专利名称：远程供电系统、远端电源在位检测方法以及远程供电方法
技术领域：
本发明涉及一种远程供电技术，特别涉及一种远程供电系统及其供电方法。
背景技术：
随着通信服务需求的不断增长，在利用现有已经铺设的用户线网络的基础上，运营商不断拓展其新的业务到最终的用户，或者铺设新用户网络，提供新业务。一种比较通用的做法是将宽带和窄带产品更加移向用户，利用若干对双绞线、或者同轴电缆作为上行通道，而在用户侧可以分出更多的用户和业务。然而，在将设备转移到用户侧时，由于用户环境复杂并且多数情况不方便提供电源，因而供电成为不易解决的实际问题。
在这种情况下，运营商采用通过用户线由局端提供电源的方法(Linepowering)作为其扩展业务和用户的重要技术支撑方案。图1所示的是一种采用这种方法的典型的远程供电系统的工作原理。该远程供电系统包括局端设备和远端设备，局端设备中的供电模块通过用户线，如多对双绞线或者同轴电缆为远端设备中的受电设备提供远供高压。
图2为上述远程供电系统的一种具体电路示意图。如图2所示，局端电源中的电压变换单元，包括但不限于变压器、二极管和MOS管，对输入的48V直流电压进行升压，将升压后的直流高压通过一对或者若干对用户线向远端受电设备供电。在远端设备中，电压变换单元对通过用户线输入的直流高压进行降压，将降压产生的直流低压作为远端通信设备(图未示)的电源。这里，通信设备可以是xDSL设备等。
上述的远程供电系统的缺陷为由于局端的电压变换单元升压后产生的一般都是高于60V的危险电压，通过原有的低压通信网络传送给远端。由于不能判断远端是否可靠连接(后面统一称为在位)，因而在远端未可靠连接即输出高电压时，如果维护和使用人员接触线头，将增加触电的概率。
为了克服上述问题，提出了图3所示的另一种远程供电系统。在图3所示的远程供电系统中，包括局端电源、远端电源以及至少4对用户线。其中，局端电源和远端电源之间可以通过通信信道A1、A2、B1以及B2进行通信，而局端电源和远端电源的信号处理分别由局端电源和远端电源内部的控制电路和电源变换电路实现。另外，通信通道A1、A2、B1以及B2同时也承载远供电源的传输。
上述通信的目的在于为局端和远端建立电源监控，具体过程如下首先，局端电源控制电源变换电路，输出通常低于60V的直流低压，作为远端的控制电路工作所需的电源；局端和远端依据预定的协议(可以是通用协议如ADSL协议或自己定义的某种协议)建立通信后，对远端是否在位进行判断；在远端在位的情况下，局端的控制电路控制局端的电源变换电路输出高电压，提供远端电源供电能量。
上述方案可以使通信信号和电源相互不干扰地共享通道，实现了信号和电源的耦合。通过在向远端提供直流高压之前进行远端的在位判断，可以有效避免维护和使用人员接触线头触电的情况发生。
然而，该方案存在以下缺点1.为了实现局端和远端通信，必须设计相应通信电路和预定的通信协议，这样，无论从硬件还是软件角度讲，都将大大提高设计复杂度；2.进一步，由于设计复杂度较高，在软件和硬件的任意一个环节出现问题时都可能出现通信的异常，可能导致远端不能启机，从业务保证角度讲，可靠性有所降低。
发明内容
本发明目的在于，提供一种远程供电系统。
本发明的另一目的在于，提供一种远端电源在位检测方法。
本发明的又一目的在于，提供一种远程供电方法。
本发明的远程供电系统，包括局端电源、远端电源以及连接局端电源与远端电源的用户线，远端电源具有特征电容，局端电源具有计时控制电路以及比较电路。其中，比较电路，用户线以及特征电容构成电阻-电容充放电回路；计时控制电路根据比较电路的输出电平，控制充放电回路的充放电，并根据充放电回路的放电时间判断远端电源是否在位。
在上述远程供电系统中，比较电路包括分压电阻，基准电源，以及以分压电阻的端电压和基准电源电压作为输入的比较器，比较器的比较结果输出到计时控制电路。
另外，在上述远程供电系统中，远端电源中进一步包括隔离电路，其跨接在特征电容两端，用于隔离特征电容与远端电源中其他用于储能和/或滤波电容。所述隔离电路可以为二极管电路或者整流桥。
在上述远程供电系统中，特征电容也可以为远端电源中其他用于储能和/或滤波电容。并且，当远端电源进一步包括信号变压器时，特征电容设置在信号变压器的中心抽头处。
本发明的远端电源在位检测方法，利用上述的远程供电系统检测远端电源是否在位，该方法包括以下步骤步骤100，将测试低压输入到比较电路，同时通过用户线提供给特征电容，对比较电路，用户线以及特征电容构成电阻-电容充放电回路充电；步骤110，在比较电路的输出电平为第一电平时，在计时控制电路控制下中断测试低压，并启动计时，同时充放电回路放电；步骤120，在比较电路的输出电平为第二电平时，计时控制电路停止计时，并根据放电时间判断远端电源是否在位。
本发明的远程供电方法，利用上述远程供电系统检测远端电源是否在位，该方法包括以下步骤步骤100，将测试低压输入到比较电路，同时通过用户线提供给特征电容，对比较电路，用户线以及特征电容构成电阻-电容充放电回路充电；步骤110，在比较电路的输出电平为第一电平时，在计时控制电路控制下中断测试低压，并启动计时，同时充放电回路放电；步骤120，在比较电路的输出电平为第二电平时，计时控制电路停止计时，并根据放电时间判断远端电源是否在位；步骤130，在远端电源在位时，将远供高压通过用户线提供给远端电源。
与现有技术相比，本发明的有益效果是
1.在低压测试过程中，利用电阻-电容充放电原理对远端电源是否在位进行测试，其实现简单，成本低，并且可靠性高；2.由于在低压测试过程中对远端电源是否在位进行了测试，在远端可靠连接的情况下才输出远供电压，从而，可以有效避免发生触电的情况，保障了使用和维护人员的安全。
图1为一种现有的远程供电系统的工作原理图；图2为图1所示的远程供电系统的一种具体电路示意图；图3为现有的另一种远程供电系统的具体电路示意图；图4为本发明远程供电系统的实施例1的结构示意图；图5为本发明远程供电系统的实施例2的结构示意图；图6为本发明远程供电系统的实施例3的结构示意图；图7为本发明远程供电系统的实施例4的结构示意图。
具体实施例方式
本发明的主要思想是利用电阻-电容充放电原理，将充放电过程中产生的时间差作为判断依据，实现对远端电源是否在位的逻辑判断。以下将结合附图和实施例具体说明本发明的远程供电系统、远端电源在位判断方法以及远程供电方法。
实施例1图4为本发明远程供电系统的实施例1的结构示意图。该远程供电系统的局端电源包括电源变换电路、切换电路、计时控制电路以及比较电路，远端电源包含特征电容Ct，局端和远端之间通过用户线连接，用户线可以等效为电阻Rp和分布电容Cp。远端电源还进一步设置有二极管电路(或整流桥)Dz。
在局端电源中，电源变换电路用于产生测试低压Vt以及远供高压Vh，这里测试低压Vt通常低于60V，而远供高压Vh为60V以上的直流电压。虽然图4中采用了两个电源变压电路，分别提供测试低压Vt和远供高压Vh，并通过切换电路的切换将测试低压Vt和远供高压Vh二者中的一个通过用户线提供到远端。但可以理解的是，在本发明中，也可以采用一个电源变换电路，通过对输入电压进行相应地变换从而输出测试低压Vt和远供高压Vh。值得注意的是，在测试低压Vt和远供高压Vh中，在同一时间只有一个通过用户线提供到远端。
电源变换电路输出的测试低压Vt分别输入到比较电路1、2中。比较电路1和2用于在特征电容Ct的充放电过程中检测输入到其中的电压，并且根据特征电容Ct输入电压的变化输出相应的电压。其中，比较电路1包括电阻R1和R2构成的分压网络，基准电源以及比较器。比较器的正向输入为电阻R2的端电压，反向输入为内部基准电压Vs，其输出电压Vc1作为计时控制电路的输入电压。比较电路2包括电阻R3和R4构成的分压网络，以及比较器。比较器的正向输入为电阻R4的端电压，反向输入为内部基准电压Vs，其输出电压Vc2作为计时控制电路的另一输入电压。
在比较电路1和比较电路2中，R1和R2、R3和R4构成的分压网络，一方面用于检测测试低压Vt，并与内部基准电压Vs的比较，从而输出相应的高低电平。
如图4所示，在比较电路1、2用于检测测试低压时，假设测试低压Vt从0开始逐渐上升，则存在以下几种情况1)如果测试低压Vt小于第一预定电压Vt1＝Vs×(1+R1/R2)和第二预定电压Vt2＝Vs×(1+R3/R4)，即Vt1＞Vt并且Vt2＞Vt时，比较电路1的输出电压Vc1和比较电路2的输出电压Vc2都是低电平；2)如果测试低压Vt满足Vt1＞Vt＞Vt2，则比较电路1的输出电压Vc1为低电平，而比较电路2的输出电压Vc2为高电平；以及3)如果测试低压Vt满足Vt＞Vt1＞Vt2，则比较电路1、2的输出电压Vc1、Vc2都为高电平。
可以理解的是，这里，Vt1与Vt2的关系并不限于此，以上仅仅是为了方便描述而举例进行说明。
此时，计时控制电路根据接收到的比较电路1、2产生的输出电压Vc1、Vc2，产生相应的切换信号QH(由高变低或由低变高)，进而控制切换电路在测试低压和远供高压之间切换。同时，计时控制电路也根据比较电路1、2的输出电压Vc1、Vc2产生控制电源变换电路的信号KC1或KC2，来控制电源变换电路的开/断输出。
用户线连接在远端特征电容Ct的两端，由局端提供的测试低压Vt对其进行充电，进而进行远端在位检测。这里要求特征电容Ct的电容值相对于用户线的分布电容Cp足够大，从而在计时过程中对特征电容Ct进行识别时可以忽略用户线的分布电容Cp的影响。并且，为了防止远端电源内部其他用于储能和滤波的电容Cin在对特征电容Ct进行识别(通过充放电计时，折算电容值)时产生的影响，远端电源中的二极管电路(或整流桥)Dz，用于隔离特征电容Ct和电容Cin，使在计时过程中对特征电容Ct的识别速度加快。
在对特征电容Ct进行识别时，R1和R2、R3和R4构成的分压网络与用户线的等效电阻Rp和分布电容Cp以及远端特征电容Ct一起组成电阻-电容充放电回路，从而在充放电过程中产生一定延时，供计时控制电路进行控制和计时。这里，分压网络中的电阻值相对于用户线的等效电阻Rp应足够大，使计时过程中可以忽略线路电阻Rp的影响。
计时控制电路根据上述延时，即放电计时开始到放电计时截止之间的时间，获得用户线的分布电容值，将其与特征电容Ct(如1uF)进行对比，如果获得的分布电容值满足预先设定的条件(如大于1uF)，则认为远端连接正常(在位)。
为了更清楚的理解本发明，以下结合远程供电系统的工作流程对远端电源在位判断方法以及远程供电方法进行说明。在本发明的远程供电方法，包括低压测试过程以及远程供电过程，这里的低压测试过程即远端电源在位判断过程。
在低压测试过程中，计时控制电路首先控制电源变换电路输出测试低压Vt，该测试低压Vt分别输出给比较电路1、2，并通过用户线提供给远端电源，作为特征电容Ct的端电压。测试低压Vt通过比较电路中的分压电阻和用户线电阻Rp对用户线电容Cp和特征电容Ct充电。
随着测试低压Vt从0开始上升，比较电路1、2的输出电平Vc1、Vc2也会相应变化。当比较电路1、2的输出电平Vc1、Vc2都为高电平时，计时控制电路开始计时，同时，计时控制电路通过KC2控制电源变换电路断输出，用户线电容Cp和远端特征电容Ct通过比较电路中的分压电阻和用户线电阻Rp进行放电。
随着放电过程的进行，比较电路1、2的输出电平Vc1、Vc2也将从高电平变为低电平。当比较电路1、2的输出电平Vc1、Vc2都为低电平时，计时控制电路停止计时，并根据计时开始到计时停止之间的延时，依据公式(1)计算线路(整个充放电回路)总电容，并根据计算出的线路总电容判断远端电源是否在位。
Uc＝U0×e-t/τ(1)公式(1)中，τ＝RC，R为充放电回路的等效电阻，C为充放电回路的等效电容，Uc为等效电容的终止电压，U0为等效电容的起始电压。
如果线路总电容大于特征电容Ct，则可以判断远端电源已经可靠连接，进而判断远端电源在位。否则判断远端电源不在位，继续反复低压测试过程。
在上述低压测试过程中，利用电阻-电容充放电原理对远端电源是否在位进行测试，其实现简单，成本低，并且可靠性高。
当在上述低压测试过程中判断远端电源在位后，进入到远程供电过程。
在远程供电过程中，计时控制电路通过QH信号将切换电路中的开关切换到输出远供高压的电源变换电路的输出端，同时，计时控制电路通过KC1信号控制电源变换电路输出远供高压，通过用户线向远端传输高压电源。
这样，由于在低压测试过程中对远端电源是否在位进行了测试，在远端可靠连接的情况下才输出远供电压，从而，可以有效避免发生触电的情况，保障了使用和维护人员的安全。
实施例2图5为本发明远程供电系统的实施例2的结构示意图。如图5所示，实施例2与实施例1的结构大体上相同，二者的区别在于，远端电源中进一步包括信号变压器，特征电容Ct设置在信号变压器的中心抽头处。
实施例3图6为本发明远程供电系统的实施例3的结构示意图。如图6所示，实施例3与实施例1的结构大体上相同，二者的区别在于，实施例3中直接使用远端电源内部用于储能和滤波的电容Cin作为特征电容代替特征电容Ct和二极管电路(或整流桥)Dz。这样，相对于实施例1，实施例3的远程供电系统可以在实现安全供电的基础上减少系统设计复杂度，从而降低成本。
实施例4图7为本发明远程供电系统的实施例4的结构示意图。如图7所示，实施例4与实施例3的结构大体上相同，二者的区别在于，远端电源中进一步包括信号变压器，电容Cin作为特征电容Ct设置在变压器的中心抽头处。这样，相对于实施例2，实施例4的远程供电系统可以在实现安全供电的基础上减少系统设计复杂度，从而降低成本。
从上述各个实施例可以看出，在充放电过程中，比较电路中的两个电阻网络先并联后串联，可以相当于一个电阻，从等效意义上讲就是一个回路；另外，在上述相同的测试原理下，设计者也可以根据需要再增加一个充放电电阻网络，例如在上述的充放电回路中的比较电路的电阻上并联电阻值远小于任一分压电阻的电阻值的一个或者多个电阻，这样，可以在判断远端电源是否在位时忽略比较电路的电阻。
同时，虽然在上述实施例中采用两套比较电路进行说明，但是对于本领域技术人员来说，本发明中也可以采用一套或者多套比较电路来提供输出电平，作为计时控制电路进行充放电控制的依据。
另外，虽然在上述实施例中利用比较电路输出的高电平触发计时控制电路进行放电计时、比较电路输出的低电平触发计时控制电路停止计时，但对于本领域技术人员来说，也可以采用低电平触发计时，高电平触发停止计时。
同样，上述实施例中比较器的正向输入和反向输入也可以不限于分压电阻的端电压作为比较器的正向输入、基准电源电压作为比较器的反向输入这种方式，相反，将基准电源电压作为比较器的正向输入、分压电阻的端电压作为比较器的反向输入也同样可以达到相同的效果，只需要改变计时控制电路的触发电平的高低即可。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1.一种远程供电系统，包括局端电源、远端电源以及连接局端电源与远端电源的用户线，其特征在于，远端电源具有特征电容，局端电源具有计时控制电路以及比较电路，其中，比较电路，用户线以及特征电容构成电阻—电容充放电回路；计时控制电路根据比较电路的输出电平，控制充放电回路的充放电，并根据充放电回路的放电时间判断远端电源是否在位。
2.如权利要求1所述的远程供电系统，其特征在于，比较电路包括分压电阻，基准电源，以及以分压电阻的端电压和基准电源电压作为输入的比较器，比较器的比较结果输出到计时控制电路。
3.如权利要求1所述的远程供电系统，其特征在于，远端电源中进一步包括隔离电路，其跨接在特征电容两端，用于隔离特征电容与远端电源中其他的电容。
4.如权利要求3所述的远程供电系统，其特征在于，所述隔离电路为二极管电路或者整流桥。
5.如权利要求1所述的远程供电系统，其特征在于，所述特征电容为远端电源中用于储能和/或滤波的电容。
6.如权利要求1或5所述的远程供电系统，其特征在于，远端电源进一步包括信号变压器，所述特征电容设置在信号变压器的中心抽头处。
7.一种远端电源在位检测方法，用于利用权利要求1所述的远程供电系统检测远端电源是否在位，所述方法包括以下步骤步骤100，将测试低压输入到比较电路，同时通过用户线提供给特征电容，对比较电路，用户线以及特征电容构成电阻—电容充放电回路充电；步骤110，在比较电路的输出电平为第一电平时，在计时控制电路控制下中断测试低压，并启动计时，同时充放电回路放电；步骤120，在比较电路的输出电平为第二电平时，计时控制电路停止计时，并根据放电时间判断远端电源是否在位。
8.一种远程供电方法，用于利用权利要求1所述的远程供电系统检测远端电源是否在位，所述方法包括以下步骤步骤100，将测试低压输入到比较电路，同时通过用户线提供给特征电容，对比较电路，用户线以及特征电容构成电阻—电容充放电回路充电；步骤110，在比较电路的输出电平为第一电平时，在计时控制电路控制下中断测试低压，并启动计时，同时充放电回路放电；步骤120，在比较电路的输出电平为第二电平时，计时控制电路停止计时，并根据放电时间判断远端电源是否在位；步骤130，在远端电源在位时，将远供高压通过用户线提供给远端电源。
全文摘要
本发明涉及远程供电系统以及远程供电方法。本发明的远程供电系统包括局端电源、远端电源以及连接局端电源与远端电源的用户线，远端电源具有特征电容，局端电源具有计时控制电路以及比较电路。其中，比较电路，用户线以及特征电容构成电阻—电容充放电回路；计时控制电路根据比较电路的输出电平，控制充放电回路的充放电，并根据充放电回路的放电时间判断远端电源是否在位。本发明利用电阻—电容充放电原理对远端电源是否在位进行测试，其实现简单，并且可以有效避免使用和维护人员发生触电的情况。
文档编号H04M3/22GK101035178SQ200610058189
公开日2007年9月12日 申请日期2006年3月10日 优先权日2006年3月10日
发明者秦真, 周英捷, 梁远红, 周加谦, 钟文彪 申请人:华为技术有限公司