CN113363986A - 用于以太网络供电的供电系统及其供电方法 - Google Patents

用于以太网络供电的供电系统及其供电方法 Download PDF

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Abstract

一种用于以太网络供电的供电系统及其供电方法。供电系统用以：判断供电设备的静态分配剩余功率以及动态分配剩余功率；以及对用电装置的用电功率与静态分配剩余功率及动态分配剩余功率进行比较。当用电功率小于等于静态分配剩余功率且用电功率小于等于动态分配剩余功率，执行静态供电程序。当用电功率大于静态分配剩余功率且用电功率小于等于动态分配剩余功率，执行动态供电程序。

Description

用于以太网络供电的供电系统及其供电方法
技术领域
本发明涉及一种供电系统及其供电方法，尤其是涉及一种用于以太网络供电(Power over Ethernet)的供电系统及其供电方法。
背景技术
为提升网络设备使用的弹性，以太网络供电(Power over Ethernet,PoE)技术因此发展。具体而言，PoE架构主要是由供电设备(Power Sourcing Equipment,PSE)及用电装置(Powered Device,PD)组成，而PoE技术主要是以网络线为基础，由PSE向PD传输数据信号，同时提供PD所需的直流电源。
PoE技术具有许多优点，例如：兼容现有结构化布线方式；省去额外供电设备的建设和维护费用，降低成本；部署灵活，不受设备位置限制；对标准和非标设备支持度高；以及电源集中供电和管理，安全性较高等。
为了使得PoE技术得以更普及地被应用，如何安全、正确且快速地对PD供电是PoE技术的一个重要目标。现有技术中，未见能同时兼顾安全性、正确性及高效率的PoE供电模式。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于以太网络供电(Power over Ethernet,PoE)的供电方法，包含：计算供电系统的静态分配剩余功率以及动态分配剩余功率，其中，供电系统包含至少一供电设备(Power Sourcing Equipment,PSE)；对至少一用电装置(PoweredDevice,PD)的第一PD的第一用电功率与静态分配剩余功率及动态分配剩余功率进行比较，其中：当第一用电功率小于等于静态分配剩余功率且第一用电功率小于等于动态分配剩余功率，执行静态供电程序；以及当第一用电功率大于静态分配剩余功率且第一用电功率小于等于动态分配剩余功率，执行动态供电程序。
本发明另提供一种供电系统，包含微控制单元(Micro Control Unit,MCU)以及内存。内存储存程序，程序执行后引起MCU：计算至少一PSE的静态分配剩余功率以及动态分配剩余功率；对至少一PD的第一PD的第一用电功率与静态分配剩余功率及动态分配剩余功率进行比较，其中：当第一用电功率小于等于静态分配剩余功率且第一用电功率小于等于动态分配剩余功率，执行静态供电程序；以及当第一用电功率大于静态分配剩余功率且第一用电功率小于等于动态分配剩余功率，执行动态供电程序。
附图说明
结合附图阅读以下详细描述会最佳地理解本发明的实施方案。应注意，各种特征可能未按比例绘制。事实上，可出于论述清楚起见，而任意地增大或减小各种特征的尺寸。
图1为本发明的一些实施例的供电系统的方框图。
图2为本发明的一些实施例的供电系统的操作示意图。
图3A至图3D为本发明的一些实施例的供电方法的流程图。
具体实施方式
在下文更详细地论述本发明的实施例。然而，应了解，本发明提供可在广泛多种特定情境中体现的许多适用的概念。所论述特定实施例仅为说明性的且并不限制本发明的范畴。
为了得以安全、正确且高效率地进行以太网络供电(Power over Ethernet,PoE)，本发明提供一种供电系统以及供电方法，可根据不同耗电状况，实时地调整供电模式。
请参阅图1，其是本发明一些实施例的一供电系统10的方框图。供电系统10包含一微控制单元(Micro Control Unit,MCU)101以及一内存103。MCU 101以及内存103通过一总线109电性连接。通过总线109，MCU 101可执行内存103储存的一程序PG。程序PG执行时引发MCU 101执行用于PoE的供电功能。相关供电功能将于下文中进一步阐述。
请一并参考图2，在一些实施例中，供电系统10与多个供电设备(Power SourcingEquipment,PSE)20连接，用以管理及控制PSE 20。其中，每一PSE 20具有一PSE芯片以及至少一供电接口，用以与用电装置(Powered Device,PD)30连接并控制给PD的供电。在一些实施例中，供电系统10通过内部集成电路总线(Inter-Integrated Circuit Bus,I2C BUS)与PSE 20连接。PSE 20通过PoE网络线与PD 30连接。
在一些实施例中，PSE 20包含PSE 20a，为便于理解本发明的技术，以下将以PSE20a为范例进行说明，惟其并非用以限制本发明的实施方案。具体而言，PSE 20a具有多个供电接口，程序PG执行后，MCU 101先扫描PSE 20a的多个供电接口，并检测是否有连接至PSE20a的PD 30正在请求功率使用。在此些实施例中，MCU 101检测其中的一个供电接口所连接的PD 30a有功率需求。接着，MCU 101计算PSE 20a的一静态分配剩余功率以及一动态分配剩余功率。
在一些实施例中，静态分配剩余功率是PSE 20a的一总供电功率减去静态分配给供电接口的功率。举例而言，当PSE 20a的总供电功率为X瓦，且分配给两个供电接口的固定静态功率分别为Y瓦及Z瓦时，静态分配剩余功率为X减去Y与Z。
在一些实施例中，动态分配剩余功率是PSE 20a的一总供电功率减去供电接口实际消耗的功率。举例而言，当PSE 20a的总供电功率为X瓦，且所有供电接口实时(real-time)实际消耗的功率总和为W瓦时，动态分配剩余功率为X减去W。
接着，MCU 101自PSE 20a的供电接口挑选有供电需求的PD 30a，并判断PD 30a的组态设定是否允许供电。在一些实施例中，PD 30a的组态设定可储存于所连接的PSE 20a中，亦可储存于内存103中。若PD 30a的组态设定不允许供电，则MCU 101挑选下一个有供电需求的PD 30进行组态设定的判断。若PD 30a的组态设定允许供电，则MCU 101进一步对PD30a的用电功率与静态分配剩余功率及动态分配剩余功率进行比较，以决定供电方式。
详细来说，当MCU 101判断PD 30a的用电功率小于等于静态分配剩余功率且PD30a的用电功率小于等于动态分配剩余功率时，表示静态分配剩余功率仍足以支持PD 30a的用电功率，因此，MCU 101执行一静态供电程序。
当MCU 101判断PD 30a的用电功率大于静态分配剩余功率且PD 30a的用电功率小于等于动态分配剩余功率时，表示静态分配剩余功率不足以支持PD 30a的用电功率，惟动态分配剩余功率仍足以支持PD 30a的用电功率，因此，MCU 101执行一动态供电程序。
当MCU 101判断PD 30a的用电功率大于静态分配剩余功率且PD 30a的用电功率大于动态分配剩余功率时，表示静态分配剩余功率以及动态分配剩余功率皆不足以支持PD30a的用电功率，因此，MCU 101执行一禁止供电程序。
在一些实施例中，MCU 101执行静态供电程序进一步包含以下步骤。首先，自PSE20a的供电接口挑选有供电需求的PD 30(例如：PD 30a或PD 30b)，并判断所挑选的PD 30的组态设定是否允许供电。若否，则将所挑选的PD 30加至一禁止供电列表，并针对下一个有供电需求的PD 30进行组态判断。
另一方面，若所挑选的PD 30的组态设定允许供电，则将所挑选的PD 30的用电功率累加至一总消耗功率。接着，对总消耗功率与静态分配剩余功率进行比较。其中，当总消耗功率小于等于静态分配剩余功率，将所挑选的PD 30加入至一供电列表。当总消耗功率大于静态分配剩余功率，将所挑选的PD 30加入至禁止供电列表。
最后，针对PSE 20a连接的PD 30依序挑选并判断完毕后，MCU 101控制PSE 20a对供电列表所记录的PD 30进行静态供电操作。换言之，MCU 101控制PSE 20a对供电列表所记录的PD 30，提供PD 30对应接口固定配置的功率。另一方面，MCU 101控制PSE 20a不对禁止供电列表所记录的PD 30进行任何供电操作。
在一些实施例中，MCU 101执行动态供电程序进一步包含以下步骤。首先，计算PSE20a先前进行全体供电的一全体供电时间点与一实时时间点的一时间差值。换言之，即判断PSE 20a前次全体供电至当下所经过的时间。其中，当时间差值小于一预设供电时间间隔时，表示PSE 20a所连接的PD 30可能尚未达到供电平衡的状态，因此，执行禁止供电程序。
另一方面，当时间差值大于等于预设供电时间间隔，表示PSE 20a所连接的PD 30已达到供电平衡的状态，则进一步执行以下动态供电程序。首先，自PSE 20a的供电接口挑选有供电需求的PD 30(例如：PD 30a或PD 30b)，并判断所挑选的PD 30的组态设定是否允许供电。若否，则将所挑选的PD 30加至禁止供电列表，并针对下一个有供电需求的PD 30进行组态设定判断。
另一方面，若所挑选的PD 30的组态设定允许供电，则将所挑选的PD 30的用电功率累加至一总消耗功率。接着，对总消耗功率与动态分配剩余功率进行比较。其中，当总消耗功率小于等于动态分配剩余功率，将所挑选的PD 30加入至供电列表。当总消耗功率大于动态分配剩余功率，将所挑选的PD 30加入至禁止供电列表。
最后，针对PSE 20a连接的PD 30依序挑选并判断完毕后，MCU 101控制PSE 20a对供电列表所记录的PD 30进行动态供电操作。换言之，MCU 101控制PSE 20a对供电列表所记录的PD 30，依据PD 30不同需求，提供PD 30对应接口动态配置的功率。另一方面，MCU 101控制PSE 20a不对禁止供电列表所记录的PD 30进行任何供电操作。
本发明的一些实施例包含用于PoE的供电方法，其流程图如图3A至图3D所示。这些实施例的供电方法由一供电系统(如前述实施例的供电系统10)实施。供电系统与至少一PSE连接。方法的详细操作如下。
首先，执行步骤S301，扫描PSE的至少一供电接口。执行步骤S302，检测有PD连接至至少一供电接口。执行步骤S303，判断至少一供电接口所连接的PD有供电需求。执行步骤S304，计算PSE的一静态分配剩余功率以及一动态分配剩余功率。
接着，执行步骤S305，挑选至少一供电接口其中之一所连接的PD。执行步骤S306，判断挑选的PD对应的组态设定是否允许供电。若否，重新执行步骤S305，挑选下一个PD。若是，执行步骤S307，判断挑选的PD的用电功率。
随后，执行步骤S308，判断挑选的PD的用电功率是否小于等于静态分配剩余功率且小于等于动态分配剩余功率。若是，执行步骤S309，执行一静态供电程序。若否，执行步骤S310，判断挑选的PD的用电功率是否大于静态分配剩余功率且小于等于动态分配剩余功率。若是，执行步骤S311，执行一动态供电程序。若否，执行步骤S312，执行一禁止供电程序。
在静态供电程序中，执行步骤S313，将PSE的一总消耗功率初始化(例如：将总消耗功率归零)。执行步骤S314，挑选至少一供电接口其中之一所连接的PD。执行步骤S315，判断挑选的PD对应的组态设定是否允许供电。若否，执行步骤S316，将挑选的PD加至一禁止供电列表，并执行步骤S314以挑选下一个PD。
若挑选的PD对应的组态设定允许供电，执行步骤S317，将挑选的PD的用电功率累加至总消耗功率。执行步骤S318，判断总消耗功率是否小于等于静态分配剩余功率。若是，执行步骤S319，将挑选的PD加至一供电列表，并执行步骤S314以挑选下一个PD。若否，执行步骤S316，将挑选的PD加至禁止供电列表，并执行步骤S314以挑选下一个PD。
最后，针对PSE连接的PD依序挑选并判断完毕后，供电系统控制PSE对供电列表所记录的PD进行静态供电操作。换言之，供电系统控制PSE对供电列表所记录的PD，提供其对应接口固定配置的功率。另一方面，供电系统控制PSE不对禁止供电列表所记录的PD进行任何供电操作。
在动态供电程序中，执行步骤S320，计算一全体供电时间点与一实时时间点的一时间差值是否大于等于一预设供电时间间隔，若否，执行步骤S321，执行禁止供电程序。若是，执行步骤S322，将PSE的一总消耗功率初始化(例如：将总消耗功率归零)。执行步骤S323，挑选至少一供电接口其中之一所连接的PD。执行步骤S324，判断挑选的PD对应的组态设定是否允许供电。若否，执行步骤S325，将挑选的PD加至一禁止供电列表，并执行步骤S323以挑选下一个PD。
若挑选的PD对应的组态设定允许供电，执行步骤S326，将挑选的PD的用电功率累加至总消耗功率。执行步骤S327，判断总消耗功率是否小于等于动态分配剩余功率。若是，执行步骤S328，将挑选的PD加至供电列表，并执行步骤S323以挑选下一个PD。若否，执行步骤S325，将挑选的PD加至禁止供电列表，并执行步骤S323以挑选下一个PD。
最后，针对PSE连接的PD依序挑选并判断完毕后，供电系统控制PSE对供电列表所记录的PD进行动态供电操作。换言之，供电系统控制PSE对供电列表所记录的PD，依据PD不同需求，提供其对应接口动态配置的功率。另一方面，供电系统控制PSE不对禁止供电列表所记录的PD进行任何供电操作。
须说明，在一些实施例中，前述供电系统中，微控制单元包含中央处理单元(Central Processing Unit,CPU)等可执行运算及指令的逻辑电路，内存包含非暂时性内存(Non-Volatile Memory)，其并非用以限制本发明硬件组件的实施方案。
本发明可利用任何适当的形式来实现，包含硬件、软件、固件或是以上的任意组合。至少部分本发明可选择性地被实现为运行在一个或多个数据处理器及/或数字信号处理器或可配置的模块组件(例如FPGA)上的计算机软件。
上文的叙述简要地提出了本发明某些实施例的特征，而使得本发明所属技术领域具有通常知识者能够更全面地理解本发明内容的多种方案。本发明所属技术领域具有通常知识者当可明了，其可轻易地利用本发明内容作为基础，来设计或更动其他制程与结构，以实现与此处该实施方式相同的目的和/或达到相同的优点。本发明所属技术领域具有通常知识者应当明白，这些均等的实施方式仍属于本发明内容的精神与范围，且其可进行各种变更、替代与更动，而不会悖离本发明内容的精神与范围。
【符号说明】
10 供电系统
101 MCU
103 内存
109 总线
PG 程序
20 PSE
20a PSE
30 PD
30a、30b PD
S301～S328 步骤。

Claims (10)

1.一种用于以太网络供电的供电方法，包含：
计算一供电设备的一静态分配剩余功率以及一动态分配剩余功率；
对至少一用电装置的一第一用电装置的一第一用电功率与该静态分配剩余功率及该动态分配剩余功率进行比较，其中：
当该第一用电功率小于等于该静态分配剩余功率且该第一用电功率小于等于该动态分配剩余功率，执行一静态供电程序；以及
当该第一用电功率大于该静态分配剩余功率且该第一用电功率小于等于该动态分配剩余功率，执行一动态供电程序。
2.根据权利要求1所述的供电方法，还包含：
当该第一用电功率大于该静态分配剩余功率且该第一用电功率大于该动态分配剩余功率，执行一禁止供电程序。
3.根据权利要求1所述的供电方法，其中，执行该静态供电程序还包含：
将该至少一用电装置的一第二用电装置的一第二用电功率累加至一总消耗功率；
将该总消耗功率与该静态分配剩余功率进行比较，其中：
当该总消耗功率小于等于该静态分配剩余功率，将该第二用电装置加入至一供电列表；以及
当该总消耗功率大于该静态分配剩余功率，将该第二用电装置加入至一禁止供电列表。
4.根据权利要求1所述的供电方法，其中，执行该动态供电程序还包含：
计算一全体供电时间点与一实时时间点的一时间差值，其中：
当该时间差值小于一预设供电时间间隔，执行一禁止供电程序。
5.根据权利要求4所述的供电方法，其中，当该时间差值大于等于该预设供电时间间隔，执行该动态供电程序还包含：
将该至少一用电装置的一第二用电装置的一第二用电功率累加至一总消耗功率；
对该总消耗功率与该动态分配剩余功率进行比较，其中：
当该总消耗功率小于等于该动态分配剩余功率，将该第二用电装置加入至一供电列表；以及
当该总消耗功率大于该动态分配剩余功率，将该第二用电装置加入至一禁止供电列表。
6.根据权利要求1所述的供电方法，其中，该静态分配剩余功率等于该供电设备的一总供电功率减去分配给至少一供电接口的功率。
7.根据权利要求1所述的供电方法，其中，该动态分配剩余功率等于该供电设备的一总供电功率减去至少一供电接口实际消耗的功率。
8.根据权利要求1所述的供电方法，还包含：
扫描该供电设备的至少一供电接口；以及
检测该至少一供电接口的其中之一连接该第一用电装置。
9.根据权利要求8所述的供电方法，还包含：
判断该第一用电装置的相应一组态设定是否允许供电。
10.一种用于以太网络供电的供电系统，包含：
一微控制单元；以及
一内存，用于储存一程序，其中，该程序执行后促使该微控制单元执行以下：
计算一供电设备的一静态分配剩余功率以及一动态分配剩余功率；
对至少一用电装置的一第一用电装置的一第一用电功率与该静态分配剩余功率及该动态分配剩余功率进行比较，其中：
当该第一用电功率小于等于该静态分配剩余功率且该第一用电功率小于等于该动态分配剩余功率，执行一静态供电程序；以及
当该第一用电功率大于该静态分配剩余功率且该第一用电功率小于等于该动态分配剩余功率，执行一动态供电程序。
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