CN115442165B - 一种以太网供电架构及其功率分配方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种以太网供电架构及其功率分配方法，该以太网供电架构包括PSE模块、一个或多个PD模块，PSE模块包括第一MCU和一个或多个PSE单元；每个PD模块包括：第二网口，PD供电芯片，第二MCU，多个用电设备接口，多个功率感知装置。第二MCU接收每个功率感知装置获取的用电设备接口上用电设备的预期接入功率并上传给第一MCU；第一MCU根据当前接入功率、功率限制和预期接入功率，判断是否为预期接入功率对应的用电设备接口分配功率，若是则分配功率。本申请通过提前感知预期接入功率判断能否对其进行功率分配，这种功率分配原则以原有用电设备的可靠供电为前提，提高了整个供电网络的可靠性和稳定性。

Description

一种以太网供电架构及其功率分配方法

技术领域

本发明涉及以太网供电领域，特别涉及一种以太网供电架构及其功率分配方法。

背景技术

以太网供电(Power over Ethernet，PoE)是一种能够同时实现数据通信和电能传递的供电方式，但当前以太网供电网络通常具有固定封闭的网络结构，供电网络的功率分配原则不够灵活，每个供电端口的供电功率受限，一旦供电模块上某一端口的用电功率超限，可能会出现两种情况，一种是该供电模块整体关断，该供电模块上所有用电设备均停止工作，另一种是该供电模块按照最大功率分配给所有用电设备，此时存在用电设备不能达到额定功率的情况。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是目前本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种以太网供电架构及其功率分配方法，以对功率进行灵活分配。其具体方案如下：

一种以太网供电架构，包括PSE模块、一个或多个PD模块，其中：

所述PSE模块包括：

电源输入端口；

与所述电源输入端口连接的第一MCU；

一个或多个PSE单元；每个所述PSE单元包括PSE供电芯片、交换芯片和多个第一网口；所述PSE供电芯片的供电输入端口与所述电源输入端口连接，通信端口与所述第一MCU连接，供电输出端口与所有所述第一网口均连接；所述交换芯片的第一通信端口与所述第一MCU连接，第二通信端口与所有所述第一网口均连接；

每个所述PD模块通过对应的所述第一网口与所述PSE模块连接；

每个所述PD模块包括：

与所述第一网口匹配的第二网口；

输入端口与所述第二网口的供电端口连接的PD供电芯片；

供电端口与所述PD供电芯片的输出端口连接、通信端口与所述第二网口的通信端口连接的第二MCU；

多个用电设备接口；每个所述用电设备接口的通信端口均与所述第二MCU连接，供电端口均与所述PD供电芯片的输出端口连接；

多个功率感知装置；每个所述功率感知装置与一个或多个所述用电设备接口连接，用于获取对应的所述用电设备接口上用电设备的预期接入功率；

所述第二MCU接收每个所述功率感知装置获取的所述预期接入功率并上传给所述第一MCU；所述第一MCU根据当前接入功率、功率限制和所述预期接入功率，判断是否为所述预期接入功率对应的所述用电设备接口分配功率，若是，则为所述用电设备接口分配功率。

优选的，所述第一MCU具体用于：

根据所述PSE模块的当前接入功率和功率限制，判断所述PSE模块是否允许分配所述预期接入功率；

若是，根据所述预期接入功率对应的PD模块的当前接入功率和功率限制，判断是否允许该PD模块分配所述预期接入功率；

若是，则对该PD模块分配所述预期接入功率。

优选的，所述功率感知装置具体为电阻类型的功率感知装置。

优选的，所述用电设备包括LED灯、和/或传感器、和/或控制器、和/或信号转发器。

优选的，所述第二MCU具体用于定时收集所有所述用电设备接口的设备信息并通过所述交换芯片上传至所述第一MCU。

优选的，所述第一MCU通过所述PSE供电芯片获取所述PSE模块的当前接入功率。

相应的，本申请还公开了一种以太网供电架构的功率分配方法，应用于上文任一项所述的以太网供电架构，所述功率分配方法包括：

第二MCU接收每个功率感知装置获取的预期接入功率并上传给第一MCU；

第一MCU根据当前接入功率、功率限制和所述预期接入功率，判断是否为所述预期接入功率对应的用电设备接口分配功率，若是，则为所述用电设备接口分配功率。

优选的，所述第一MCU根据当前接入功率、功率限制和所述预期接入功率，判断是否为所述预期接入功率对应的用电设备接口分配功率的过程，包括：

所述第一MCU根据PSE模块的当前接入功率和功率限制，判断所述PSE模块是否允许分配所述预期接入功率；

若是，所述第一MCU根据所述预期接入功率对应的PD模块的当前接入功率和功率限制，判断是否允许该PD模块分配所述预期接入功率；

若是，所述第一MCU对该PD模块分配所述预期接入功率。

优选的，所述功率分配方法还包括：

所述第二MCU定时收集所有所述用电设备接口的设备信息并通过交换芯片上传至所述第一MCU。

本申请公开了一种以太网供电架构，包括PSE模块、一个或多个PD模块，其中：PSE模块包括：电源输入端口；与电源输入端口连接的第一MCU；一个或多个PSE单元；每个PSE单元包括PSE供电芯片、交换芯片和多个第一网口；每个PD模块包括：第二网口，PD供电芯片，第二MCU，多个用电设备接口，多个功率感知装置；每个功率感知装置与一个或多个用电设备接口连接，用于获取对应的用电设备接口上用电设备的预期接入功率；第二MCU接收每个功率感知装置获取的预期接入功率并上传给第一MCU；第一MCU根据当前接入功率、功率限制和预期接入功率，判断是否为预期接入功率对应的用电设备接口分配功率，若是，则为用电设备接口分配功率。本申请通过提前感知新接入的用电设备的预期接入功率，利用第一MCU和第二MCU判断能否对其进行功率分配，这种功率分配原则以原有用电设备的可靠供电为前提，提高了整个供电网络的可靠性和稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中一种以太网供电架构的结构分布图；

图2为本发明实施例中一种以太网供电架构的局部示意图；

图3为本发明实施例中一种以太网供电架构的功率分配方法的步骤流程图；

图4为本发明实施例中一种以太网供电架构的功率分配方法的子步骤流程图。

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做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。

但当前以太网供电网络通常具有固定封闭的网络结构，供电网络的功率分配原则不够灵活，每个供电端口的供电功率受限，一旦供电模块上某一端口的用电功率超限，可能会出现两种情况，一种是该供电模块整体关断，该供电模块上所有用电设备均停止工作，另一种是该供电模块按照最大功率分配给所有用电设备，此时存在用电设备不能达到额定功率的情况。

本申请通过提前感知新接入的用电设备的预期接入功率，利用第一MCU和第二MCU判断能否对其进行功率分配，这种功率分配原则以原有用电设备的可靠供电为前提，提高了整个供电网络的可靠性和稳定性。

本发明实施例公开了一种以太网供电架构，参见图1所示，包括PSE(Power SourceEquipment，供电设备)模块1、一个或多个PD(Power Device，受电设备)模块2，其中：

PSE模块1包括：

电源输入端口10；

与电源输入端口10连接的第一MCU(Micro Control Unit，微控制单元)11；

一个或多个PSE单元12；每个PSE单元12包括PSE供电芯片121、交换芯片122和多个第一网口123；PSE供电芯片121的供电输入端口与电源输入端口10连接，通信端口与第一MCU 11连接，供电输出端口与所有第一网口123均连接；交换芯片122的第一通信端口与第一MCU 11连接，第二通信端口与所有第一网口123均连接；

每个PD模块2通过对应的第一网口123与PSE模块1连接；

每个PD模块2包括：

与第一网口123匹配的第二网口20；

输入端口与第二网口20的供电端口连接的PD供电芯片21；

供电端口与PD供电芯片21的输出端口连接、通信端口与第二网口20的通信端口连接的第二MCU 22；

多个用电设备接口23；每个用电设备接口23的通信端口均与第二MCU 22连接，供电端口均与PD供电芯片21的输出端口连接；

多个功率感知装置24；每个所述功率感知装置24与一个或多个所述用电设备接口23连接，用于获取对应的所述用电设备接口23上用电设备的预期接入功率；

第二MCU 22接收每个功率感知装置24获取的预期接入功率并上传给第一MCU 11；第一MCU 11根据当前接入功率、功率限制和预期接入功率，判断是否为预期接入功率对应的用电设备接口分配功率，若是，则为用电设备接口23分配功率。

可以理解的是，参见图2所示，第一MCU 11为用电设备接口分配功率时，还会将供电指令发送给该用电设备接口23对应的第二MCU 22，第二MCU会执行相应的供电指令控制开关，以通过该用电设备接口23为用电设备供电。

其中，本实施例中功率感知装置24具体为电阻类型的功率感知装置，或者也可以说，功率感知装置24为包括电阻的功率感知装置。可以理解的是，功率感知装置24常接入用电设备中，通过用电设备与用电设备接口23供电电流和电压，可判断出用电设备的预期接入功率，为第一MCU 11是否分配模块提供必要的参考依据。

具体的，与用电设备接口23连接的用电设备包括LED(Light Emitting Diode，发光二极管)灯、和/或传感器、和/或控制器、和/或信号转发器。

可以理解的是，以太网供电架构中，PSE模块1的供电均由电源输入端口10提供，PD模块2的供电均由第二网口20提供，考虑到不是所有的元件都适用同一电压，可在PSE模块1和PD模块2中加入DC-DC单元和/或网口变压器，以建立多层电压等级，满足不同的元件供电需求。进一步的，用电设备同样存在不同的供电电压需求，因此用电设备接口23可接于不同的电压等级供电端口上。

进一步的，在判断是否分配功率时，第一MCU 11具体用于：

根据PSE模块1的当前接入功率和功率限制，判断PSE模块1是否允许分配预期接入功率；

若是，根据预期接入功率对应的PD模块2的当前接入功率和功率限制，判断是否允许该PD模块2分配预期接入功率；

若是，则对该PD模块2分配预期接入功率。

若以上任一判断结果为否，则判定预期接入功率对应的用电设备无法受电，自动对该用电设备进行断电，不会影响其他用电设备的工作。

具体的，PSE模块1通过PSE供电芯片21获取PSE模块1的当前接入功率，PSE模块1的当前接入功率即为所有PD模块2的当前接入功率的总和，第一MCU 11计算PSE模块1的功率限制和当前接入功率的差值，判断是否存在预期接入功率的分配空间，如果存在，则进一步判断对应的PD模块2中是否存在预期接入功率的分配空间。

通常情况下，PSE模块1允许为每个PD模块2分配的最大功率为90W，但在实际使用时受到PSE模块1的功率限制，可能为不同的PD模块2设置不同的功率限制，当然这些功率限制均不超过90W。直接根据PD模块2的功率限制判定容易忽略PSE模块1中可为PD模块2再次分配功率，为了有效判定新接入PD模块2的用电设备能否被分配功率，当功率感知装置24将新接入的用电设备的预期接入功率发送给第二MCU 22，第二MCU 22将该预期接入功率上传到第一MCU 11，第一MCU 11判断PSE供电芯片21是否存在为新用电设备分配功率的空间，若是，判断该PD模块是否存在为新用电设备分配功率的空间，若是，对该PD模块2分配预期接入功率，新接入的用电设备获得正常供电。该过程中新接入的用电设备没有直接开始大功率供电，因此不会出现PD模块2总功率超出导致原有用电设备直接断电或导致原有用电设备功率不足的问题。本申请实施例中，设置了第一MCU 11和第二MCU 22、功率感知装置24的以太网供电架构，具有端口电源感知能力和更理想的配电规划能力，内部应用了更有效的用电设备管理策略，能够最大化利用每个PD模块2的有限输出功率。

进一步的，第二MCU 22具体用于定时收集所有用电设备接口23的设备信息并通过交换芯片上传至第一MCU 11。具体的，设备信息包括运行状态和供电功率等各类信息，第二MCU 22以心跳方式向第一MCU 11汇报实时状态。实际上，在整个以太网供电架构中，第一MCU 11根据网口地址与对应的第一网口123进行通讯，第二MCU 22根据接口地址与对应的用电设备接口23进行通讯，其通讯数据可提前规定相应的数据结构。整个架构以第一MCU11和第二MCU 22为主次中心建立了整个供电架构的局域通信网络，第一MCU 11作为该局域通信网络的简单服务器，为第一网口123和用电设备接口23分配局域网络的IP地址，同时还可为系统用户提供相应的WEB管理界面。

本申请公开了一种以太网供电架构，包括PSE模块、一个或多个PD模块，其中：PSE模块包括：电源输入端口；与电源输入端口连接的第一MCU；一个或多个PSE单元；每个PSE单元包括PSE供电芯片、交换芯片和多个第一网口；每个PD模块包括：第二网口，PD供电芯片，第二MCU，多个用电设备接口，多个功率感知装置；每个功率感知装置与一个或多个用电设备接口连接，用于获取对应的用电设备接口上用电设备的预期接入功率；第二MCU接收每个功率感知装置获取的预期接入功率并上传给第一MCU；第一MCU根据当前接入功率、功率限制和预期接入功率，判断是否为预期接入功率对应的用电设备接口分配功率，若是，则为用电设备接口分配功率。本申请通过提前感知新接入的用电设备的预期接入功率，利用第一MCU和第二MCU判断能否对其进行功率分配，这种功率分配原则以原有用电设备的可靠供电为前提，提高了整个供电网络的可靠性和稳定性。

相应的，本申请实施例还公开了一种以太网供电架构的功率分配方法，应用于上文实施例的以太网供电架构，参见图3所示，功率分配方法包括：

S1：第二MCU接收每个功率感知装置获取的预期接入功率并上传给第一MCU；

S2：第一MCU根据当前接入功率、功率限制和预期接入功率，判断是否为预期接入功率对应的用电设备接口分配功率，若是，则为用电设备接口分配功率。

本申请通过提前感知新接入的用电设备的预期接入功率，利用第一MCU和第二MCU判断能否对其进行功率分配，这种功率分配原则以原有用电设备的可靠供电为前提，提高了整个供电网络的可靠性和稳定性。

具体的，步骤S1中第一MCU根据当前接入功率、功率限制和预期接入功率，判断是否为预期接入功率对应的用电设备接口分配功率的过程，参见图4所示，包括：

S11：第一MCU根据PSE模块的当前接入功率和功率限制，判断PSE模块是否允许分配预期接入功率；

S12：若是，第一MCU根据预期接入功率对应的PD模块的当前接入功率和功率限制，判断是否允许该PD模块分配预期接入功率；

S13：若是，第一MCU对该PD模块分配预期接入功率。

在一些具体的实施例中，功率分配方法还包括：

第二MCU定时收集所有用电设备接口的设备信息并通过交换芯片上传至第一MCU。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种以太网供电架构及其功率分配方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种以太网供电架构，其特征在于，包括PSE模块、一个或多个PD模块，其中：

所述PSE模块包括：

电源输入端口；

与所述电源输入端口连接的第一MCU；

一个或多个PSE单元；每个所述PSE单元包括PSE供电芯片、交换芯片和多个第一网口；所述PSE供电芯片的供电输入端口与所述电源输入端口连接，通信端口与所述第一MCU连接，供电输出端口与所有所述第一网口均连接；所述交换芯片的第一通信端口与所述第一MCU连接，第二通信端口与所有所述第一网口均连接；

每个所述PD模块通过对应的所述第一网口与所述PSE模块连接；

每个所述PD模块包括：

与所述第一网口匹配的第二网口；

输入端口与所述第二网口的供电端口连接的PD供电芯片；

供电端口与所述PD供电芯片的输出端口连接、通信端口与所述第二网口的通信端口连接的第二MCU；

多个用电设备接口；每个所述用电设备接口的通信端口均与所述第二MCU连接，供电端口均与所述PD供电芯片的输出端口连接；

多个功率感知装置；每个所述功率感知装置与一个或多个所述用电设备接口连接，用于获取对应的所述用电设备接口上用电设备的预期接入功率；

所述第二MCU接收每个所述功率感知装置获取的所述预期接入功率并上传给所述第一MCU；所述第一MCU根据当前接入功率、功率限制和所述预期接入功率，判断是否为所述预期接入功率对应的所述用电设备接口分配功率，若是，则为所述用电设备接口分配功率；

所述第一MCU具体用于：

根据所述PSE模块的当前接入功率和功率限制，判断所述PSE模块是否允许分配所述预期接入功率；

若是，根据所述预期接入功率对应的PD模块的当前接入功率和功率限制，判断是否允许该PD模块分配所述预期接入功率；

若是，则对该PD模块分配所述预期接入功率。

2.根据权利要求1所述以太网供电架构，其特征在于，所述功率感知装置具体为电阻类型的功率感知装置。

3.根据权利要求1所述以太网供电架构，其特征在于，所述用电设备包括LED灯、和/或传感器、和/或控制器、和/或信号转发器。

4.根据权利要求1至3任一项所述以太网供电架构，其特征在于，所述第二MCU具体用于定时收集所有所述用电设备接口的设备信息并通过所述交换芯片上传至所述第一MCU。

5.根据权利要求4所述以太网供电架构，其特征在于，所述第一MCU通过所述PSE供电芯片获取所述PSE模块的当前接入功率。

6.一种以太网供电架构的功率分配方法，其特征在于，应用于权利要求1至5任一项所述的以太网供电架构，所述功率分配方法包括：

第二MCU接收每个功率感知装置获取的预期接入功率并上传给第一MCU；

第一MCU根据当前接入功率、功率限制和所述预期接入功率，判断是否为所述预期接入功率对应的用电设备接口分配功率，若是，则为所述用电设备接口分配功率；

所述第一MCU根据当前接入功率、功率限制和所述预期接入功率，判断是否为所述预期接入功率对应的用电设备接口分配功率的过程，包括：

所述第一MCU根据PSE模块的当前接入功率和功率限制，判断所述PSE模块是否允许分配所述预期接入功率；

若是，所述第一MCU根据所述预期接入功率对应的PD模块的当前接入功率和功率限制，判断是否允许该PD模块分配所述预期接入功率；

若是，所述第一MCU对该PD模块分配所述预期接入功率。

7.根据权利要求6所述功率分配方法，其特征在于，还包括：

所述第二MCU定时收集所有所述用电设备接口的设备信息并通过交换芯片上传至所述第一MCU。