电源、负载和用于提供和接收电力的方法与流程

[0001]
本发明总体上涉及通信网络技术领域，特别是涉及从电源到负载的配电。


背景技术：

[0002]
在电信配电领域以及通常的电力系统中，功率需求不断增加。分配更多能量的一种方式是增加电压。形式上，48伏是在诸如通信网络之类的各种领域中常用的安全超低电压。
[0003]
当使用最高为400伏的较高直流电压时，在etsi en 302 099v2.1.13中定义了某些安全规则，以确保只有当电源与合适类型的负载相连时，才接通电源并且向该负载提供电压。要严格避免用危险电压，即高于60伏的直流电压，为开路电缆和其它连接装置供电。


技术实现要素：

[0004]
传统解决方案的问题之一是负载没有电力，因此无法通过通信检查电力连接和负载本身。
[0005]
认识到上述缺点和问题，本发明旨在改进现有技术。特别地，本发明的目的是提供电源，负载和用于提供和接收电力的方法。
[0006]
此目的通过独立权利要求的特征实现。通过从属权利要求、说明书和图式可以明白本发明其它实施例。
[0007]
根据第一方面，本发明涉及一种电源。所述电源包括用于负载的输出端。所述电源用于在所述输出端处提供第一电压。所述电源用于在所述输出端处检测反馈。所述电源还用于基于所述检测到的反馈以在所述输出端处提供第二电压。
[0008]
由此，只有在检测到合适的负载时才提供高的第二电压，其优点为例如当人们处理未连接的电缆时，保护其免受电击。
[0009]
根据第一方面的实施方式，所述检测到的反馈是提供所述第一电压时测量到的电流。
[0010]
由此，进一步限定所述反馈，其优点为配电和负载类型可以通过使用低电压来验证而无需使用额外接口。
[0011]
根据第一方面的实施方式，所述电源用于通过确定所述测量到的电流的模式检测所述反馈。
[0012]
由此，所述负载类型基于特定的电流模式来确定，其优点为支持不同的负载类型。
[0013]
根据第一方面的实施方式，所述模式由频率、占空比和数字位模式中的一个或多个定义。
[0014]
由此，更详细地定义了所述电流模式，其优点为有不同的可用选项来识别负载的类型。
[0015]
根据第一方面的实施方式，所述电源还包括输入端，其用于接收输入电压；和电压变换器模块，其用于基于所述输入电压生成所述第一电压。所述电源还包括开关，所述开关
连接在所述输入端与所述输出端之间。其中所述电源用于：在第一位置处操作所述开关以在所述输出端处提供所述第一电压以及在第二位置操作开关以在所述输出端处提供所述第二电压。
[0016]
由此，更详细地描述所述第一电压和所述第二电压的产生，其优点为通过简单的装置来提供所述第二电压。
[0017]
根据第一方面的实施方式，所述电压变换器模块具有输出端，并且其中所述电压变换器模块的所述输出端经由反向功率保护模块耦合到所述电源的所述输出端。
[0018]
由此，避免电流从所述输出端流到所述电压变换器模块，其优点为保护所述电压变换器免受反向电流。
[0019]
根据第一方面的实施方式，所述电源用于提供所述第二电压时，停用所述电压变换器模块。
[0020]
由此，更详细地定义了所述电压变换器模块的功能，其优点为在提供第二电压时省电。
[0021]
根据第一方面的实施方式，所述电源还包括过电流保护模块，所述过电流保护模块用于向所述第一电压提供电流限制。
[0022]
由此，输出功率被限制，其优点为避免短路成为致命故障。
[0023]
根据第一方面的实施方式，所述第一电压小于所述第二电压。特别地，所述第一电压为低于60伏的直流电压，所述第二电压是危险电压。
[0024]
由此，更详细地指定所述电压。高于所述第一电压的所述第二电压的优点为可以分配较高电力。
[0025]
根据第一方面的实施方式，所述第一电压是安全超低电压(secure extra low voltage，selv)。
[0026]
由此，更详细地指定所述电压，其优点为提供第一电压时，有免受电击的保护。
[0027]
根据第二方面，本发明涉及一种用于提供电力的方法。所述方法包括在输出端处向负载提供第一电压。所述方法包括在所述输出端处检测反馈。所述方法包括基于所述检测到的反馈在所述输出端处提供第二电压。
[0028]
由此，只有在检测到合适的负载时才提供高的第二电压，其优点为当人们例如处理未连接的电缆时，保护其免受电击。
[0029]
根据第二方面的实施方式，所述方法包括在提供所述第一电压时通过测量电流来检测所述反馈。
[0030]
由此，进一步限定所述反馈，其优点为配电和负载类型可以通过使用低电压来验证而无需使用额外接口。
[0031]
根据第二方面的实施方式，所述方法包括通过确定所述测量到的电流的模式来检测所述反馈。
[0032]
由此，所述负载类型基于特定的电流模式来确定，其优点为支持不同的负载类型。
[0033]
根据第二方面的实施方式，所述模式由频率、占空比和数字位模式中的一个或多个定义。
[0034]
由此，更详细地定义了所述电流模式，其优点为有不同的可用选项来识别负载的类型。
[0035]
根据第二方面的实施方式，所述方法还包括接收输入电压并基于所述接收到的输入电压生成所述第一电压。所述方法还包括在所述输出端处切换所述第一电压或所述第二电压。
[0036]
由此，更详细地描述所述第一电压和所述第二电压的产生，其优点为通过简单的装置来提供所述第二电压。
[0037]
根据第二方面的实施方式，所述第一电压经由反向功率保护模块耦合到所述输出端。
[0038]
由此，避免电流从所述输出端流到所述电压变换器模块，变换器其优点为保护所述电压变换器免受反向电流。变换器
[0039]
根据第二方面的实施方式，所述方法包括：提供所述第二电压时，停止产生所述第一电压。
[0040]
由此，更详细地定义了所述电压变换器模块的功能，其优点为在提供第二电压时省电。变换器
[0041]
根据第二方面的实施方式，所述方法还包括向所述第一电压提供电流限制。
[0042]
由此，输出功率被限制，其优点为避免短路成为致命故障。
[0043]
根据第二方面的实施方式，所述第一电压小于所述第二电压。特别地，所述第一电压为低于60伏的直流电压，所述第二电压是危险电压。
[0044]
由此，更详细地指定所述电压。高于所述第一电压的所述第二电压的优点为可以分配较高电力。
[0045]
根据第一方面的实施方式，所述第一电压是安全超低电压(secure extra low voltage，selv)。
[0046]
由此，更详细地指定所述电压，其优点为提供第一电压时，有免受电击的保护。
[0047]
根据第三方面，本发明涉及一种包括输入端和电子电路的负载。所述电子电路用于在所述输入端处确定电压并且基于所述确定的电压来设置所述负载的电流消耗。根据与所述负载的类型相关联的电流模式来设置所述负载的所述电流消耗。
[0048]
由此，所述负载根据所述输入电压识别其类型，其优点为无需使用额外的通信接口来识别所述负载类型。
[0049]
根据第三方面的实施方式，所述电子电路用于：如果所述确定的电压在限定的范围内，则设置所述负载的所述电流消耗。
[0050]
由此，所述负载通过设置所述电流消耗来识别其类型，其优点为使用离散电流设置来识别负载类型。
[0051]
根据第三方面的实施方式，所述电流模式由频率、占空比或数字位模式中的一个或多个定义。
[0052]
由此，更详细地定义了所述电流模式，其优点为有不同的可用选项来识别负载。
[0053]
根据第四方面，本发明涉及一种用于在负载处接收功率的方法。所述方法包括确定输入电压，并且基于所述确定，根据与所述负载的类型相关联的电流模式来设置所述负载的电流消耗。
[0054]
由此，所述负载根据所述输入电压传递其类型，其优点为无需使用额外的通信接口来识别所述负载类型。
[0055]
根据第四方面的实施方式，所述方法包括：如果所述确定的电压在限定的范围内，则设置所述负载的所述电流消耗。
[0056]
由此，所述负载通过设置所述电流消耗来传递其类型，其优点为使用离散电流设置来识别所述负载类型。
[0057]
根据第四方面的实施方式，所述电流模式由频率、占空比或数字位模式中的一个或多个定义。
[0058]
由此，更详细地定义了所述电流模式，其优点为有不同的可用选项来识别负载。
[0059]
根据第五方面，本发明涉及一种具有程序代码的计算机程序。当所述计算机程序在计算设备上运行时，所述程序代码用于执行根据第二或第四方面或根据第二或第四方面中任一实施方式的方法。
[0060]
由此，所述方法可以自动且重复执行。有利的是，可以在根据第二方面在所述电源处或者根据第四方面在所述负载处分别执行所述计算机程序。
[0061]
更具体地，应当注意，上述装置，即电源和负载，可以各自被实施为或包括离散硬件电路(例如，具有离散硬件组件、集成芯片或芯片模块的布置)，或由存储在存储器中的软件程序或程序控制的信号处理设备或芯片，其被写入计算机可读介质上或从诸如因特网的网络下载。
[0062]
还应该理解，本发明的优选实施例也可以是从属权利要求或以上实施例与相应独立权利要求的任何组合。
[0063]
本发明的这些以及其它方面是显而易见的且参考下文中所描述的这些实施例阐明本发明的这些以及其它方面。
附图说明
[0064]
本发明的上述方面和实施形式将在以下关于附图的对具体实施例的描述中得到说明，其中
[0065]
图1示出了根据本发明实施例的电源的方框图；
[0066]
图2示出了根据本发明实施例的负载的方框图；
[0067]
图3示出了根据本发明实施例的电源的选定模块的电路图；和
[0068]
图4示出了根据本发明实施例的负载的选定模块的电路图。
具体实施方式
[0069]
图1示出了根据本发明实施例的电源100的方框图。
[0070]
电源100包括用于负载120的输出端110。电源100用于在输出端110处提供第一电压。电源100用于在输出端110处检测反馈以及基于检测到的反馈在输出端110处提供第二电压。当在输出处提供第一输出电压时，可以在输出处检测反馈。例如，检测反馈可以是检测电流。
[0071]
负载120可以经由配电线路连接到电源100。负载可以是接入网络中的电信设备，例如接入网络单元、光网络单元或远程dsl单元，或者电信中心或端局和客户驻地之间的任何种类的接入电信设备(即网络终端、接入网关等)。特别地，负载可以是无线接入网中的设备。负载可以定位于光纤到楼场景、定位于光纤到机柜或定位于光纤到路边场景机柜或地
下室或人孔中。其它类型的负载也覆盖在本发明中。
[0072]
第一电压可以是低于60伏的直流电压。在一个实施例中，第一电压可以是安全超低电压。使用低于60伏的直流电压具有这样的优点，即工作在输电线路电缆上或负载上的人没有电击的风险。这可以包括安装负载，将负载连接到电力传输线，将负载与其它线路断开等。第一电压的具体示例是12伏直流电压和48伏直流电压。
[0073]
电源100可以包括直流/直流变换器模块150、过电流保护模块170、电压/电流测量模块180和用于产生第一电压的反向电源保护模块190，如下文更详细地描述。
[0074]
直流/直流变换器模块150包括输入端和输出端。直流/直流变换器模块150转换在直流/直流变换器模块150的输入端处接收到的电压，并在直流/直流变换器模块150的输出端处提供对应于第一电压的电压。直流/直流变换器模块150可以包括任何类型的交换电压变换器。在一个实施例中，直流/直流变换器模块150的输入端可以直接耦合到电源100的输入端140。在另一实施例中，可存在将电源100的输入电压转换成一个或多个中间电压的一个或多个额外电压变换器模块。直流/直流变换器模块150可将中间电压中的其中一个转换成对应于第一电压的电压。在一个实施例中，该一个或多个中间电压可用于为电源100中的其它电路，例如微控制器模块130，供电。
[0075]
直流/直流变换器模块150可具有启用/禁用直流/直流变换器模块150的控制输入。在一个实施例中，当直流/直流变换器模块150的控制输入处的电压低于预定阈值时，启用直流/直流变换器模块150。否则，禁用直流/直流变换器变换器模块150。在另一实施例中，当直流/直流变换器模块150的控制输入处的电压高于预定阈值时，启用直流/直流变换器模块150。否则，禁用直流/直流变换器变换器模块150。直流/直流变换器模块150的控制输入可以耦合到微控制器模块130。这允许微控制器模块或微控制器130控制直流/直流变换器模块150。
[0076]
过电流保护模块170包括耦合到直流/直流变换器模块150的输出端的输入端和输出端。如果流经过电流保护模块170的输出端的电流大于预定阈值，则过电流保护模块170限制电流。因此，当电源100在输出端110处向负载120提供第一电压时，过电流保护模块170限制电源100的输出功率。
[0077]
电流测量模块180包括耦合到过电流保护模块170的输出端的输入端和输出端。电流测量模块180测量电流测量模块180的输出端处的电流，并将所测量到的电流提供给微控制器模块130。电流测量模块180可以以一定速率，也称为采样速率，提供所测量到的电流。在一个实施例中，电流测量模块180可以是在电流测量模块180的输出端处提供电流和电压的电压/电流测量模块。
[0078]
反向功率保护模块190包括耦合到电压/电流测量模块180的输出端的输入端和耦合到电源100的输出端110的输出端。反向功率保护模块190允许电流从反向功率保护模块190的输入端流向反向功率保护模块190的输出端。反向功率保护模块190防止电流从反向功率保护模块190的输出端流向反向功率保护模块190的输入端。反向功率保护模块190可以是二极管。
[0079]
电源100还包括耦合在电源100的输入端140和输出端110之间的开关模块160。开关模块由微控制器模块130控制。
[0080]
电源100包括用于接收输入电压的输入端140。输入电压高于第一电压。在一个实
施例中，输入电压可以是220伏的直流电压、240伏的直流电压或400伏的直流电压。在一个实施例中，输入端可以是交流电(alternating current，ac)。
[0081]
微控制器模块130控制电源100的操作，如下所述。
[0082]
在电源100的第一操作状态中，微控制器模块130通过控制启用直流/直流变换器模块150和通过控制切断开关模块160而使电源100提供第一电压。因此，电源100在输出端110处提供低于或等于60伏的电压。在第一操作状态中，微控制器模块130在输出端110处检测反馈。反馈可以是电压或电流。在一个实施例中，微控制器模块130通过监测由电压/电流测量模块180测量的电压和电流来检测反馈。基于测量到的电压和电流，微控制器模块130确定负载是否连接到电源100的输出端110。如果存在连接的负载，则微控制器模块130确定连接的负载的类型。如果微控制器模块130确定该负载是适当类型的负载，则微控制器模块130切换到第二操作状态，在此状态下，在输出端处提供第二电压。在第二操作状态中，微控制器模块130通过控制闭合开关160来使电源100提供第二电压。第二电压对应于电源100的输入端140处的电压，该电压是高于60伏的直流电压的电压，并且对于接触负载或配电线路的带电部分的人可能是危险的。因此，只有电力传输线和负载的类型已经经过电源100验证时，才提供第二电压，其优点为例如当人们处理未连接的电缆时或安装负载时，保护其免受电击。
[0083]
在一个实施例中，当微控制器模块130处于第二操作状态且电源在输出端110处提供第二电压时，微控制器模块130可禁用直流/直流变换器模块150，其优点为在提供第二电压时省电。
[0084]
微控制器模块130通过确定测量到的电流的模式来确定负载是适当类型的。该模式可以是电流变化的预定频率、占空比或数字位模式。在一个实施例中，测量到的电流可以包括恒定或缓慢变化的部分和快速变化的部分。电流的恒定或缓慢变化部分可以由负载的电路的电流消耗引起。快速变化部分可以由负载产生，使得负载的类型可以由电源100确定。快速变化部分可以包括以预定量临时改变电流。
[0085]
在一个实施例中，微控制器模块130通过从测量到的电流中滤出快速变化部分并将所过滤的信号与阈值进行比较来确定负载的类型。微控制器模块130可以通过确定结果信号的频率、占空比或比特模式中的一个或多个来确定负载的类型。使用用于识别负载类型的电流具有不需要额外的通信接口来用于此目的的优点。此外，通过使用不同的频率和/或占空比，可以识别各种不同的类型。
[0086]
在一个实施例中，处于第一操作状态的微控制器模块130可基于测量到的电压和电流来确定电源100的输出端110短路。在这种情况下，微控制器模块130可以控制在某段时间内禁用直流/直流变换器模块150。因此，然后没有输出电压是由电源100提供的。微控制器模块130可以控制在时间段期满之后启用直流/直流变换器模块150，以检查短路是否仍然存在。
[0087]
必须理解，确定负载类型可以由微控制器模块130通过硬件、软件或两者的混合来执行。
[0088]
图2示出了更详细地描述负载120的方框图200。负载120包括输入端210和电子电路230。电子电路230用于在输入端210处确定电压并且基于所确定的电压来设置负载120的电流消耗。根据与负载的类型相关联的电流模式来设置负载的电流消耗。
[0089]
负载120的输入端210可以经由电力传输线连接到电源100。负载120包括与负载120的功能相对应的负载电路220。电子电路230可以是向电源100提供负载类型识别的负载类型识别模块230。
[0090]
在一个实施例中，负载类型识别模块230包括电压范围检测模块240，其用于在输入端210处确定电压。电压范围检测模块240具有耦合到负载120的输入端210的输入端。当电压范围检测模块240确定负载120的输入电压在预定范围内时，电压范围检测模块240启用模块250。在一个实施例中，当电源100提供第一电压时，电压范围检测模块240启用模块250，而当电源100提供第二电压时，该电压范围检测模块240禁用模块250。
[0091]
在一个实施例中，模块250可以是模式发生器，其接通和断开装入模块260。当接通装入模块260时，设置第一电流。当断开装入模块260时，第二电流被设置为低于第一电流。由此，负载120的电流消耗根据由模式发生器提供的模式而变化。该模式可以是频率或占空比。在另一实施例中，模块250可以是位模式发生器，其提供用于接通和断开装入模块260的预定数字信号。因此，负载120的电流消耗根据比特模式发生器提供的模式而改变。该模式识别负载的类型。对于多种类型的负载可以有多种模式，由此一种模式与一种类型的负载相关联。在一个实施例中，负载模块260包括电阻器。在一个实施例中，电路250包括微控制器。
[0092]
在本发明的一个实施例中，负载120可以包括电源100。这允许以菊花链的方式连接多个负载120，这些负载根据如上所述的电源100的功能被一个接一个地启用。
[0093]
图3示出了电路300，其为过电流保护模块170、电压/电流测量模块180和反向功率保护模块190的实施例。
[0094]
电路300在输入端310处接收+12的直流输入电压。过电流保护模块170实施为晶体管q111和q112，分流电阻器r154和电阻器r155。在一个实施例中，q111是pnp晶体管。q111的发射极经由电阻器r154耦合到输入310。q111的集电极耦合到输出320。电阻器r155向q111提供使q111导通的基极-发射极电压。分流电阻器r154上的电压降与流经分流电阻器r154的电流成比例。如果电压降增加，晶体管q112开始导通并限制q111的基极-发射极电压，使得输出320处的电流减小。通过在输入selv_en处施加逻辑高，可以迫使q111闭合(即，q111正在导通)。这使得晶体管q113导通并经由电阻器156增加q111的基极-发射极电压。
[0095]
电压/电流测量模块180被实施为电阻器r150至r153，r158和r159电容器137至139以及运算放大器u107。电阻器r158和r159在输出selv_chk处提供输出电压的分割部分。电容器c139连同电阻器r158和r159一起充当低通滤波器。u107放大分流电阻器r154上的电压降，并提供与通过分流电阻器r154的电流成比例的信号selv_sen。
[0096]
反向功率保护模块190实施为二极管d115。
[0097]
图4示出了负载120的负载类型识别模块230的实施例400。负载类型识别模块230提供实施为r901至r909的电压范围检测模块240、晶体管q901、q902和齐纳二极管d902。电压范围检测模块240的较低电压实施为电阻器r906至r909、二极管902和q902的阈值电压。如果输入电压足够高以使得齐纳二极管902上的电压降高于q902的栅极-源极阈值电压，则q902启用模块250，其实施为稳定的多振动器u901。电压范围检测模块240的上部电压由电阻器r901至r904和r905定义，电阻器r901至r904和r905形成用于向npn晶体管q901提供基极-发射极电压的分压器。如果基极-发射极电压在0.6伏到0.7伏的范围内，则晶体管q901
开始导通并降低晶体管q902的栅极到源极电压。这使得晶体管q902禁用模块250，即稳定的多振动器u901。
[0098]
在图4的实施例中，识别负载类型的模式是由模式发生器u901产生的信号的频率和占空比。频率和占空比由r910、r911和c903定义。负载模块260由电阻器r912实施。
[0099]
虽然已经在图式和上述说明中详细展示并描述了本发明内容，但是这类展示和描述应该视为说明性或例示性而不是限制性的。本发明不限于所公开实施例。通过阅读本公开，对所属领域的技术人员来说，其它修改将显而易见。这些修改可以涉及其它特征，这些特征在本领域中已经是已知的，并且可以代替或附加于在此已经描述的特征来使用。
[0100]
已经结合本文中的各种实施例描述了本发明。然而，所揭示的实施例的其它变化形式可由所属领域的技术人员从图式、揭示内容和所附权利要求书的研究中通过实践所要求的发明而理解并实现。在权利要求书中，词“包括”并不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一个”并不排除多个。单个处理器或其它单元可满足权利要求书中所叙述的若干项目的功能。在彼此不同的附属权利要求项中叙述某些措施的这一单纯事实并不指示不能使用这些措施的组合来获得优势。计算机程序可以存储/分布在合适的媒体上，例如与其它硬件一起或者作为其它硬件的部分供应的光学存储媒体或固态媒体，还可以以其它形式例如通过因特网或者其它有线或无线电信系统分布。
[0101]
尽管已经参考本发明的特定特征和实施例描述了本发明，但是明显在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以制定本发明的各种修改和组合。因此，说明书和附图应被视为由所附权利要求书界定的本发明的说明，并且预期涵盖落于本发明的范围内的任何和所有修改、变体、组合或等效物。