供电端设备、供电系统和供电方法
【专利摘要】本发明公开了一种供电端设备、供电系统和供电方法，涉及以太网领域。其中供电端设备包括：电源模块和远端检测控制器，二者的两端均通过供电线连接受电端设备中负载和电容组成的并联电路的两端；远端检测控制器检测电源模块直流输出的电流值，根据直流输出的电流值提供复用在直流输出上的方波电流，方波电流被电容短路，方波电流仅加载在供电线上，将方波电流的电压值反馈给电源模块；电源模块根据方波电流的电压值确定供电线上的直流电压，进而得到远端电压，并与远端稳压值比较，以调整输出电压使远端电压与远端稳压值一致。通过上述方案，即便设备功率变化大、供电线长度不确定等，也能够实现为远端设备正常供电，保障远端设备持续正常工作。
【专利说明】供电端设备、供电系统和供电方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及以太网领域，特别涉及一种供电端设备、供电系统和供电方法。
【背景技术】
[0002]POE (Power Over Ethernet,以太网供电)技术是指在现有以太网布线基础架构不作任何改动的情况下，在为一些网络设备传输数据信号的同时，还能为设备提供直流供电的技术。
[0003]参见图1所不的POE架构不意图，包括PSE (Power Sourcing Equipment,供电端设备)和HKPowered Device，受电端设备)，PSE包括电源模块101等，H)包括负载103等，馈电电源和信号传输不共线使用，PSE使用以太网端口的供电线4/5、7/8线来给H)供电，而使用以太网端口的信号线1/2、3/6线来传输信号。由于以太网Cat.5 (超5类线)线较细，单位长度电阻值比一般供电线大，所以采用现有的POE技术时，供电线上有较大的压降，这就可能导致远端电压过低，无法对远端设备正常供电。
[0004]目前的解决方案是在采用POE供电时，人为的提高PSE端的供电电压以补偿供电线上的压降，这在设备功率变化不大，供电线长度已确定的情况下是可行的。例如，设备工作电压是48V，根据设备功率和供电网络长度估算需要补偿的压降是3V，则PSE端的供电电压就选择51V。但实际上,设备的功率变化范围是比较大的，以epon (Ethernet PassiveOptical Network,以太网无源光网络)定制终端为例，忙时的最大功耗是闲时的4倍左右，而且用户装修时暗设的供电线长度是难以测量的，这些不确定因素使得在实际操作中很难准确估算补偿压降，从而无法为远端设备正常供电。
【发明内容】
[0005]本发明实施例所要解决的一个技术问题是:提供一种供电端设备、供电系统和供电方法，以解决现有技术在设备功率变化大、供电线长度不确定等不确定因素情况下，无法为远端设备正常供电的问题。
[0006]根据本发明实施例的一个方面提供的一种供电端设备，所述供电端设备包括:电源模块和远端检测控制器，所述电源模块的两端和所述远端检测控制器的两端均通过供电线连接受电端设备中负载和电容组成的并联电路的两端；所述远端检测控制器检测所述电源模块直流输出的电流值，根据所述直流输出的电流值提供复用在所述直流输出上的方波电流，所述方波电流被所述电容短路，以便所述方波电流加载在供电线上，将所述方波电流的电压值反馈给所述电源模块；所述电源模块根据所述方波电流的电压值确定供电线上的直流电压，将输出电压减去供电线上的直流电压得到远端电压，将远端电压与远端稳压值进行比较，并根据比较结果调整输出电压使远端电压与所述远端稳压值一致。
[0007]优选的，所述远端检测控制器按照一定比例的所述直流输出的电流值来确定所述方波电流的峰峰值。
[0008]优选的，所述电源模块根据所述方波电流的电压值和所述方波电流的峰峰值与直流输出的电流值所成的比例确定供电线上的直流电压。
[0009]优选的，所述电源模块当远端电压大于远端稳压值时，降低输出电压，以便降低远端电压使远端电压与所述远端稳压值一致；所述电源模块当远端电压小于远端稳压值时，提高输出电压，以便提高远端电压使远端电压与所述远端稳压值一致。
[0010]优选的，所述供电端设备还包括:第一变压器和第二变压器；所述电源模块和所述远端检测控制器均与所述第一变压器的输出端和所述第二变压器的输出端连合，所述第一变压器的输出端和所述第二变压器的输出端还连接供电线。
[0011]根据本发明实施例的另一个方面提供的一种供电系统，所述供电系统包括上述供电端设备和受电端设备，所述供电端设备通过供电线为所述受电端设备供电；所述受电端设备包括负载和电容，所述负载与所述电容并联，所述远端检测控制器提供的方波电流被所述电容短路，以便所述方波电流加载在供电线上。
[0012]优选的，所述受电端设备还包括第三变压器和第四变压器，所述负载和所述电容均与所述第三变压器的输入端和所述第四变压器的输入端连接，所述第三变压器的输入端和所述第四变压器的输入端还连接供电线。
[0013]根据本发明实施例的再一个方面提供的一种供电方法，所述方法包括:远端检测控制器检测电源模块直流输出的电流值，根据所述直流输出的电流值提供复用在所述直流输出上的方波电流，所述方波电流被受电端设备中与负载并联的电容短路，所述方波电流加载在供电线上，将所述方波电流的电压值反馈给所述电源模块；所述电源模块根据所述方波电流的电压值确定供电线上的直流电压，将输出电压减去供电线上的直流电压得到远端电压，将远端电压与远端稳压值进行比较，并根据比较结果调整输出电压使远端电压与所述远端稳压值一致。
[0014]优选的，所述远端检测控制器根据所述直流输出的电流值提供复用在所述直流输出上的方波电流包括:所述远端检测控制器按照一定比例的所述直流输出的电流值来确定所述方波电流的峰峰值。
[0015]优选的，所述电源模块根据所述方波电流的电压值确定供电线上的直流电压包括:所述电源模块根据所述方波电流的电压值和所述方波电流的峰峰值与直流输出的电流值所成的比例确定供电线上的直流电压。
[0016]优选的，所述电源模块根据比较结果调整输出电压使远端电压与所述远端稳压值一致包括:所述电源模块当远端电压大于远端稳压值时，降低输出电压，以便降低远端电压使远端电压与所述远端稳压值一致；所述电源模块当远端电压小于远端稳压值时，提高输出电压，以便提高远端电压使远端电压与所述远端稳压值一致。
[0017]基于本发明提供的供电端设备、供电系统和供电方法，通过增加远端检测控制器，由远端检测控制器检测电源模块直流输出的电流值，提供复用在直流输出上的方波电流，方波电流被受电端设备中与负载并联的电容短路，其全部加载在供电线上，将方波电流的电压值反馈给电源模，电源模块根据方波电流的电压值确定供电线上的直流电压，将输出电压减去供电线上的直流电压得到远端电压，将远端电压与远端稳压值进行比较，并根据比较结果调整输出电压使远端电压与远端稳压值一致，即便是在设备功率变化大、供电线长度不确定等不确定因素情况下，也能够实现为远端设备正常供电，保障远端设备持续正常工作。[0018]下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1示出现有技术中以太网供电的架构示意图。
[0021]图2示出本发明供电系统一个实施例的示意图。
[0022]图3示出本发明直流输出的电流值与方波电流的对应关系示意图。
[0023]图4示出本发明供电系统另一个实施例的示意图。
[0024]图5示出本发明供电系统又一个实施例的示意图。
[0025]图6示出本发明供电方法一个实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0026]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作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。
[0027]图2为本发明供电系统的一个实施例的示意图。如图2所示，供电系统包括供电端设备和受电端设备，供电端设备通过供电线为受电端设备供电。在图2中，C表示电容。
[0028]其中供电端设备包括:电源模块201和远端检测控制器202，电源模块的两端和远端检测控制器的两端均通过供电线连接受电端设备中负载203和电容组成的并联电路的两端；远端检测控制器检测电源模块直流输出的电流值，根据直流输出的电流值提供复用在直流输出上的方波电流，方波电流被电容短路，以便方波电流加载在供电线上，将方波电流的电压值反馈给电源模块；电源模块根据方波电流的电压值确定供电线上的直流电压，将输出电压减去供电线上的直流电压得到远端电压，将远端电压与远端稳压值进行比较，并根据比较结果调整输出电压使远端电压与远端稳压值一致。
[0029]其中，受电端设备至少包括负载203和电容，负载与电容并联，远端检测控制器提供的方波电流被电容短路，以便方波电流全部加载在供电线上。负载可以是各种用电设备，例如个人电脑等，本实施例对此不做限定。上述电容用于滤除直流供电中的杂散分量或脉冲，降低交流脉动波纹系数、平滑直流输出。作为一种储能器件，电容不仅使电源直流输出平稳，降低了交变脉动波纹对电子电路的影响，同时还可吸收电子电路工作过程中产生的电流波动和经由交流电源串入的干扰，使得电子电路的工作性能更加稳定。另外，根据前述已经提及的，该电容还可以短路远端检测控制器提供的方波电流，以便方波电流全部加载在供电线上。该电容的值可以在IOOuF -1OOOuF之间，例如，该电容值可以是470uF，这里不再穷举电容值，F是电容的国际单位，表示法拉。
[0030]在图2中，Pl表不第一供电线对，P2表不第二供电线对，电源模块的两端可以分别连接第一供电线对和第二供电线对，为远端的受电端设备供电。每个供电线对的两条供电线可以是并联关系，可以减小供电线的电阻，提高供电效率。需要说明的是，在以太网中，端口 4、5、7、8的网线可以分别用作本实施例中的第一供电线对和第二供电线对，本发明并不限定端口与供电线对之间特定的对应关系。图2中仅给出了一种示例，即端口 4和端口5之间的网线可以作为第一供电线对，端口 7和端口 8之间的网线可以作为第二供电线对。本领域技术人员可以理解端口与供电线对的其他对应关系同样适用于本发明，这里不再穷举。另外，本实施例中的第一供电线对和第二供电线对可以是以太网线，例如，以太网超5类线、五类线、六类线、双绞线等，通常为纯铜质或者含铜合金的双绞线，该线较细，单位长度电阻值比一般供电线大，线上有较大的压降，因此，可以采用本实施例提供的方案补偿线上压降。
[0031]其中，远端检测控制器可以按照一定比例的直流输出的电流值来确定方波电流的峰峰值，该比例可以根据情况灵活设定，例如，参见图3所示，方波电流的峰峰值可以等于10%的直流输出的电流值I。，则方波电流在直流输出的95%和105%之间交替变化，当然，本领域技术人员根据需要，还可以将该比例设置为20%、30%等，该比例的具体数值本实施例不做限定。另外，方波变化频率本实施例也不做限定，例如，变化频率可以是5kHz。另外，远端检测控制器可以通过内部自带的反馈电路收集得到方波电流的电压值，以便远端检测控制器将方波电流的电压值反馈给电源模块。
[0032]其中，电源模块可以根据方波电流的电压值和方波电流的峰峰值与直流输出的电流值所成的比例确定供电线上的直流电压。具体的，方波电流的电压值除以方波电流的峰峰值与直流输出的电流值所成的比例，即可得到供电线上的直流电压。例如，方波电流的峰峰值与直流输出的电流值所成的比例为10%，则供电线上的直流电压为10倍的方波电流的电压值。另外，上述电源模块可以是任何能够提供直流电的装置，本实施例对此不作限定。
[0033]其中，电源模块根据比较结果调整输出电压使远端电压与远端稳压值一致，具体包括:
[0034]电源模块当远端电压大于远端稳压值时，说明输出电压过高，电源模块可以降低输出电压，以便降低远端电压使远端电压与远端稳压值一致；另外，降低输出电压时可以预先设定一定的幅度，逐渐降低输出电压，以避免电压骤然大幅改变时，损坏远端设备。
[0035]电源模块当远端电压小于远端稳压值时，说明输出电压过低，电源模块可以提高输出电压，以便提高远端电压使远端电压与远端稳压值一致。另外，提高输出电压时可以预先设定一定的幅度，逐渐提高输出电压，以避免电压骤然大幅改变时，损害远端设备。
[0036]当远端电压等于远端稳压值时，说明输出电压正好合适，可以保持输出电压不变。
[0037]在以太网设备中通常还有一些标配的变压器，例如，本实施例供电端设备中的电源模块和远端检测控制器可以利用变压器与供电线连接，但并不使用变压器的变压功能，变压器仅起到连接作用，从而可以很好的兼容现有设备；又如，受电端设备中的负载和电容可以利用变压器与供电线连接，但并不使用变压器的变压功能，变压器仅起到连接作用，从而可以很好的兼容现有设备。下面参考图4进行说明，图4为本发明供电端设备系统另一个实施例的示意图。在图4中，Tl表示第一变压器，T2表示第二变压器，T3表示第三变压器，T4表示第四变压器，其他符号含义与图2相同，这里不再赘述。
[0038]在图2所示供电端设备的基础上，如图4所示，供电端设备还可以包括:第一变压器和第二变压器；电源模块和远端检测控制器均与第一变压器的输出端和第二变压器的输出端连接，第一变压器的输出端和第二变压器的输出端还连接供电线，其中第一变压器的输出端可以连接第一供电线对，第二变压器的输出端可以连接第二供电线对。
[0039]在图2所示供电端设备的基础上，如图4所示，受电端设备还可以包括第三变压器和第四变压器，负载和电容均与第三变压器的输入端和第四变压器的输入端连接，第三变压器的输入端和第四变压器的输入端还连接供电线，其中第三变压器的输入端可以连接第一供电线对，第四变压器的输入端可以连接第二供电线对。
[0040]上述实施例，通过增加远端检测控制器，由远端检测控制器检测电源模块直流输出的电流值，提供复用在直流输出上的方波电流，方波电流被受电端设备中与负载并联的电容短路，其全部加载在供电线上，将方波电流的电压值反馈给电源模，电源模块根据方波电流的电压值确定供电线上的直流电压，将输出电压减去供电线上的直流电压得到远端电压，将远端电压与远端稳压值进行比较，并根据比较结果调整输出电压使远端电压与远端稳压值一致，即便是在设备功率变化大、供电线长度不确定等不确定因素情况下，也能够实现为远端设备正常供电，保障远端设备持续正常工作。
[0041]图5为本发明供电系统另一个实施例的示意图，该实施例的供电系统还包括:用于传输信号的部件。在图5中，T5表不第五变压器，T6表不第六变压器，T7表不第七变压器，T8表不第八变压器,SI表不第一信号线对,S2表不第二信号线对。如图5所不，在供电端设备中还包括第五变压器和第六变压器，第五变压器的输出端分别连接以太网端口 I和2，第六变压器的输出端连接以太网端口 3和6，第五变压器和第六变压器的输入端可以连接信号收发设备；在受电端设备中还包括第七变压器和第八变压器，第七变压器的输入端分别连接以太网端口 I和2，第八变压器的输入端连接以太网端口 3和6，第七变压器和第八变压器的输出端可以连接信号收发设备；其中，以太网端口 I对应的是第一信号线，以太网端口 2对应的是第二信号线，以太网端口 3对应的是第三信号线，以太网端口 6对应的是第四信号线。
[0042]上述实施例中，馈电电源和信号传输不共线使用，从而通过不同的线路分别实现供电电源和信号的传输。
[0043]上述提到的各变压器，即第一变压器、第二变压器、第三变压器和第四变压器，以及第五变压器、第六变压器、第七变压器和第八变压器具体可以是以太网网络变压器，简称网络变压器，主要作用是改善EMI (电磁干扰)特性、电平隔离等。网络变压器具体有T1/E1隔离变压器，T3/E3 隔离变压器；ISDN (Integrated Service Digital Network,综合业务数字网)/ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line,非对称数字用户环路)接口变压器；VDSL (Very-high-bit-rate Digital Subscriber loop,甚高速数字用户环路)接口变压器；SDH (Synchronous Digital Hierarchy,同步数字体系)接口变压器等，本实施例对此不做限定。
[0044]图6为本发明供电方法一个实施例的流程图。如图6所示，该实施例中的供电方法包括:
[0045]S602,远端检测控制器检测电源模块直流输出的电流值，根据直流输出的电流值提供复用在直流输出上的方波电流，方波电流被受电端设备中与负载并联的电容短路，所述方波电流加载在供电线上，将方波电流的电压值反馈给电源模块；[0046]S604，电源模块根据方波电流的电压值确定供电线上的直流电压，将输出电压减去供电线上的直流电压得到远端电压，将远端电压与远端稳压值进行比较，并根据比较结果调整输出电压使远端电压与远端稳压值一致。
[0047]其中，远端检测控制器根据直流输出的电流值提供复用在直流输出上的方波电流包括:远端检测控制器按照一定比例的直流输出的电流值来确定方波电流的峰峰值。
[0048]其中，电源模块根据方波电流的电压值确定供电线上的直流电压包括:电源模块根据方波电流的电压值和方波电流的峰峰值与直流输出的电流值所成的比例确定供电线上的直流电压。
[0049]本实施例还提供了电源模块根据比较结果调整输出电压使远端电压与远端稳压值一致的一种方案，具体为:
[0050]当远端电压大于远端稳压值时，说明输出电压过高，电源模块可以降低输出电压，以便降低远端电压使远端电压与远端稳压值一致；另外，降低输出电压时可以预先设定一定的幅度，逐渐降低输出电压，以避免电压骤然大幅改变时，损坏远端设备。
[0051]当远端电压小于远端稳压值时，说明输出电压过低，电源模块可以提高输出电压，以便提高远端电压使远端电压与远端稳压值一致。另外，提高输出电压时可以预先设定一定的幅度，逐渐提高输出电压，以避免电压骤然大幅改变时，损害远端设备。
[0052]当远端电压等于远端稳压值时，说明输出电压正好合适，可以保持输出电压不变。
[0053]上述实施例，通过增加远端检测控制器，由远端检测控制器检测电源模块直流输出的电流值，提供复用在直流输出上的方波电流，将方波电流的电压值反馈给电源模，电源模块根据方波电流的电压值确定供电线上的直流电压，将输出电压减去供电线上的直流电压得到远端电压，将远端电压与远端稳压值进行比较，并根据比较结果调整输出电压使远端电压与远端稳压值一致，即便是在设备功率变化大、供电线长度不确定等不确定因素情况下，也能够实现为远端设备正常供电，保障远端设备持续正常工作。
[0054]本发明涉及的以太网端口具体可以是RJ45接口，支持10兆和100兆自适应的网络连接速度。常见的RJ45接口有两类:用于以太网网卡、路由器以太网接口等的DTE(数据终端设备)类型，还有用于交换机等的DCE (数据通信设备)类型。
[0055]本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
[0056]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种供电端设备，其特征在于，所述供电端设备包括:电源模块和远端检测控制器，所述电源模块的两端和所述远端检测控制器的两端均通过供电线连接受电端设备中负载和电容组成的并联电路的两端；所述远端检测控制器检测所述电源模块直流输出的电流值，根据所述直流输出的电流值提供复用在所述直流输出上的方波电流，所述方波电流被所述电容短路，以便所述方波电流加载在供电线上，将所述方波电流的电压值反馈给所述电源模块；所述电源模块根据所述方波电流的电压值确定供电线上的直流电压，将输出电压减去供电线上的直流电压得到远端电压，将远端电压与远端稳压值进行比较，并根据比较结果调整输出电压使远端电压与所述远端稳压值一致。
2.根据权利要求1所述的供电端设备，其特征在于，所述远端检测控制器按照一定比例的所述直流输出的电流值来确定所述方波电流的峰峰值。
3.根据 权利要求1所述的供电端设备，其特征在于，所述电源模块根据所述方波电流的电压值和所述方波电流的峰峰值与直流输出的电流值所成的比例确定供电线上的直流电压。
4.根据权利要求1所述的供电端设备，其特征在于，所述电源模块当远端电压大于远端稳压值时，降低输出电压，以便降低远端电压使远端电压与所述远端稳压值一致；所述电源模块当远端电压小于远端稳压值时，提高输出电压，以便提高远端电压使远端电压与所述远端稳压值一致。
5.根据权利要求1所述的供电端设备，其特征在于，所述供电端设备还包括:第一变压器和第二变压器；所述电源模块和所述远端检测控制器均与所述第一变压器的输出端和所述第二变压器的输出端连接，所述第一变压器的输出端和所述第二变压器的输出端还连接供电线。
6.—种供电系统,其特征在于,所述供电系统包括如权利要求1 一 5任一项所述的供电端设备和受电端设备，所述供电端设备通过供电线为所述受电端设备供电；所述受电端设备包括负载和电容，所述负载与所述电容并联，所述远端检测控制器提供的方波电流被所述电容短路，以便所述方波电流加载在供电线上。
7.根据权利要求6所述的供电系统，其特征在于，所述受电端设备还包括第三变压器和第四变压器，所述负载和所述电容均与所述第三变压器的输入端和所述第四变压器的输入端连接，所述第三变压器的输入端和所述第四变压器的输入端还连接供电线。
8.一种供电方法，其特征在于，所述方法包括: 远端检测控制器检测电源模块直流输出的电流值，根据所述直流输出的电流值提供复用在所述直流输出上的方波电流，所述方波电流被受电端设备中与负载并联的电容短路，所述方波电流加载在供电线上，将所述方波电流的电压值反馈给所述电源模块； 所述电源模块根据所述方波电流的电压值确定供电线上的直流电压，将输出电压减去供电线上的直流电压得到远端电压，将远端电压与远端稳压值进行比较，并根据比较结果调整输出电压使远端电压与所述远端稳压值一致。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述远端检测控制器根据所述直流输出的电流值提供复用在所述直流输出上的方波电流包括: 所述远端检测控制器按照一定比例的所述直流输出的电流值来确定所述方波电流的峰峰值。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述电源模块根据所述方波电流的电压值确定供电线上的直流电压包括: 所述电源模块根据所述方波电流的电压值和所述方波电流的峰峰值与直流输出的电流值所成的比例确定供电线上的直流电压。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述电源模块根据比较结果调整输出电压使远端电压与所述远端稳压值一致包括: 所述电源模块当远端电压大于远端稳压值时，降低输出电压，以便降低远端电压使远端电压与所述远端稳压值一致；所述电源模块当远端电压小于远端稳压值时，提高输出电压，以便提高远端电压使远端电压与所述远端稳压值一致。
【文档编号】H04L12/10GK103595542SQ201210286454
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年8月13日 优先权日:2012年8月13日
【发明者】关强华, 谈儒猛, 陈少川, 宗凌, 王华刚, 黄建华, 王晓慧 申请人:中国电信股份有限公司