以太网供电设备及其供电方法技术

本申请公开了一种以太网供电设备，包括：镜像电路，连接在供电端口和接地端之间，用于将供电端口的端口电流镜像，并输出与端口电流成预设比例的采样电流，预设比例为镜像电路的镜像比；采样转换电路，用于将采样电流转换成采样电压；模式控制电路，用于根据采样电压以及预设阈值产生模式控制信号；MPS控制电路，用于根据模式控制信号产生开关控制信号；其中，镜像电路包括多个晶体管，开关控制信号用于控制镜像电路中晶体管的导通与关断以调节镜像电路的镜像比。本申请还提供一种供电方法，在MPS模式下降低采样电流和端口电流之间的镜像比从而可以对较小的端口电流进行较为准确的采样，避免采样值不准确导致对受电设备的工作状态误判。状态误判。状态误判。

【技术实现步骤摘要】
以太网供电设备及其供电方法


[0001]本专利技术涉及以太网供电技术，更具体地，涉及用于以太网供电设备 及其供电方法。

技术介绍

[0002]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。
[0003]以太网供电系统包括供电设备(Power Sourcing Equipment，PSE)和受 电设备(Powered Device，PD)。PSE设备通过以太网线与PD设备连接， 其中，以太网线可以为双绞线。每一条以太网双绞线一般包括四个线对。 在采用以太网供电时，PSE设备可以以2个线对为PD设备供电。
[0004]由于各个线对上的供电电流由PSE设备根据PD设备的功率需求产 生，因此，当PD设备处于空闲状态时，由于PD设备功率需求小，双 绞线组上的供电电流相应也会较小。如果双绞线组上的供电电流长时间 小于预定值，PSE设备就会停止向PD设备供电。为避免PD设备处于空 闲状态时出现PSE设备停止向PD设备供电的情况，PD设备在处于空闲 状态时，可以向PSE设备发送MPS信号(Maintain Power signature，保持 供电标志)，MPS信号用于维持PSE设备和PD设备之间持续处于供电 状态。MPS模式是指PD设备每隔预定时长，从PSE接收一个持续至少 75ms且大于10mA的电流。
[0005]PD设备上电(power up)后，PSE设备持续向PD设备提供供电功率 以保证PD设备正常工作。然而当PD设备待机时，IEEE协议中规定PD 设备向PSE设备发送MPS信号(Maintain Power signature，保持供电标 志信号)，MPS信号用于使PSE设备确保PD设备仍需要电力的电特征。
[0006]PD设备在工作状态下和待机状态下的电流大小相差较大，例如，PD 负载要求工作在30W的功耗，供电电压一般是在50V左右，因此PD的电 流就要达到600mA。然而，当PD负载设备待机时，MPS信号的电流大小 仅有几毫安到十几毫安。这种从大量程几百毫安切换到小量程几毫安的 电流，用同一套电流检测和采样电路，是无法同时满足的。大量程的电 流采样电路的量程可以对工作状态下的PD设备的电流进行检测采样， 但是对待机状态下的检测采样由于电流采样电路的量程不合适，加上电 路本身的噪声，会出现电流采样偏差导致电流测量不准确。
[0007]对小电流测量不准确导致PSE设备对PD设备的负载电流实时监控 出现错误，使得上位机对PD设备的工作状态出现误判，从而使整个以 太网供电系统工作异常。

技术实现思路

[0008]鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种以太网供电设备及其供 电方法。
[0009]根据本专利技术的一方面，提供一种以太网供电设备，包括：镜像电路， 连接在供电端口和接地端之间，用于将供电端口的端口电流镜像，并输 出与所述端口电流成预设比例的采样电流，所述预设比例为镜像电路的 镜像比；采样转换电路，用于将所述采样电流转换成采样电压；模式控 制电路，用于根据所述采样电压以及预设阈值产生模式控制信号；MPS 控制电路，用于根据所述模式控制信号产生开关控制信号；其中，所述 镜像电路包括多个晶体管，所述开关控制信号用于控制镜像电路中晶体 管的导通与关断以调节所述镜像电路的镜像比。
[0010]优选地，当所述采样电压小于预设阈值时，所述模式控制信号为有 效电平，所述供电设备进入MPS模式，所述镜像电路的部分晶体管导通， 所述预设比例为第一镜像比。
[0011]优选地，当所述采样电压大于预设阈值时，所述模式控制信号为无 效电平，所述供电设备进入正常供电模式，所述开关控制信号控制所述 镜像电路的所有晶体管导通，所述预设比例为第二镜像比。
[0012]优选地，所述第一镜像比小于所述第二镜像比。
[0013]优选地，所述模式控制电路还根据使能信号以及第一电压信号产生 开关控制信号。
[0014]优选地，所述供电设备刚上电时，使能信号从无效电平跳变到有效 电平，模式控制信号为无效电平，所述供电设备处于正常工作模式。
[0015]优选地，所述开关控制信号包括第一开关控制信号和第二开关控制 信号，当所述使能信号为有效电平时，所述第一开关控制信号为有效电 平；当所述使能信号为无效电平时，所述第一开关控制信号和所述第二 开关控制信号为无效电平。
[0016]优选地，当所述使能信号和所述模式控制信号均为有效电平时，所 述第二开关控制信号为无效电平，当所述使能信号为有效电平以及所述 模式信号为无效电平时，所述第二开关控制信号为有效电平。
[0017]优选地，所述镜像电路包括第一开关阵列、第二开关阵列和第三晶 体管，
[0018]所述第一开关阵列包括N个第一晶体管，所述N个第一晶体管并联 连接在供电端口和接地端之间，所述N个第一晶体管的控制端均接收第 一开关控制信号；
[0019]所述第二开关阵列包括M个第一晶体管，所述M个第二晶体管并 联连接在供电端口和接地端之间，所述M个第二晶体管的控制端均接收 第二开关控制信号；
[0020]第三晶体管连接在所述采样转换电路和接地端之间，用于输出采样 电流；所述第三晶体管的控制端接收第一开关控制信号。
[0021]优选地，所述采样转换电路包括：电流调整模块，用于根据所述采 样电流以及电源电压输出调整后的采样电流；电流电压转换模块，用于 将调整后的采样电流转换成模拟采样电压，并将所述模拟采样电压转换 成数字采样电压。
[0022]优选地，所述电流调整模块包括第四晶体管、第一电阻、第二电阻、 第二运算放大器以及第五晶体管；其中，第一运算放大器，所述第一运 算放大器的第一输入端接收端口电流，第二输入端接收采样电流，输出 端与第四晶体管的控制端连接；第一电阻和第四晶体管连接在电源电压 和第一运算放大器的第二输入端之间；第二电阻和第五晶体管串联连接 在电源电压和电流电压转换模块之间；第二运算放大器的第一输入端与 第一电阻和第四晶体管之间的第一节点连接，第二输入端与第二电阻、 第五晶体管之间的第二节点连
接，输出端与第五晶体管的控制端连接； 第五晶体管与电流电压转换模块之间的节点输出调整后的采样电流。
[0023]优选地，所述电流电压转换模块包括第三电阻、第三运算放大器以 及模数转换器，其中，第三电阻连接在所述电流调整模块和接地端之间； 第五晶体管和第三电阻之间的第三节点输出模拟采样电压；第三运算放 大器的第一输入端与第五晶体管和第三电阻之间的第三节点连接，第二 输入端与输出端连接，输出端输出模拟采样电压；模数转换器将模拟采 样电压转换成数字采样电压，并将所述数字采样电压作为采样电压输出 至所述模式控制电路。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以太网供电设备，其特征在于，包括：镜像电路，连接在供电端口和接地端之间，用于将供电端口的端口电流镜像，并输出与所述端口电流成预设比例的采样电流，所述预设比例为镜像电路的镜像比；采样转换电路，用于将所述采样电流转换成采样电压；模式控制电路，用于根据所述采样电压以及预设阈值产生模式控制信号；MPS控制电路，用于根据所述模式控制信号产生开关控制信号；其中，所述镜像电路包括多个晶体管，所述开关控制信号用于控制镜像电路中晶体管的导通与关断以调节所述镜像电路的镜像比。2.根据权利要求1所述的供电设备，其特征在于，当所述采样电压小于预设阈值时，所述模式控制信号为有效电平，所述供电设备进入MPS模式，所述镜像电路的部分晶体管导通，所述预设比例为第一镜像比。3.根据权利要求2所述的供电设备，其特征在于，当所述采样电压大于预设阈值时，所述模式控制信号为无效电平，所述供电设备进入正常供电模式，所述开关控制信号控制所述镜像电路的所有晶体管导通，所述预设比例为第二镜像比。4.根据权利要求3所述的供电设备，其特征在于，所述第一镜像比小于所述第二镜像比。5.根据权利要求1所述的供电设备，其特征在于，所述模式控制电路还根据使能信号以及第一电压信号产生开关控制信号。6.根据权利要求5所述的供电设备，其特征在于，所述供电设备刚上电时，使能信号从无效电平跳变到有效电平，模式控制信号为无效电平，所述供电设备处于正常工作模式。7.根据权利要求5所述的供电设备，其特征在于，所述开关控制信号包括第一开关控制信号和第二开关控制信号，当所述使能信号为有效电平时，所述第一开关控制信号为有效电平；当所述使能信号为无效电平时，所述第一开关控制信号和所述第二开关控制信号为无效电平。8.根据权利要求7所述的供电设备，其特征在于，当所述使能信号和所述模式控制信号均为有效电平时，所述第二开关控制信号为无效电平，当所述使能信号为有效电平以及所述模式信号为无效电平时，所述第二开关控制信号为有效电平。9.根据权利要求8所述的供电设备，其特征在于，所述镜像电路包括第一开关阵列、第二开关阵列和第三晶体管，所述第一开关阵列包括N个第一晶体管，所述N个第一晶体管并联连接在供电端口和接地端之间，所述N个第一晶体管的控制端均接收第一开关控制信号；所述第二开关阵列包括M个第一晶体管，所述M个第二晶体管并联连接在供电端口和接地端之间，所述M个第二晶体管的控制端均接收第二开关控制信号；第三晶体管连接在所述采样转换电路和接地端之间，用于输出采样电流；所述第三晶体管的控制端接收第一开关控制信号。10.根据权利要求9所述的供电设备，其特征在于，所述采样转换电路包括：电流调整模块，用于根据所述采样电流以及电源电压输出调整后的采样电流；电流电压转换模块，用于将调整后的采样电流转换成模拟采样电压，并将所述模拟采样电压转换成数字采样电压。
11.根据权利要求10所述的供电设备，其特征在于，所述电流调整模块包括第一运算放大器、第四晶体管、第一电阻、第二电阻、第二运算放大器以及第五晶体管；其中，所述第一运算放大器的第一输入端接收端口电流，第二输入端接收采样电流，输出端与第四晶体管的控制端连接；第一电阻和第四晶体管连接在电源电压和第一运算放大器的第二输入端之间；第二电阻和第五晶体管串联连接在电源电压和电流电压转换模块之间；第二运算放大器的第一输入端与第一电阻和第四晶体管之间的第一节点连接，第二输入端与第二电阻、第五晶体管之间的第二节点连接，输出端与第五晶体管的控制端连接；第五晶体管与电流电压转换模块之间的节点输出调整后的采样电流。12.根据权利要求11所述的供电设备，其特征在于，所述电流电压转换模块包括第三电阻、第三运算放大器以及模数转换器，其中，第三电阻连接在所述电流调整模块和接地端之间；第五晶体管和第三电阻之间的第三节点输出模拟采样电压；第三运算放大器的第一输入端与第五晶体管和第三电阻之间的第三节点连接，第二输入端与输出端连接，输出端输出模拟采样电压；模数转换器将模拟采样电压转换成数字采样电压，并将所述数字采样电压作为采样电压输出至所述模式控制电路。13.根据权利要求7所述的供电设备，其特征在于，所述MPS控制电路包括第一控制单元和第二控制单元，其中，所述第一控制单元用于根据所述模式控制信号、使能信号以及第一电压信号产生第一开关控制信号；所述第二控制单元，用于根据所述模式控制信号、使能信号以及第一电压信号产生第二开关控制信号。14.根据权利要求13所述的供电设备，其特征在于，所述第一控制单元包括第一反相器、第一传输门、第一与门、第一或非门以及第六晶体管；其中，第一反相器的输入端接收使能信号；所述第一传输门包括输入端、输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴建兴，
申请(专利权)人：上海超丰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：