CN112684383A - 以太网供电系统中的负载连接检测方法及供电装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种以太网供电系统中的负载连接检测方法，其中，所述以太网供电系统至少包括一个供电端口，其特征在于，负载连接检测方法包括：第一预定时间段内，在所述供电端口提供第一供电信号；在第一预定时间段内，获取所述供电端口处的第一检测信号；根据第一检测信号和第一预设基准值判断与所述供电端口相对应的负载连接是否稳定。本申请还提供一种以太网供电系统中的供电装置，在供电端口处提供供电信号，同时获取供电端口的检测信号，根据检测信号和预设基准值判断负载连接是否稳定，在同样的负载情况下，测量耗时少，可以较快地检测负载连接是否稳定，以及精准的检测负载的特征电阻。

Description

以太网供电系统中的负载连接检测方法及供电装置

技术领域

本发明涉及以太网供电技术，更具体地，涉及以太网供电系统中的负载连接检测方法及供电装置。

背景技术

以太网供电(POE，Power over Ethernet)技术是指在现有以太网布线基础架构的基础上，通过网线为网络中的终端设备提供直流供电的技术。在以太网供电技术中，网线兼有传输数据信号和直流供电的作用。该技术使终端设备无需依赖外部电源适配器供电，从而可以省去电源适配器、供电线缆和插头，节省布线与硬件成本。

POE系统包括供电设备(PSE，Power Sourcing Equipment)和受电设备(PD，PowerDevice)两部分。PSE设备是为以太网客户端设备供电的设备，同时也是整个POE系统供电过程的管理者。而PD设备是接受供电的PSE设备的负载，即POE系统的客户端设备。

当在一个网络中布置PSE设备时，POE系统供电工作过程如下：

检测步骤，一开始PSE设备在端口输出很小的电压直到其检测到线缆终端的连接为一个支持IEEE802.3af标准的受电端设备。

PD设备分类步骤，当检测到PD设备之后，PSE设备可能会为PD设备进行分类并且评估此PD设备所需的功率损耗。

开始供电步骤，在一个可配置时间(一般小于15s)的启动期内PSE设备开始从低电压向PD设备供电直至达到设定值(例如，48V)。为PD设备提供稳定可靠的直流电。若PD设备从网络上断开时，PSE设备会快速地(一般在300～400ms之内)停止为PD设备供电并重复检测过程以检测线缆的终端是否连接PD设备。

在把任何网络设备连接到PSE设备时，PSE设备必须先检测该网络设备是否是PD设备，以保证避免给不符合POE标准的以太网设备提供电流，因为这可能会造成损坏。

如果检测过程中负载连接不稳定，比如在检测过程中插入或拔出PD设备，可能导致检测错误以至于无法上电或者误上电损坏设备。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种以太网供电系统中的负载连接检测方法及供电装置，通过在供电端口提供供电信号，并根据供电端口处的检测信号与预设基准值判断与供电端口相应的负载连接是否稳定。

根据本发明的一方面，提供一种以太网供电系统中的负载连接检测方法，其中，所述以太网供电系统至少包括一个供电端口，负载连接检测方法包括：第一预定时间段内，在所述供电端口提供第一供电信号；在第一预定时间段内，获取所述供电端口处的第一检测信号；根据第一检测信号和第一预设基准值判断与所述供电端口相对应的负载连接是否稳定。

优选地，所述第一供电信号和所述第一检测信号为电压信号或电流信号，所述第一检测信号和所述第一供电信号的类型不同。

优选地，所述第一预设基准值包括第一预设电压值或第一预设电流值。

优选地，根据第一检测信号和第一预设基准值判断负载连接是否稳定包括：将第一检测信号和第一预设基准值之间的第一差异与第一预设阈值以及第二预设阈值进行比较，根据第一比较结果判定负载连接是否稳定，其中，所述第一预设阈值不大于第二预设阈值；当所述第一差异小于第一预设阈值或者大于第二预设阈值时，判定第一预定时间段期间负载连接不稳定；当所述第一差异大于第一预设阈值且小于第二预设阈值时，判定第一预定时间段期间负载连接稳定。

优选地，所述负载连接检测方法还包括：当判定第一预定时间段内负载连接稳定时，在第二预定时间段内，在所述供电端口提供第二供电信号以向相应的负载施加第二供电信号；在第二预定时间段内，获取所述供电端口处的第二检测信号；根据第二检测信号和第二预设基准值判断负载连接是否稳定。

优选地，根据第二检测信号和第二预设基准值判断负载连接是否稳定包括：将第二检测信号和第二预设基准值之间的第二差异与第三预设阈值以及第四预设阈值进行比较，根据第二比较结果判定负载连接是否稳定，其中，所述第三预设阈值不大于第四预设阈值；当所述第二差异小于第三预设阈值或者大于第四预设阈值时，判定第二预定时间段期间负载连接不稳定；当所述第二差异大于第三预设阈值且小于第四预设阈值时，判定第二预定时间段期间负载连接稳定。

优选地，所述负载连接检测方法还包括：当判定第二预定时间段内负载连接稳定时，根据第一供电信号、第一检测信号、第二供电信号以及第二检测信号计算负载的特征电阻。

优选地，所述第一供电信号、所述第二检测信号为电压信号或电流信号，所述第二供电信号和所述第二检测信号的类型不同。

优选地，所述负载连接检测方法还包括：根据负载的特征电阻判断所述负载是否是合法设备。

根据本发明的另一方面，提供一种以太网供电系统中的供电装置，包括：至少一个供电端口；检测电源，与所述供电端口连接，用于向所述供电端口提供第一供电信号；控制单元，与所述检测电源和所述供电端口连接；其中，所述控制单元在第一预定时间段内，控制检测电源在所述供电端口提供第一供电信号；在第一预定时间段内，获取所述供电端口处的第一检测信号；根据第一检测信号和第一预设基准值判断与所述供电端口相对应的负载连接是否稳定。

优选地，所述第一供电信号和所述第一检测信号为电压信号或电流信号，所述第一检测信号和所述第一供电信号的类型不同。

优选地，所述第一预设基准值包括第一预设电压值第一或预设电流值。

优选地，所述控制单元还将第一检测信号和第一预设基准值之间的第一差异与第一预设阈值以及第二预设阈值进行比较，根据第一比较结果判定负载连接是否稳定，其中，所述第一预设阈值不大于第二预设阈值；当所述第一差异小于第一预设阈值或者大于第二预设阈值时，判定第一预定时间段期间负载连接不稳定；当所述第一差异大于第一预设阈值且小于第二预设阈值时，判定第一预定时间段期间负载连接稳定。

优选地，所述控制单元还当判定第一预定时间段内负载连接稳定时，在第二预定时间段内，在所述供电端口提供第二供电信号；在第二预定时间段内，获取所述供电端口处的第二检测信号；根据第二检测信号和第二预设基准值判断负载连接是否稳定。

优选地，所述控制单元还将第二检测信号和第二预设基准值之间的第二差异与第三预设阈值以及第四预设阈值进行比较，根据第二比较结果判定负载连接是否稳定，其中，所述第三预设阈值不大于第四预设阈值；当所述第二差异小于第三预设阈值或者大于第四预设阈值时，判定第二预定时间段期间负载连接不稳定；当所述第二差异大于第三预设阈值且小于第四预设阈值时，判定第二预定时间段期间负载连接稳定。

优选地，所述控制单元还当判定第二预定时间段内负载连接稳定时，根据第一供电信号、第一检测信号、第二供电信号以及第二检测信号计算负载的特征电阻。

优选地，所述第一供电信号、所述第二检测信号为电压信号或电流信号，所述第二供电信号和所述第二检测信号的类型不同。

优选地，所述控制单元还根据负载的特征电阻判断所述负载是否是合法设备。

根据本发明实施例的以太网供电系统中的负载连接检测方法及供电装置，在供电端口处提供供电信号，同时获取供电端口的检测信号，根据检测信号和预设基准值判断负载连接是否稳定；在供电端提供两个不同幅值的供电信号，获取不同的检测信号，然后计算负载的特征电阻。本发明实施例在同样的负载情况下，测量耗时少，可以较快地检测负载连接是否稳定，以及精准的检测负载的特征电阻。

进一步地，本发明实施例的硬件电路结构简单，只需要控制供电端口施加的一种信号即可，例如只控制电压信号或只控制电流信号，不需要同时控制电压信号和电流信号。

进一步地，本发明实施例只需对算法进行简单处理，就可以精准地得到负载的特征电阻。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出现有技术中POE供电装置的示意性电路图；

图2示出根据本发明实施例的供电装置的示意性电路图；

图3示出根据本发明实施例的负载连接检测方法的流程图。

图4和图5示出根据本发明实施例的检测信号和供电信号的波形图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

图1示出了现有技术中提供的一种POE供电系统100的示意性电路图。如图1所示，POE供电系统100包括供电装置10、受电装置20以及连接在供电装置10和受电装置20之间的接口单元30。

其中，供电装置10包括至少一个供电端口11以及供电控制电路12。

受电装置20包括相应的至少一个受电端口21以及受电设备PD，其中，受电设备PD包括受电控制电路22以及负载23。其中，受电端口21为电桥结构(整流桥)。每个供电端口通过相应的受电端口与一负载连接。

以下实施例均以单个供电端口为例进行说明，但并不局限于此。

接口单元30包括与供电端口11连接的变压器(T1-T2)、与相应的受电端口21连接的变压器(T5-T6)以及一对供电线对，即供电端口11分别与第一变压器T1和第二变压器T2连接，相应的受电端口21分别与第五变压器T5和第六变压器T6连接。

具体地，第一变压器T1的次级绕组与第一供电线对(P1、P2)连接，第二变压器T2的次级绕组与第二供电线对(P3、P4)连接。

供电端口11的第一输出端连接到与第一供电线对连接的变压器的次级绕组的中心抽头，并且供电端口11的第二输出端连接到与第二供电线对连接的变压器的次级绕组的中心抽头。即供电端口11连接在第一变压器T1的次级绕组的中心抽头与第二变压器T2的次级绕组的中心抽头之间。供电端口11通过一组导线(即第一供电线对和第二供电线对)向受电装置20供电。

与受电端口21连接的变压器的初级绕组与相应的供电线对连接，即第五变压器T5的初级绕组与第一供电线对(P1、P2)连接；第六变压器T6的初级绕组与第二供电线对(P3、P4)连接。

受电端口21的第一输入端与和第一供电线对连接的变压器的初级绕组的中心抽头连接，受电端口21的第二输入端与和第二供电线对连接的变压器的初级绕组的中心抽头连接。即受电端口21的第一输入端和第二输入端分别与第五变压器T5的初级绕组的中心抽头和第六变压器T6的初级绕组的中心抽头连接。

受电端口21的正输出端连接至相应的受电控制电路22的正输入端，受电端口21的负输出端共同连接到受电控制电路22的负输入端。受电控制电路22具有从正输入端到其正输出端的通路以及具有从负输入端到其负输出端的通路。负载23的正输入端与受电控制电路22的正输出端连接。

图2示出本发明实施例提供的供电装置的示意性框图。如图2所示，供电装置200包括至少一个供电端口11、检测电源210以及控制单元220。

在本实施例中，检测电源210为电压源和电流源中的一个，即第一检测电源210可以为电压源，也可以为电流源。

控制单元220可设置在供电控制电路12中，或者与供电控制电路12连接，根据供电控制电路12的控制命令执行。

检测电源210与供电端口11连接，供电端口11包括两个输出端，分别与相应的变压器的次级绕组连接以用于通过相应的一组导线与受电装置20连接。具体而言，如上面关于POE供电系统100所描述的，每个变压器连接到两个供电线对中的相应一个供电线对；一对变压器连接到两个供电线对。供电端口11的两个输出端分别与一对变压器连接，即供电端口11的两个输出端分别与第一变压器T1和第二变压器T2连接。

图3示出了根据本发明实施例的负载连接检测方法的流程图。如图3所述，所述负载连接检测方法包括以下步骤。

本实施例的负载连接检测方法可以是在供电过程中进行检测，也可以是在刚开始上电过程中进行检测，即可以在任意一段时间内进行检测。

在步骤S301中，第一预定时间段内，在供电端口提供第一供电信号。

在本实施例中，第一供电信号为电压信号或电流信号。例如第一供电信号为幅值为Va1的电压信号，但并不局限于此。

在步骤S302中，在第一预定时间段内，获取所述供电端口处的第一检测信号。

在本实施例中，所述第一检测信号与所述第一供电信号的类型不同，所述第一检测信号为幅值为Ia1的电流信号。

参见图4，在第一预定时间段内，向供电端口提供幅值为Va1的电压信号，在供电端口检测到幅值为Ia1的电流信号。

在步骤S303中，根据第一检测信号和第一预设基准值判断负载连接是否稳定。

在本实施例中，第一检测信号为电流信号，则所述第一预设基准值为第一预设电流值。

步骤S303包括以下步骤：将第一检测信号和第一预设基准值之间的第一差异与第一预设阈值以及第二预设阈值进行比较，其中，所述第一预设阈值不大于第二预设阈值；当所述第一差异小于第一预设阈值或大于第二预设阈值时，判定第一预定时间段期间负载连接不稳定；当所述第一差异大于第一预设阈值且小于第二预设阈值时，判定第一预定时间段期间负载连接稳定。

具体地，将第一检测信号与第一预设电流值之间的差异与第一预设阈值以及第二预设阈值进行比较，根据第一比较结果判断负载连接是否稳定，其中，所述第一预设阈值不大于第二预设阈值；当第一检测信号与第一预设电流值之间的差异小于第一预设阈值或大于第二预设阈值时，判定第一预定时间段期间负载连接不稳定；当第一检测信号与第一预设电流值之间的差异大于第一预设阈值且小于第二预设阈值时，判定第一预定时间段期间负载连接稳定。例如，第一电流信号Ia1是否超出第一预设电流值的±30％，即第一预设阈值为第一预设电流值的-30％，第二预设阈值为第一预设电流值的+30％。

其中，所述第一预设电流值例如为在第一检测信号(电流信号)建立好之后(或稳定之后)，测得的一个稳定的第一检测信号的值。

参见图5，位于第一预定时间段内的阴影部分表示大于第一预设阈值且小于第二预设阈值的区间，当第一预定时间段内检测到的幅值为Ia1的电流信号位于该区间内，判定第一预定时间段内负载连接稳定。

在步骤S304中，当判定第一预定时间段内负载连接稳定时，在第二预定时间段内，在所述供电端口提供第二供电信号。

在本实施例中，第二供电信号为电压信号或电流信号，第二供电信号与第一供电信号的类型相同，幅值不同。例如第二供电信号为幅值为Vb1的电压信号。

在步骤S305中，在第二预定时间段内，获取所述供电端口处的第二检测信号。

在本实施例中，所述第二检测信号与第二供电信号的类型不同，为幅值为Ib1的电流信号。

在步骤S306中，根据第二检测信号和第二预设基准值判断负载连接是否稳定。

步骤S306包括以下步骤：将第二检测信号和第二预设基准值之间的第二差异与第三预设阈值以及第四预设阈值进行比较，根据第二比较结果判断负载连接是否稳定，其中，所述第三预设阈值不大于第四预设阈值；当所述第二差异小于第三预设阈值或大于第四预设阈值时，判定第二预定时间段期间负载连接不稳定；当所述第二差异大于第三预设阈值且小于第四预设阈值时，判定第二预定时间段期间负载连接稳定。

具体地，将第二检测信号与第二预设电流值之间的差异与第三预设阈值以及第四预设阈值进行比较，其中，所述第三预设阈值不大于第四预设阈值；当第二检测信号与第二预设电流值之间的差异小于第三预设阈值或大于第四预设阈值时，判定第二预定时间段期间负载连接不稳定；当第二检测信号与第二预设电流值之间的差异大于第三预设阈值且小于第四预设阈值时，判定第二预定时间段期间负载连接稳定。

例如，第二电流信号Ib1是否超出第二预设电流值的±30％，即第三预设阈值为第二预设电流值的-30％，第四预设阈值为第二预设电流值的+30％。

其中，所述第二预设电流值例如为在第二检测信号(电流信号)建立好之后(或稳定之后)，测得的一个稳定的第二检测信号的值。

参见图5，位于第二预定时间段内的阴影部分表示大于第三预设阈值且小于第四预设阈值的区间，当第二预定时间段内检测到幅值为Ib1的电流信号位于该区间内，判定第二预定时间段内负载连接稳定。

在步骤S307中，当判定第二预定时间段内负载连接稳定时，根据第一供电信号、第一检测信号、第二供电信号以及第二检测信号计算负载的特征电阻。

在本实施例中，负载的特征电阻为(Vb1-Va1)/(Ib1-Ia1)。

在步骤S308中，根据负载的特征电阻判断负载是否为合法设备。

在本实施例中，判断负载的特征电阻是否在预设电阻范围内，当负载的特征电阻在预设电阻范围内，则判定负载为合法设备；当负载的特征电阻不在预设电阻范围内，则判定负载不是合法设备。

在一个优选地实施例中，第一供电信号为幅值为Ia1的电流信号，第一检测信号为Va1的电压信号，第二供电信号为幅值为Ib1的电流信号，第二检测信号为Vb1的电压信号，第一预设基准值为第一预设电压值，第二预设基准值为第二预设电压值。

根据本发明实施例的以太网供电系统中的负载连接检测方法及供电装置，在供电端口处提供供电信号，同时获取供电端口的检测信号，根据检测信号和预设基准值判断负载连接是否稳定；在供电端提供两个不同幅值的供电信号，获取不同的检测信号，然后计算负载的特征电阻。本发明实施例在同样的负载情况下，测量耗时少，可以较快地检测负载连接是否稳定，以及精准的检测负载的特征电阻。

进一步地，本发明实施例的硬件电路结构简单，只需要控制供电端口施加的一种信号即可，例如只控制电压信号或只控制电流信号，不需要同时控制电压信号和电流信号。

进一步地，本发明实施例只需对算法进行简单处理，就可以精准地得到负载的特征电阻。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (18)

1.一种以太网供电系统中的负载连接检测方法，其中，所述以太网供电系统至少包括一个供电端口，其特征在于，负载连接检测方法包括：

第一预定时间段内，在所述供电端口提供第一供电信号；

在第一预定时间段内，获取所述供电端口处的第一检测信号；

根据所述第一检测信号和第一预设基准值判断与所述供电端口相对应的负载连接是否稳定。

2.根据权利要求1所述的负载连接检测方法，其特征在于，所述第一供电信号和所述第一检测信号为电压信号或电流信号，所述第一检测信号和所述第一供电信号的类型不同。

3.根据权利要求1所述的负载连接检测方法，其特征在于，所述第一预设基准值包括第一预设电压值或第一预设电流值。

4.根据权利要求1所述的负载连接检测方法，其特征在于，根据第一检测信号和第一预设基准值判断负载连接是否稳定包括：

将第一检测信号和第一预设基准值之间的第一差异与第一预设阈值以及第二预设阈值进行比较，根据第一比较结果判定负载连接是否稳定，其中，所述第一预设阈值不大于第二预设阈值；

当所述第一差异小于第一预设阈值或者大于第二预设阈值时，判定第一预定时间段期间负载连接不稳定；

当所述第一差异大于第一预设阈值且小于第二预设阈值时，判定第一预定时间段期间负载连接稳定。

5.根据权利要求1所述的负载连接检测方法，其特征在于，还包括：

当判定第一预定时间段内负载连接稳定时，在第二预定时间段内，在所述供电端口提供第二供电信号；

在第二预定时间段内，获取所述供电端口处的第二检测信号；

根据第二检测信号和第二预设基准值判断负载连接是否稳定。

6.根据权利要求5所述的负载连接检测方法，其特征在于，根据第二检测信号和第二预设基准值判断负载连接是否稳定包括：

将第二检测信号和第二预设基准值之间的第二差异与第三预设阈值以及第四预设阈值进行比较，根据第二比较结果判定负载连接是否稳定，其中，所述第三预设阈值不大于第四预设阈值；

当所述第二差异小于第三预设阈值或者大于第四预设阈值时，判定第二预定时间段期间负载连接不稳定；

当所述第二差异大于第三预设阈值且小于第四预设阈值时，判定第二预定时间段期间负载连接稳定。

7.根据权利要求5所述的负载连接检测方法，其特征在于，还包括：

当判定第二预定时间段内负载连接稳定时，根据第一供电信号、第一检测信号、第二供电信号以及第二检测信号计算负载的特征电阻。

8.根据权利要求5所述的负载连接检测方法，其特征在于，所述第一供电信号、所述第二检测信号为电压信号或电流信号，所述第二供电信号和所述第二检测信号的类型不同。

9.根据权利要求7所述的负载连接检测方法，其特征在于，还包括：

根据负载的特征电阻判断所述负载是否是合法设备。

10.一种以太网供电系统中的供电装置，其特征在于，包括：

至少一个供电端口；

检测电源，与所述供电端口连接，用于向所述供电端口提供第一供电信号；

控制单元，与所述检测电源和所述供电端口连接；

其中，所述控制单元在第一预定时间段内，控制检测电源在所述供电端口提供第一供电信号；在第一预定时间段内，获取所述供电端口处的第一检测信号；根据第一检测信号和第一预设基准值判断与所述供电端口相对应的负载连接是否稳定。

11.根据权利要求10所述的供电装置，其特征在于，所述第一供电信号和所述第一检测信号为电压信号或电流信号，所述第一检测信号和所述第一供电信号的类型不同。

12.根据权利要求10所述的供电装置，其特征在于，所述第一预设基准值包括第一预设电压值或第一预设电流值。

13.根据权利要求10所述的供电装置，其特征在于，所述控制单元还将第一检测信号和第一预设基准值之间的第一差异与第一预设阈值以及第二预设阈值进行比较，根据第一比较结果判定负载连接是否稳定，

其中，所述第一预设阈值不大于第二预设阈值；当所述第一差异小于第一预设阈值或者大于第二预设阈值时，判定第一预定时间段期间负载连接不稳定；当所述第一差异大于第一预设阈值且小于第二预设阈值时，判定第一预定时间段期间负载连接稳定。

14.根据权利要求10所述的供电装置，其特征在于，所述控制单元还当判定第一预定时间段内负载连接稳定时，在第二预定时间段内，在所述供电端口提供第二供电信号；在第二预定时间段内，获取所述供电端口处的第二检测信号；根据第二检测信号和第二预设基准值判断负载连接是否稳定。

15.根据权利要求14所述的供电装置，其特征在于，所述控制单元还将第二检测信号和第二预设基准值之间的第二差异与第三预设阈值以及第四预设阈值进行比较，根据第二比较结果判定负载连接是否稳定，其中，所述第三预设阈值不大于第四预设阈值；

当所述第二差异小于第三预设阈值或者大于第四预设阈值时，判定第二预定时间段期间负载连接不稳定；

当所述第二差异大于第三预设阈值且小于第四预设阈值时，判定第二预定时间段期间负载连接稳定。

16.根据权利要求14所述的供电装置，其特征在于，当判定第一预定时间段内和第二预定时间段内负载连接稳定时，所述控制单元还根据第一供电信号、第一检测信号、第二供电信号以及第二检测信号计算负载的特征电阻。

17.根据权利要求14所述的供电装置，其特征在于，所述第一供电信号、所述第二检测信号为电压信号或电流信号，所述第二供电信号和所述第二检测信号的类型不同。

18.根据权利要求16所述的供电装置，其特征在于，所述控制单元还根据负载的特征电阻判断所述负载是否是合法设备。

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