CN205071015U - 以太网供电装置 - Google Patents

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孙令亮
吴彬彬
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Abstract

本实用新型公开了一种以太网供电装置,包括用于对以太网供电进行端口调配的PSE电源控制器以及用于控制PSE电源控制器的主芯片,所述PSE电源控制器的第一支路连接到主芯片,所述PSE电源控制器还设有连接至冗余主控模块的第二支路,所述冗余主控模块通过检测路径与所述主芯片连接,用于在通过所述检测路径检测到主芯片停止工作时控制PSE电源控制器。本实用新型的突出优点在于,增加了以太网供电的可靠性,即使在主芯片损坏或是系统升级、重启或软关机等导致主芯片无法正常工作的情况下,仍然可以继续给受电设备供电,保证受电设备正常工作。

Description

以太网供电装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种电源装置,尤其涉及一种以太网供电装置。
背景技术
[0002] 以太网供电(Power Over Ethernet,简称POE)指的是在现有的以太网第五类双绞线(Cat.5)布线基础的架构下不作任何改动,在为一些基于IP的终端设备(如IP电话机、无线局域网接入点AP、网络摄像机等)传输数据信号的同时,还能同时为此类设备本身提供直流供电的技术。Ρ0Ε设备包括电源输出设备(PSE)和电源接受设备(PD)。利用Ρ0Ε技术,用户无需再为每个连接Ρ0Ε的终端设备提供墙壁电源,从而节省了为连接IP电话、无线LAN接入点、视频监视摄像机、建筑物管理系统和远程视频亭等设备所须的电源布线成本。
[0003] 例如,以NVRR(Network Video Recorder,网络硬盘录像机)作为供电设备,IPC(IPCamera,网络摄像机)作为受电设备为例,如图1所示,在NV产品上集成了 Ρ0Ε网口后,IPC直接连接NVR的Ρ0Ε网口,由NVR给IPC供电,这样就不需要再单独给IPC供电,简化了监控系统组网。
[0004] 图2为现有技术Ρ0Ε进行NVR供电的硬件原理图。其中电源通过交换芯片,为图中的网口(1*FE〜N*FE)供电,而图2中的主芯片控制PSE电源控制器进行网口供电的分配,为支持Ρ0Ε受电的IPC供电。
[0005] Ρ0Ε供电过程如图3所示,断电过程如图4所示,Ρ0Ε供电的控制过程如图5所示。
[0006] 但是,当NVR主芯片出现故障、NVR升级、重启以及软关机情况下,主芯片都无法正常工作,NVR也就不能再通过Ρ0Ε给IPC供电了,由于NVR的故障导致IPC不能正常工作,整个监控系统出现了单点故障,系统的容错性不高。
[0007] 现有技术中存在通过双电源进行供电的技术,即受电设备支持以太网供电的同时再接一个外部电源例如墙壁电源,当以太网供电出现问题时,可以由墙壁电源进行供电,但这种方法增加了布线的复杂度及供电成本,无法达到以太网供电用来简化系统复杂度的目的,使得以太网供电失去意义。
[0008] 因此现有技术的以太网供电装置存在无法以简单的装置实现供电冗余备份的问题。
实用新型内容
[0009] 为了解决现有技术存在的问题,本实用新型提供了一种以太网供电装置,采用一种简单的冗余设计,使得在主芯片无法正常工作的情况下保持以太网供电正常运行。
[0010] 一种以太网供电装置,包括用于对以太网供电进行端口调配的PSE电源控制器以及用于控制PSE电源控制器的主芯片,所述PSE电源控制器的第一支路连接到主芯片,还包括:
[0011] 通过第二支路连接至所述PSE电源控制器的冗余主控模块,所述冗余主控模块与所述主芯片连接用以接收所述主芯片的保活消息;
[0012] 支路切换模块,在所述第一支路与所述第二支路之间切换导通,使得主芯片停止发送保活消息时根据冗余主控模块输出的控制信号导通第二支路,由所述冗余主控模块控制PSE电源控制器。
[0013] 主芯片发送的保活消息通过在硬件上增加冗余主控模块来为主芯片进行冗余备份,在主芯片无法正常控制时,冗余主控模块代替主芯片进行以太网供电的控制,从而保证了以太网供电的受电设备稳定运行。
[0014] 冗余主控模块通过不断向主芯片就发送询问消息并接收来自主芯片周期性发送的保活消息来确定主芯片正常工作,若冗余主控模块超过一个周期都没有接收到主芯片的保活消息,则表明主芯片未能正常工作,则此时由冗余主控模块进行对应的控制。
[0015] 进一步而言,所述冗余主控模块为用于进行主芯片对PSE电源控制器的所述控制且检测所述主芯片是否停止工作的微处理器或CPLD。
[0016] 冗余主控模块在于实现对主芯片的冗余备份,因此采用与主芯片相同的芯片也可以实现相同功能,也可以采用CPLD (复杂可编程逻辑器件)或微处理器,可以以较低的成本和简单的结构来实现供电控制冗余备份的目的,因此相比较双电源具有节省成本及简化结构的优点。
[0017] 进一步而言,所述PSE电源控制器通过所述支路切换模块连接到第一支路及第二支路,所述支路切换模块包括与所述主芯片连接的第一输入端、与所述冗余主控模块连接的第二输入端、与所述PSE电源控制器连接的输出端以及与所述冗余主控模块连接的控制端。
[0018] 由于本实用新型在主芯片以外新增了一路冗余主控模块到PSE电源控制器的连接,而并非所有的PSE电源控制器均具有相应的多余端口用于接入冗余主控模块,因此,可以通过外设的支路切换模块来实现增加接入,并由冗余主控模块控制第一支路与第二支路之间的切换。当冗余主控模块接收到主芯片定期发送的保活消息时,第一支路受冗余主控模块的控制导通,第二支路断开;如果主芯片停止发送保活消息,则第二支路受冗余主控模块的控制导通,第一支路断开。
[0019] 进一步而言,所述支路切换模块为IIC交换芯片。
[0020] 支路切换模块可以通过逻辑电路或模拟开关电路实现,也可以通过芯片实现,IIC交换芯片可以以较小的体积来实现相同的支路控制功能。
[0021] 进一步而言,所述冗余主控模块与所述主芯片之间的连接为双向通信连接。
[0022] 冗余主控模块通过与主芯片的连接向主芯片进行定期询问,且主芯片通过该连接向冗余主控模块定期发送保活消息,两者之间的双向通信以保证冗余主控模块及时检测到主控模块是否正常工作。另外,发送给主芯片的供电状态信息业通过该连接发送给冗余主控模块。
[0023] 本实用新型的突出优点在于,增加了以太网供电的可靠性,即使在主芯片损坏或是系统升级、重启或软关机等导致主芯片无法正常工作的情况下,仍然可以继续给受电设备供电,保证受电设备正常工作。
附图说明
[0024] 图1为现有技术支持Ρ0Ε的系统组网示意图;
[0025] 图2为现有技术的Ρ0Ε装置结构示意图;
[0026] 图3为现有技术Ρ0Ε供电过程流程图;
[0027] 图4为现有技术Ρ0Ε断电过程流程图;
[0028] 图5为现有技术主芯片控制Ρ0Ε供电的方法流程图;
[0029] 图6为现有技术进行双电源供电的系统组网示意图;
[0030] 图7为本实用新型一个实施例的Ρ0Ε装置结构示意图。
具体实施方式
[0031] 为了使本实用新型更加清楚明了,现结合附图及实施例对本实用新型加以解释说明。
[0032] 本实用新型的一个实施例以NVR作为Ρ0Ε供电装置,IPC为支持Ρ0Ε供电的受电设备。
[0033] NVR进行Ρ0Ε供电涉及到装置供电参数、端口供电参数以及供电策略。装置供电参数包括:供电总功率(单位为W),Ρ0Ε装置的供电能力级,不可改变;设备实际使用总功率(单位为W),是指所有端口实际使用功率之和。端口供电参数包括:Ρ0Ε端口号,Ρ0Ε端口的序号;实际使用功率(W),Ρ0Ε端口的实际输出功率;供电状态,包括正常供电、未供电和未连接设备三种状态。由于采用Ρ0Ε给NVR供电时,供电总功率可能会小于各个Ρ0Ε端口的实际输出功率之和,当出现这种情况时,需要采用供电策略停止给某些Ρ0Ε端口供电以保证较重要的受电设备供电。POE NVR供电时,优先选择给端口号小的端口供电,当出现供电总功率可能会小于各个Ρ0Ε端口的实际输出功率之和时,停止给端口号大的端口供电,保证给连接到端口号小的端口的设备正常供电。
[0034] Ρ0Ε的供电及断电过程以及主芯片控制Ρ0Ε供电的过程与现有技术相同。主芯片进行Ρ0Ε供电控制的过程如图5所示,在NVR上电后主芯片中的Ρ0Ε供电控制模块周期性地向PSE电源控制器获取Ρ0Ε供电端口的实际用电总功率及供电状态,且判断实际的用电总功率是否小于设备供电总功率,并在用电总功率大于或等于设备供电总功率的情况下由主芯片的Ρ0Ε供电控制模块在已供电的端口中选择端口号最大的Ρ0Ε供电端口,并通知PSE电源控制器停止在该端口的供电。在每次停止一个端口的供电之后均重复实际用电总功率与设备供电总功率之间的大小比较,如用电总功率大于或等于设备供电总功率则继续选择剩余的供电端口中端口号最大的进行断电,直至实际用电总功率小于设备供电总功率。
[0035] 由主芯片控制的Ρ0Ε供电如图3所示,PSE电源控制器控制在端口输出很小的电压,直到其检测到在端口的线缆终端连接到一个支持IEEE 802.3af/at标准的受电端设备,在PSE电源控制器检测到受电端设备IPC后,在一个可配置时间(一般小于15 μ s)的启动期内,开始从低电压向设备供电,直至提供48V的直流电源正常供电。作为Ρ0Ε供电装置的NVR进行Ρ0Ε断电的过程如图4所示,首先是支持Ρ0Ε供电的IPC断开与进行Ρ0Ε供电的NVR的连接,然后PSE电源控制器迅速停止对作为受电设备的IPC的供电,并重复进行端口线缆终端的检测以检测是否连接了受电设备。
[0036] 如图7所示,在硬件设计时,当前实施例中通过增加作为冗余主控模块的单片机实现硬件上的冗余,在其他实现方式里,也可以采用类似的微处理器或CPLD作为冗余主控模块以实现同样的冗余功能。由于本实用新型在主芯片以外新增了一路冗余主控模块到PSE电源控制器的连接,而并非所有的PSE电源控制器均具有相应的多余端口用于接入冗余主控模块,因此,可以通过外设的支路切换模块来实现增加接入,并由冗余主控模块控制第一支路与第二支路之间的切换。如图7所示,当前实施例的支路控制为IIC交换芯片(I2C_Switch),支路切换模块包括与主芯片连接的第一输入端、与冗余主控模块连接的第二输入端、与PSE电源控制器连接的输出端以及与冗余主控模块连接的控制端。当前实施例中单片机通过输出高电平的控制信号实现支路之间的切换,当单片机接收到主芯片定期发送的保活消息时,单片机输出低电平信号进行保持,第一支路导通,第二支路断开;如果主芯片停止发送保活消息,则由单片机输出高电平信号进行支路切换,第二支路导通,第一支路断开;如果单片机重新接收到主芯片的保活消息则再发送高电平的控制信号进行支路切换。
[0037] 作为冗余主控模块的单片机对PSE电源控制器的控制方法与主芯片相同,并且单片机和主芯片之间用双向通信的连接方式连接并维护保活消息。同时主芯片把来自PSE电源控制器的实际供电总功率及供电状态下发给单片机。单片机向主芯片发送询问消息以及用于主芯片向单片机定期发送保活消息的保活路径,主芯片从PSE电源控制器得到的供电总功率及供电状态也通过保活路径发送给单片机。
[0038] 当Ρ0Ε供电装置启动时,默认由主芯片来控制PSE电源控制器,同时单片机通过第二支路中的询问路径持续向主芯片发出询问,对应地主芯片周期性下发保活消息(Heart_beat)给单片机,例如可以每隔3秒钟发送一次保活消息。在这种情况下单片机不会参与PSE的供电控制。当主芯片因为某种原因(例如故障、装置重启或软关机)停止向单片机发送保活消息时,单片机会接管对PSE电源控制器的控制,保证继续给前端受电设备有效供电。当单片机与主芯片之间的保活消息恢复后,单片机停止对PSE电源控制器的控制。
[0039] 本实用新型的突出优点在于,增加了以太网供电的可靠性,即使在主芯片损坏或是系统升级、重启或软关机等导致主芯片无法正常工作的情况下,仍然可以继续给受电设备供电,保证受电设备正常工作。

Claims (5)

1.一种以太网供电装置,包括用于对以太网供电进行端口调配的PSE电源控制器以及用于控制PSE电源控制器的主芯片,所述PSE电源控制器的第一支路连接到主芯片,其特征在于,还包括: 通过第二支路连接至所述PSE电源控制器的冗余主控模块,所述冗余主控模块与所述主芯片连接用以接收所述主芯片的保活消息; 支路切换模块,在所述第一支路与所述第二支路之间切换导通,使得主芯片停止发送保活消息时根据冗余主控模块输出的控制信号导通第二支路,由所述冗余主控模块控制PSE电源控制器。
2.如权利要求1所述以太网供电装置,其特征在于,所述冗余主控模块为用于接收主芯片的保活消息且向PSE电源控制器发送所述控制信号的微处理器或CPLD。
3.如权利要求1所述以太网供电装置,其特征在于,所述PSE电源控制器通过所述支路切换模块连接到第一支路及第二支路,所述支路切换模块包括与所述主芯片连接的第一输入端、与所述冗余主控模块连接的第二输入端、与所述PSE电源控制器连接的输出端以及与所述冗余主控模块连接的控制端。
4.如权利要求3所述以太网供电装置,其特征在于,所述支路切换模块为IIC交换芯片。
5.如权利要求4所述以太网供电装置,其特征在于,所述冗余主控模块与所述主芯片之间的连接为双向通信连接。
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