(212)调整脉冲宽度，以实现所述PD端(20)的最大输出功率控制。

2.如权利要求1所述的提高POE受电端稳定性的系统，其特征在于，

所述功率限制单元(21)还包括隔离变压器(218)和整流桥(219)，

所述隔离变压器(218)，用于将以太网的电源与数据信号进行分离，同时实现数据的隔离功能；

所述整流桥(219)与所述隔离变压器(218)相连接，用于分离直流电的正负极性。

3.如权利要求1所述的提高POE受电端稳定性的系统，其特征在于，

所述功率限制单元(21)还包括功率MOS管(210)，

所述功率MOS管(210)设于所述电源控制器(212)与所述电流取样电路(213)之间，用于将所述电源控制器(212)的脉冲信号进行功率放大。

4.如权利要求1所述的提高POE受电端稳定性的系统，其特征在于，

所述功率补偿单元(22)包括电源变压器(221)、整流滤波电路(222)和电能储存模块(223)，

所述电源变压器(221)与所述电流取样电路(213)相连接，用于将POE的直流母线电压转换为高频电压，同时起到电源隔离作用；

所述整流滤波电路(222)与所述电源变压器(221)相连接，用于将所述电源变压器(221)输出的高频电压转换成稳定直流电压；

所述电能储存模块(223)与所述整流滤波电路(222)，用于将所述PD端(20)的空闲功率进行存储，当系统需要大功率输出时迅速放出电能满足系统的瞬时大功率需求。

5.如权利要求1所述的提高POE受电端稳定性的系统，其特征在于，

所述PSE端(10)与所述PD端(20)之间通过RJ45端口进行连接。

6.如权利要求1所述的提高POE受电端稳定性的系统，其特征在于，

所述PSE端(10)为POE交换机。

7.一种提高POE受电端稳定性的方法，应用于如权利要求1至6任意一项所述的提高POE受电端稳定性的系统中，其特征在于，所述提高POE受电端稳定性的方法包括以下步骤：

采用功率限制单元自动检测PSE端端口输出的功率来控制所述PSE端，使所述PSE端端口输出的最大功率小于或等于预设的限定功率阈值；

利用功率补偿单元识别空闲功率，将空闲功率存储在本地，同时对存储在本地的功率进行峰值功率保护；

运用功率配置单元对现场或远程的功率配置进行实时调整，促使POE受电端产品的峰值功率满足不同应用场合需要。

8.如权利要求7所述的提高POE受电端稳定性的方法，其特征在于，

所述功率限制单元包括PD控制器、电源控制器、电流取样电路、第一反馈回路、电流/电压转换器、比较器和第二反馈回路，所述采用功率限制单元自动检测PSE端端口输出的功率来控制所述PSE端，使所述PSE端端口输出的最大功率小于或等于预设的限定功率阈值的步骤包括：

PD控制器与所述PSE端建立连接，完成与所述PSE端的握手；

PD控制器向所述PSE端发出对应功率级别请求，与所述PSE端进行对等的功率交换；

电源控制器对PD控制器的实时功率损耗情况进行控制，当出现电流和/或电压异常时，进行相应的控制；

电流取样电路和第一反馈回路开始工作，电流取样电路检测所述电源控制器的信号反馈，监测所述PSE端的电流输入信号情况；第一反馈回路稳定直流输出电压；

电流/电压转换器调制出电压信号，将所述电流取样电路输出的脉冲电流信号放大成脉动电压信号，同时对放大的脉动电压信号进行积分运算，获得与取样电流信号成比例的电压信号，并将获得的电压信号提供给所述电源控制器；

比较器将所述电流/电压转换器调制出的电压信号与预设的参考信号进行比较，实时检测所述PD控制器的实际功率是否大于预设的功率阈值，自动控制从所述PSE端获得的功率大小，同时将获得的功率信息反馈给所述电源控制器实现功率控制；

第二反馈回路对所述PD端的功率进行检测，一旦所述PD端功率达到预设的功率阈值，及时反馈给所述电源控制器调整脉冲宽度，以实现所述PD端的最大输出功率控制。

9.如权利要求8所述的提高POE受电端稳定性的方法，其特征在于，

所述功率补偿单元包括电能储存模块，所述利用功率补偿单元识别空闲功率，将空闲功率存储在本地，同时对存储在本地的功率进行峰值功率保护的步骤包括：

在PSE端端口正常送电、PD端功耗平稳的情况下，电流取样电路将实时的输入功率信号反馈给电源控制器；

电源控制器判断当前PD功耗情况符合空闲储能要求后，将启动功率补偿单元，以对电能储存模块进行充电；

功率补偿单元与功率限制单元相互进行配合，当识别到空闲功率大到一定数值时，功率补偿单元进行本地储能；当识别到空闲功率小到一定数值或PD端产生高于设定阈值的连续性功率峰值时，功率补偿单元则会根据功率限制单元发出的控制信号切断本地储能充电工作。

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