一种以太网供电异常的检测方法与流程

[0001]
本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种以太网供电异常的检测方法。


背景技术：

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在以太网供电(poe power over ethernet)系统中，有两个重要的组成部分。提供电力的叫做供电设备(pse，power sourcing equipment)，而应用供电设备提供的电源的设备叫做受电设备(pd，powered device)。pse负责将电源注入以太网线，并实施功率的规划和管理。
[0003]
目前，市面上的以太网供电(pse)设备越来越多，其应用场景也更加复杂，pse设备在使用过程中，室外感应雷击，室内静电等状况时有发生，这对以太网供电端口会产生损伤。pse设备内置有pse芯片(一分多路电源控制器)，通过pse芯片给pd设备供电，并监测和控制pd设备的接入状态以及功率等。当pse设备内部短路时(通常是pse芯片控制的mos开关管失效短路)，pse芯片无法正常监控供电功率和状态，同时还会因内部短路、负载过大等原因致温度过高导致系统工作异常，长时间运行甚至会产生起火冒烟的情况。上述状况下，pse芯片现有的功率检测和监控功能很难起到作用，因此需要提供一种解决方案，以应对上述状况。


技术实现要素：

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本发明需要解决的技术问题是提供一种pse设备因内部短路造成供电异常时的检测方法，并及时发送报警信号，防止伤害发生。
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为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：
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一种以太网供电异常的检测方法如下：pse设备将供电电源线上的输出功率w_line与pse设备的负载总功率w_pse进行比较，如果负载总功率w_pse小于供电电源线上的输出功率w_line，则判断pse设备供电异常。
[0007]
其中所述负载总功率w_pse为pse设备所连接pd设备的功率之和，即w_pse＝w_pd1+w_pd2+
……
+w_pdn，pse设备通过其内置pse芯片实现pd设备功率检测功能。
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更具体的，pse设备利用其自身的mcu通过i2c总线读取pse芯片检测到的pd设备功率并计算pse负载总功率w_pse，mcu通过内置adc电路测算供电电源线上的输出功率w_line并与负载总功率w_pse进行比较。当pse设备供电异常时，mcu输出告警信号。
[0009]
更进一步的，当mcu通过内置adc电路测算供电电源线上的输出功率w_line时，需要测量电源线上的实时电压和电流，测量电源线上的实时电压的电路为电压检测电路，测量电源线上的实时电流的电路为电流检测电路。
[0010]
优选的，所述电压检测电路包括电阻r1-r8以及电容c1、c2,其中电阻r1-r7依次串联连接后接于电源正和地之间，电阻r7一端接地，电阻r7另一端与电阻r6连接，其连接节点连接mcu，电容c1并接在电阻r7两端，电阻r8一端接地，另一端连接mcu，电容c2并接在电阻r8两端，电阻r7、r8为电压采样电阻，电容c1、c2为滤波电容。
[0011]
优选的，所述电流检测电路包括电阻rm1、r9、r10，电容c3、c4,其中电阻rm1为电流采样电阻，电容c3、c4为滤波电容，电阻r9一端连接电阻rm1一端，电阻r9另一端连接mcu并经电容c3接地，电阻r10一端连接电阻rm1另一端，电阻r10另一端连接mcu并经电容c4接地。所述电阻rm1为250微欧姆的锰铜片电阻。
[0012]
优选的，mcu输出的告警信号输出至告警电路，所述告警电路为发光指示电路、声音警示电路、告警信号远传电路的一种或上述电路的任意组合。所述发光指示电路包括发光管led1和电阻r11,发光管led1负极接mcu告警信号输出管脚，发光管led1正极经电阻r11接电源vcc。
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采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
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本发明利用pse设备自身pse芯片的功率监测功能实现对pd设备功率的监测，通过增加外部测量电路实现对pse设备供电电源线上的输出功率的监测，利用pse设备自身的mcu对pd设备总功率以及输出功率实时进行比较，从而监测pse设备供电异常情况，并对异常情况进行告警，可以防止pse设备因内部供电短路造成的高温、起火冒烟等失控情况，减少损失。
附图说明
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图1是本发明pse设备供电功率上报和汇总示意图；
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图2是本发明pse设备监测供电电源线输出功率以及供电异常判断流程图；
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图3是本发明供电电源线电压检测电路原理图；
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图4是本发明供电电源线电流检测电路原理图；
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图5是本发明mcu电路以及告警电路原理图。
具体实施方式
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下面结合附图对发明做进一步详细描述：
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本发明提出了一种以太网供电异常的检测方法,具体的检测方法如下：pse设备利用其自身的mcu通过i2c总线读取pse芯片检测到的pd设备功率并计算pse负载总功率w_pse，mcu通过内置adc电路测算供电电源线上的输出功率w_line，将供电电源线上的输出功率w_line并与负载总功率w_pse进行比较；如果负载总功率w_pse等于供电电源线上的输出功率w_line，则判断pse设备供电正常，mcu继续监控，如果负载总功率w_pse小于供电电源线上的输出功率w_line，则pse设备某供电端口有供电，但pse芯片没有检测到(这一路电源的mos开关管已经损坏了，不受控)，也没有向mcu汇报，说明pse设备某端口供电不受控，则判断pse设备供电异常；当pse设备供电异常时，mcu输出告警信号，具体的判断流程参见图2。pse设备供电功率上报(mcu读取)和汇总如图1所示，其中所述负载总功率w_pse为pse设备所连接pd设备(1至n个，根据实际情况确定)的功率之和，即w_pse＝w_pd1+w_pd2+
……
+w_pdn，pse设备通过其内置pse芯片实现pd设备功率检测功能。pse芯片为专用于pse设备的一种多路电源控制器，常用的有四路和八路等，以以太网交换机(pse)为例，其输出端口较多，根据实际需要，要配置多个pse芯片，此时w_pse为多个pse芯片所连接的全部pd设备的总功率。
[0022]
本发明的上述方法中需要pse设备测算供电电源线上的输出功率w_line，当pse设
备的mcu通过其内置的adc电路(也可以采用外置adc电路)测算供电电源线上的输出功率w_line时，需要测量电源线上的实时电压和电流，并计算出实时输出功率w_line，测量电源线上的实时电压的电路为电压检测电路，测量电源线上的实时电流的电路为电流检测电路。
[0023]
如图3所示，所述电压检测电路包括电阻r1-r8以及电容c1、c2,其中电阻r1-r7依次串联连接后接于电源正和地之间，电阻r7一端接地，电阻r7另一端与电阻r6连接，其连接节点连接mcu，电容c1并接在电阻r7两端，电阻r8一端接地，另一端连接mcu，电容c2并接在电阻r8两端，电阻r7、r8为电压采样电阻，电容c1、c2为滤波电容。本发明的电压检测电路通过7颗分压电阻取得电压小信号，电阻r1-r6实现逐级降压，用于防止输入电压过冲对后端采样电阻的影响，选用0805封装。
[0024]
如图4所示，所述电流检测电路包括电阻rm1、r9、r10，电容c3、c4,其中电阻rm1为电流采样电阻，电容c3、c4为滤波电容，电阻r9一端连接电阻rm1一端，电阻r9另一端连接mcu并经电容c3接地，电阻r10一端连接电阻rm1另一端，电阻r10另一端连接mcu并经电容c4接地。所述电阻rm1为250微欧姆的锰铜片电阻，其电阻率随温度变化几乎不变，具有良好的采样精度，且价格便宜；本发明电路元器件成本低廉，容易实现，稳定可靠。
[0025]
本发明中mcu输出告警信号至告警电路，所述告警电路为发光指示电路、声音警示电路、告警信号远传电路的一种或上述电路的任意组合。如图5所示，所述发光指示电路包括发光管led1和电阻r11,发光管led1负极接mcu告警信号输出管脚，发光管led1正极经电阻r11接电源vcc。mcu通过i2c总线连接pse芯片，读取每个端口的供电功率，mcu的10、11脚连接电流检测电路的v1p、v1n，通过电流检测电路测量供电电源线上的电流i；8、9脚连接电压检测电路的v2p、v2n，通过电压检测电路测量供电电源线上的电压u；并计算供电电源线上的输出功率w_line＝u*i。