受电设备和POE系统的制作方法

本申请涉及以太网供电技术领域，尤其涉及一种受电设备和poe系统。

背景技术：

poe(poweroverethernet)指的是在现有的以太网cat.5布线基础架构不作任何改动的情况下，在为一些基于ip的终端(如ip电话机、无线局域网接入点ap、网络摄像机等)传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电的技术。poe技术能在确保现有结构化布线安全的同时保证现有网络的正常运作，最大限度地降低成本。其中，利用poe技术的供电系统可以包括供电设备(powersourcerequirement，pse)和受电设备(powereddevice，pd)。pse设备是为以太网客户端设备供电的设备，同时也是整个poe以太网供电过程的管理者，而pd设备是接受供电的pse负载，即poe系统的客户端设备，如ip电话、网络安全摄像机、ap及掌上电脑(pda)或移动电话充电器等许多其他以太网设备。两者建立有关受电端设备pd的连接情况、设备类型、功耗级别等方面的信息联系，并pse以此为根据通过以太网向pd供电。

通常，一个供电设备可以为一个或多个受电设备供电，随着技术发展，受电设备种类逐渐增加，一些受电设备对功率需求较大，一个供电设备提供的功率可能无法满足该受电设备的需求，需要至少两个供电设备连接该受电设备。当前如何使至少两个供电设备成功检测到受电设备，成为本领域技术人员积极研究的课题。

技术实现要素：

本申请实施例提供了一种受电设备和poe设备。能够避免漏电流干扰，使供电设备能够成功检测到受电设备。

第一方面，提供了一种受电设备，包括通信接口、受电系统、开关系统和负载系统；其中，所述通信接口连接所述受电系统的一端，所述受电系统的另一端连接所述开关系统的一端，所述开关系统的另一端连接所述负载系统；所述通信接口用于通过网线与外部供电设备通信；所述受电系统用于在检测阶段通过所述通信接口接收对应的外部供电设备的检测电流，并在所述测试阶段通过所述通信接口向所述对应的外部供电设备反馈针对所述检测电流的回路电流；所述开关系统用于在所述检测阶段保持开关状态为断开状态；所述负载系统用于在所述检测阶段休眠。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，所述开关系统包括驱动单元和开关单元，所述驱动单元和所述开关单元连接；所述驱动单元用于在所述检测阶段后的第一时间段的结束时间驱动所述开关单元的开关状态为闭合状态；所述开关单元用于在所述检测阶段保持开关状态为断开状态。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，所述驱动单元包括第一电阻、第二电阻、电容、稳压二极管；其中，所述第一电阻的一端连接所述受电系统，所述第一电阻的另一端连接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端与所述开关单元连接，所述电容、所述稳压二极管与所述第二电阻并联，所述稳压二极管的负极连接所述第二电阻的一端，所述稳压二极管的正极连接所述第二电阻的另一端。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，所述开关单元包括第一mos三极管；其中，所述第一mos三极管的g极连接所述第二电阻的另一端。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，所述第一电阻的阻值和所述电容的电容值是根据所述第一时间段确定的，所述第一时间段的时长不大于300ms。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，所述第一电阻的阻值为300kω，所述电容的电容值为200μf。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，所述第一电阻的阻值为150kω，所述电容的电容值为400μf。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，所述第一电阻的阻值为200kω，所述电容的电容值为300μf。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，所述受电系统的受电单元包括受电芯片、第二mos三极管、第一二极管、第二二极管、第三二极管和第三电阻；其中，所述第一二极管的正极连接所述受电系统的一端，所述第一二极管的负极连接所述mos三极管的s极，所述第二mos三级管的d极连接所述第三二极管的正极，所述第三二极管的负极连接所述开关系统，所述第二二极管的正极连接所述mos三极管的s极，所述第二二极管的负极连接所述第二mos三极管的d极，所述第二mos三极管的g级连接受电芯片的一个引脚，所述受电芯片的另一个引脚连接所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端连接通信接口。

第二方面，提供了一种poe系统，包括：电源、至少两个供电设备和受电设备；其中，所述电源分别于所述至少两个供电设备连接，所述至少两个供电设备连接所述受电设备；所述供电电源用于为所述至少两个供电设备提供电源；所述至少两个供电设备用于在测试阶段向所述受电设备各自发送测试电流，并在所述测试阶段各自接收所述受电设备反馈的回路电流；所述受电设备包括第一方面中的任意一种受电设备。

本申请实施例中，受电设备包括开关系统，控制开关系统在检测阶段保持开关状态为断开状态，可以防止受电单元中产生的漏电流通过负载进行相互干扰，进而能够使供电设备根据对应受电单元反馈的回路电流成功检测受电设备，进而实现握手成功。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本申请实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。

图1是本申请实施例涉及的一种poe系统的电路结构示意图；

图2是本申请实施例涉及的另一种poe系统的电路结构示意图；

图3是本申请实施例提供的一种受电设备的功能框图；

图4是本申请实施例提供的另一种受电设备的功能框图；

图5是本申请实施例提供的一种poe系统的功能框图；

图6是本申请实施例提供的一种poe系统的电路结构示意图。

具体实施方式

本申请的实施方式部分使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释，而非旨在限定本申请。

为了更清楚了解本申请实施例，首先介绍本申请实施例涉及的相关应用场景。

请参阅图1，图1示出了一种poe系统的电路结构示意图。如图1所示，该poe系统中包括一个供电设备(pse)100、一个受电设备(pd)110。供电设备100和受电设备110之间通过网线连接。当供电设备100和受电设备110通过网线进行物理连接后，首先供电设备100需要通过检测电流或检测电压来检测所连接的受电设备110是否为符合规定的受电设备，如果检测成功，对受电设备110进行分类，根据分类确定受电设备110所需功率，进而对受电设备110上电。在上述过程中，供电设备100需要通过检测电流或检测电压来检测所连接的受电设备110是否为符合规定的受电设备的过程可以理解成检测阶段(detection)，该检测阶段通常耗时在500ms以内；供电设备100对受电设备110进行分类的过程可以理解成分类阶段(classification)，该分类阶段通常耗时在50ms左右。检测过程在本申请实施例中也可以理解成握手阶段。如果握手成功，供电设备才会执行对受电设备进行分类及供电等步骤。

以图1中的电路结构为例，说明供电设备100和受电设备110在检测阶段的交互过程。

首先供电设备100中的pse芯片通过引脚1输出检测电流，该检测电流流经二极管d2后，一部分经过电阻r2，一部分经过mos三极管q2到达pd芯片的引脚1，经过电阻r2和通过pd芯片引脚2输出的电流形成回路电流，该回路电流经过mos三极管q1，通过pse芯片的引脚,2反馈给pse芯片，另一方面，还有一部分检测电流经过mos三极管q2形成漏电流，该漏电流经过二极管d4，负载电路、二极管d5和三极管q1，通过pse芯片的引脚2回流至pse芯片，pse芯片通过检测回路电流和漏电流的和，来确定是否连接到符合规定的受电设备。在此，如果供电设备100检测成功，则表示供电设备100和受电设备110握手成功。

随着受电设备的负载越来越大，受电设备对功率的需求也随之增加。一个供电设备所提供的功率有可能无法满足一个受电设备的需求功率，可以通过多个同源供电的供电设备对一个受电设备进行供电，以满足该受电设备的需求功率。现有技术中提供了一种图2所示的poe系统，以两个供电设备对一个受电设备进行供电为例，说明多个供电设备对一个受电设备的供电过程。

图2所示的poe系统包括了第一供电设备200，第二供电设备210和受电设备220。其中，第一供电设备200包括pse芯片pse1，第二供电设备210包括pse芯片pse2，第一供电设备200和第二供电设备210接入同一个电源。在这种情况下，能够实现对pd提供的功率合并。受供设备220中包括两个pd单元，每个pd单元包括一个pd芯片，分别为pd1和pd2，pd1和pd2的型号可以相同也可以不同。本申请实施例中，pse芯片可以理解为供电芯片，pd芯片可以理解为受电芯片。结合图2所示的电路结构，对第一供电设备200和第二供电设备210在检测阶段向pd输入检测电流或检测电压的过程进行说明。

对于第一供电设备200，pse芯片pse1的引脚1输出检测电流i1，同时pse芯片pse2的引脚1输出检测电流i2，图2所示的电路中，节点a仅是示意性的，本申请中，可以理解为pse芯片pse1的引脚1输出的检测电流i1经过节点a流向二极管d3，pse2的引脚1输出的检测电流i2经过节点a流向二极管d9。检测电流i1经过二极管d3后，检测电流i1的一部分经过电阻r3，检测电流i1的一部分经过mos三极管q3流入pd芯片pd1的引脚1，pd芯片pd1通过引脚2输出的电流和经过电阻r3的一部分电流合成回路电流i11，回路电流i11经过mos三极管q1，通过pse芯片pse1的引脚2回流至第一供电设备200，检测电流i1一部分经过mos三极管q3形成漏电流i12，该漏电流i12经过二极管d5，节点b及负载电路到达节点c，在此，漏电流i12会在节点c进行分流，漏电流i12一部分经由二极管d6和mos三极管q1,通过pse芯片pse1的引脚2回流至pse芯片pse1，即漏电流i12的一部分反馈给第一供电设备200；漏电流i12在节点c分流的另一部分经由二极管d10和mos三极管q2，通过pse芯片pse2的引脚2回流至pse芯片，即漏电流i12的另一部分回流至第二供电设备210。

对于第二供电设备210，pse芯片pse2的引脚1输出的检测电流i2经过二极管d9后，检测电流i2的一部分经过电阻r4，检测电流i2的一部分经过mos三极管q4流入pd芯片pd2的引脚1，pd芯片pd2通过引脚2输出的电流和经过电阻r3的一部分电流合成回路电流i21，回路电流i21经过mos三极管q2，通过pse芯片pse2的引脚2回流至第二供电设备210，检测电流i2一部分经过mos三极管q4形成漏电流i22，该漏电流i22经过二极管d7，节点b及负载电路到达节点c，在此，漏电流i22会在节点c进行分流，漏电流i22一部分经由二极管d6和mos三极管q1,通过pse芯片pse1的引脚2回流至pse芯片pse1，即漏电流i22的一部分反馈给第一供电设备200；漏电流i22在节点c分流的另一部分经由二极管d10和mos三极管q2，通过pse芯片pse2的引脚2回流至pse芯片，即漏电流i22的另一部分回流至第二供电设备210。

由图2所示电路可知，第一供电设备200会接收到回路电流i11、一部分漏电流i12和一部分漏电流i22，第二供电设备210会接受到回路电流i21、一部分漏电流i12和一部分漏电流i22，由于漏电流相互之间产生干扰，导致第一供电设备200和/或第二供电设备210无法通过检测接收到的回路电流和漏电流正确检测出受电设备，有可能将连接的符合规定的受电设备检测成不符合规定的受电设备，导致供电设备无法向受电设备正常上电。

针对现有技术中的技术缺陷，下面介绍本申请实施例提供的技术方案。

请参阅图3，图3是本申请实施例提供的一种受电设备的功能框图。如图3所示，受电设备300包括通信接口310、受电系统320、开关系统330和负载系统340。受电系统320可以包括至少两个受电单元，这至少两个受电单元的输出端连接，以实现功率合并。受电系统320所包括的受电单元的数量可基于为受电设备供电的供电设备所能提供的功率和受电设备的功率需求确定，也可以理解为，受电系统320所包括的受电单元的数量，是受电设备300能够支持同时接入的供电设备的数量。其中，受电系统320的受电单元的结构可以相同，也可以不同，系统中，每个供电设备可对应受电系统中的一个受电单元，可以理解为每个供电设备对应为一个受电单元供电。具体的，供电设备与受电系统320中的一个受电单元通过一个通信接口连接，在此需要说明的是，通信接口中包括的通信接口的数量可以与受电单元的数量相同，也可以大于受电单元的数量。本申请实施例中，以受电系统320包括两个受电单元为例进行说明，两个受电单元分别为第一受电单元321和第二受电单元322。通信接口310中包括第一通信接口311和第二通信接口312，第一通信接口311连接第一受电单元321，第二通信接口312连接第二受电单元322。

其中，通信接口310连接受电系统320；受电系统连接开关系统330，开关系统330连接负载系统340。

通信接口310的物理实现可以是网线接口，或能够支持网线接口的其他形式的接口。通信接口用于连接供电设备，实现供电设备与受电设备的通信。例如，通信接口能够在检测阶段接收供电设备的检测电流，并将该检测电流传输至对应的受电单元，或者，通信接口在检测阶段接收受电单元输出的回路电流，并将该回路电流传输至对应的供电设备。通信接口也可以接收供电设备的分类请求和上电指示等。

受电系统320的受电单元用于在检测阶段通过通信接口310接收所对应的供电设备的检测电流，并能够基于该检测电流生成回路电流和漏电流，其中，回路电流能够通过受电单元和通信接口传输至对应的供电设备。由于开关系统330在检测阶段处于断开状态，即受电系统320和负载系统340之间出现断路，防止了漏电流通过负载系统，以造成多个受电单元之间的漏电流的互相干扰。

负载系统340由于在检测阶段没有电源输入，因此负载系统340在检测阶段不进行工作，处于休眠阶段。当受电设备和供电设备握手成功，供电设备能够成功为受电设备上电时，开关系统330的开关状态处于闭合状态，负载系统340能够根据受电单元提供的电能进行功率消耗。其中，负载系统340可以包括功率转换单元，能够将受电单元提供的总功率基于负载的不同，为不同负载分配部分功率。这里，功率转换单元可以是隔离功率转换单元，也可以是非隔离功率转换单元。

本申请实施例中，受电设备包括开关系统，控制开关系统在检测阶段保持开关状态为断开状态，可以防止受电单元中产生的漏电流通过负载进行相互干扰，进而能够使供电设备根据对应受电单元反馈的回路电流成功检测受电设备，进而实现握手成功。

请参阅图4，图4是本申请实施例提供的另一种受电设备的功能框图。受电设备400包括通信接口410、受电系统420、开关系统430和负载系统440。

本申请实施例中，开关系统430可以包括驱动单元431和开关单元432。其中，驱动单元431能够驱动开关单元432进行断开或闭合。驱动单元431可以由rc滤波器实现，或者，其他时钟振荡器，如晶体振荡器实现。开关单元432可以由三极管，如mos三极管或者继电器或者开关芯片等实现。在此，对驱动单元431和开关单元432的具体实现不做具体限定。驱动单元431能够在检测阶段，如0至500ms内控制开关单元的开关状态为断开状态。驱动单元431还能够控制开关单元432在上电后的操作阶段处于闭合状态，以实现受电系统420为负载系统440提供功率。例如，供电设备在对受电设备上电后，受电设备在操作阶段时，在300ms的时间段内检测是否有负载，如果没有负载，供电设备会断电。驱动单元431可以控制开关单元432在时长为300ms的时间段内处于闭合状态，例如，驱动单元431驱动开关单元进行闭合的时间可以是第100ms、第200ms或第300ms，在此，本申请实施例不做具体限定。驱动单元431确定驱动闭合的时间可以基于供电设备与受电设备的协议确定，或者，基于供电设备的类型确定，或者为受电设备自配置的闭合时间。驱动单元431可以通过硬件参数的确定来实现确定驱动闭合时间，例如，当驱动单元431为rc滤波器时，可以考虑rc滤波器中电阻阻值为300kω，电容的电容值为200μf；或者，电阻的阻值为150kω，电容的电容值为400μf；或者，电阻的阻值为200kω，电容的电容值为300μf来实现确定驱动闭合时间为300ms。当然，可以通过确定其他硬件参数，以满足确定闭合时间为100ms、200ms等。受电设备400的其他系统或组件的描述可以参见图3所示的受电设备300中的具体描述，这里不再赘述。

请参阅图5，图5示出了一种poe系统，该poe系统500中包括电源510、第一供电设备520、第二供电设备530以及受电设备540。其中，受电设备540包括通信接口410、受电系统420、开关系统430和负载系统440。开关系统430包括驱动单元431和开关单元432。

本申请实施例中，电源510为第一供电设备520和第二供电设备530供电，第一供电设备520和第二供电设备530并联。第一供电设备520与受电设备540的第一通信接口411连接，第二供电设备530与受电设备540的第二通信接口412连接。本系统中，可以理解为第一供电设备520对应第一受电单元421，第二供电设备530对应第二受电单元422。也就是说，可以理解为第一供电设备520在检测阶段通过第一通信接口411为第一受电单元421传输检测电流，第一供电设备520在操作阶段通过第一通信接口411为第一受电单元421供电；同样的，第二供电设备530在检测阶段通过第二通信接口412为第二受电单元422传输检测电流，第二供电设备530在操作阶段通过第二通信接口412为第二受电单元422供电。受电设备540中功能模块的描述可参见上述实施例，在此不再赘述。

基于图5所示的poe系统的功能框图，下面介绍一种poe系统的电路实现方式。需要说明的是，本实施例仅是示例性的，对于poe系统或受电设备，基于上述功能框图还能够存在其他电路实现方式。

请参阅图6，图6是本申请实施例提供的一种poe系统的电路结构示意图。如图6所示，电源提供正极电压(v+)和负极电压(v-)。电源510分别连接第一供电设备520和第二供电设备530。第一供电设备520在检测阶段通过供电芯片pse1的引脚1向受电设备540发送检测电流i1，检测电流i1通过受电设备540的第一通信接口411流入第一受电单元421，检测电流i1经过二极管d3后，检测电流i1的一部分经过电阻r3，检测电流i1的一部分经过mos三极管q3，并通过受电芯片pd1的引脚1流入受电芯片pd1。受电芯片pd1的引脚2输出的电流和经过电阻r3的一部分电流合成回路电流i11，回流电路i11经过mos三极管q1，通过供电芯片pse1的引脚2回流至第一供电设备520。而由于在检测阶段开关电路为断开状态，检测电流i1经过mos三极管q3产生的漏电流i12无法通过负载电路形成至第二供电设备530的回路，因此，第一受电单元421产生的漏电流不会回流至第二供电设备530，不会对第二供电设备的检测造成干扰。同样的，第二供电设备530在检测阶段通过供电芯片pse2的引脚1向受电设备540发送检测电流i2，检测电流i2通过受电设备540的第二通信接口412流入第二受电单元422，检测电流i2经过二极管d9后，检测电流i2的一部分经过电阻r4，检测电流i2的一部分经过mos三极管q4，并通过受电芯片pd2的引脚1流入受电芯片pd2。受电芯片pd2的引脚2输出的电流和经过电阻r3的一部分电流合成回路电流i21，回流电路i21经过mos三极管q2，通过供电芯片pse2的引脚2回流至第二供电设备530。而由于在检测阶段开关电路为断开状态，检测电流i2经过mos三极管q3产生的漏电流i22无法通过负载电路形成至第一供电设备520的回路，因此，第二受电单元422产生的漏电流不会回流至第一供电设备520，不会对第一供电设备的检测造成干扰。

进一步的，当第一供电设备520和第二供电设备530分别和受电设备540握手成功并分类成功后，受电设备540进入操作阶段，此时，驱动单元431在一个时间段内驱动开关电路闭合，以将受电系统的功率提供给负载电路。在此加设时间段的时长为300ms，可以通过设置r5和c2的参数，来确定驱动单元431能够在300ms内驱动开关电路闭合。例如，r5阻值为300kω，c2的电容值为200μf；或者，r5的阻值为150kω，c2的电容值为400μf；或者，r5的阻值为200kω，c2的电容值为300μf等。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，该流程可以由计算机程序来指令相关的硬件完成，该程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法实施例的流程。而前述的存储介质包括：rom或随机存储记忆体ram、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的介质。