一种以太网供电异常的检测方法

技术领域

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

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。

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。

发明内容

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。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

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

图1是本发明PSE设备供电功率上报和汇总示意图；

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；

图3是本发明供电电源线电压检测电路原理图；

图4是本发明供电电源线电流检测电路原理图；

图5是本发明MCU电路以及告警电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对发明做进一步详细描述：

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。

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。

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。

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。

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。