[发明专利]以太网供电系统中的模拟电源管理

说明书

技术领域

[01]本发明涉及供电系统，并且更具体地讲，涉及以太网供电(PoE)系统中的电源管理机制和方法。

背景技术

[02]IEEE 802.3af标准定义了通过以太网电缆供电。这种以太网供电(PoE)标准涉及通过非屏蔽双绞线将电力从供电设备(PSE)传送至位于链路相对侧的用电设备(PD)。传统地，网络设备例如IP电话，无线LAN接入点，个人电脑和网络摄像机，具有两个所需的连接：一个连至LAN，而另一个连至交流电网。PoE消除了需要额外的插口和接线，以提供至AC网络的连接。取而代之的是，通过用于数据传输的以太网电缆进行供电。

[03]如同在IEEE 802.3af标准中所定义的，PSE是在物理连接点电连接至电缆的设备，其向链路供电。PSE的主要功能是为请求供电的PD搜寻链路，可选地对PD分级，如果探测到PD则向所述链路供电，监控链路上的供电，并且当不再请求或需要电源时使供电降回(scale back)至检测水平。PSE设备可通过两个有效的四线连接之一供电。在每个四线连接中，结成对的两个导线各自携带有在强度和极性上均相同的标称电流。

[04]可在多端口PSE设备中结合多个PSE，所述多端口PSE设备向多个链路供电。多端口PSE设备通常使用单一电源，将AC线路功率转化成符合802.3af标准可通过链路传送的功率。因此，由PSE供电的链路之间可能存在功率竞争。针对这个问题，IEEE 802.3af标准根据其最大功率消耗将PD分为5个级别。在链路被供电之前，PD将其级别传达至PSE。如果PD公开级别所需的功率大于PSE可供的功率，则PSE拒绝该请求。具体地讲，PSE必须向连接有级别1的PD的链路提供至少4.0W，向具有级别2的PD的链路提供至少7.0W，和向具有级别0，3或4的PD的链路提供至少15.4W。

[05]例如，如果一个4-端口PSE设备已经向3个级别2的PD供电，它必须分配21W用于向3个链路分别供电。如果该PSE设备在其最后一个端口检测到PD，它必须确保它具有向该PD供电的能力。例如，如果PSE设备以25W的电源工作，则它只有4W剩余。因此，它不能向第四个级别2的PD供电。不过，具有30W电源的PSE设备可以向第四个级别2的PD供电，因为它还有9W剩余。

[06]这个示例表明多端口PSE设备在向一链路供电之前，必须不断计算来自链路的功率需量，以将功率需量与其供电能力进行比较。通常，PSE设备带有微控制器和定制软件，以提供对电源的管理。不过，编写软件并对其进行测试以确保PSE会一直符合802 IEEE 802.3af标准对于PSE制造商来说是个负担。此外，需要微控制器和定制软件增加了PSE设备的成本和复杂性。

发明内容

[07]本文公开的主题通过为向多个链路供电的符合IEEE 802.3af的PSE系统提供电源管理机制，来解决上述问题。所述电源管理机制包括由PSE系统的所有PSE控制器共享的模拟总线。第一PSE控制器向总线提供与第一PoE链路所需的第一功率需量成比例的第一信号。第二PSE控制器向总线提供与第二PoE链路所需的第二功率需量成比例的第二信号。作为对来自第一链路的功率请求的响应，第一PSE控制器将第一信号置于总线上，并且与该第一PSE控制器相连的第一比较器将与PSE系统所需的功率总需量成比例的总线上的总信号和表示该PSE系统可支持的最大功率需量的预设值作比较。如果总信号没有超过预设值，则第一PSE控制器向第一链路供电。如果总信号超过预设值，则第一链路的功率请求被拒绝。

[08]作为对来自第二链路的功率请求的响应，第二PSE控制器将第二信号置于总线上，并且与第二PSE控制器相连的第二比较器将总线上的总信号与预设值作比较。如果总信号没有超过预设值，则第二PSE控制器向第二链路供电；如果总信号超过预设值，则第二链路的功率请求被拒绝。

[09]根据本发明的一个实施例，总线可以是单线，由PSE控制器共享，并且从每个控制器接收与各自链路所需功率量成比例的电流。电阻可连至总线，用于将电流转化成与PSE系统所需的总功率成比例的电压。伏特计可跨接所述电阻，用于指示PSE系统的当前可用功率。

[10]可为每个PSE控制器提供电流源，用于产生供给总线的电流。总线逻辑电路可连至电流源，用于提供具有表示各链路功率需量的控制信号的电流源。