專利名稱：遠程供電系統(tǒng)、遠端電源在位檢測方法以及遠程供電方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種遠程供電技術，特別涉及一種遠程供電系統(tǒng)及其供電方法。
背景技術：
隨著通信服務需求的不斷增長，在利用現(xiàn)有已經鋪設的用戶線網絡的基礎上，運營商不斷拓展其新的業(yè)務到最終的用戶，或者鋪設新用戶網絡，提供新業(yè)務。一種比較通用的做法是將寬帶和窄帶產品更加移向用戶，利用若干對雙絞線、或者同軸電纜作為上行通道，而在用戶側可以分出更多的用戶和業(yè)務。然而，在將設備轉移到用戶側時，由于用戶環(huán)境復雜并且多數(shù)情況不方便提供電源，因而供電成為不易解決的實際問題。
在這種情況下，運營商采用通過用戶線由局端提供電源的方法(Linepowering)作為其擴展業(yè)務和用戶的重要技術支撐方案。圖1所示的是一種采用這種方法的典型的遠程供電系統(tǒng)的工作原理。該遠程供電系統(tǒng)包括局端設備和遠端設備，局端設備中的供電模塊通過用戶線，如多對雙絞線或者同軸電纜為遠端設備中的受電設備提供遠供高壓。
圖2為上述遠程供電系統(tǒng)的一種具體電路示意圖。如圖2所示，局端電源中的電壓變換單元，包括但不限于變壓器、二極管和MOS管，對輸入的48V直流電壓進行升壓，將升壓后的直流高壓通過一對或者若干對用戶線向遠端受電設備供電。在遠端設備中，電壓變換單元對通過用戶線輸入的直流高壓進行降壓，將降壓產生的直流低壓作為遠端通信設備(圖未示)的電源。這里，通信設備可以是xDSL設備等。
上述的遠程供電系統(tǒng)的缺陷為由于局端的電壓變換單元升壓后產生的一般都是高于60V的危險電壓，通過原有的低壓通信網絡傳送給遠端。由于不能判斷遠端是否可靠連接(后面統(tǒng)一稱為在位)，因而在遠端未可靠連接即輸出高電壓時，如果維護和使用人員接觸線頭，將增加觸電的概率。
為了克服上述問題，提出了圖3所示的另一種遠程供電系統(tǒng)。在圖3所示的遠程供電系統(tǒng)中，包括局端電源、遠端電源以及至少4對用戶線。其中，局端電源和遠端電源之間可以通過通信信道A1、A2、B1以及B2進行通信，而局端電源和遠端電源的信號處理分別由局端電源和遠端電源內部的控制電路和電源變換電路實現(xiàn)。另外，通信通道A1、A2、B1以及B2同時也承載遠供電源的傳輸。
上述通信的目的在于為局端和遠端建立電源監(jiān)控，具體過程如下首先，局端電源控制電源變換電路，輸出通常低于60V的直流低壓，作為遠端的控制電路工作所需的電源；局端和遠端依據(jù)預定的協(xié)議(可以是通用協(xié)議如ADSL協(xié)議或自己定義的某種協(xié)議)建立通信后，對遠端是否在位進行判斷；在遠端在位的情況下，局端的控制電路控制局端的電源變換電路輸出高電壓，提供遠端電源供電能量。
上述方案可以使通信信號和電源相互不干擾地共享通道，實現(xiàn)了信號和電源的耦合。通過在向遠端提供直流高壓之前進行遠端的在位判斷，可以有效避免維護和使用人員接觸線頭觸電的情況發(fā)生。
然而，該方案存在以下缺點1.為了實現(xiàn)局端和遠端通信，必須設計相應通信電路和預定的通信協(xié)議，這樣，無論從硬件還是軟件角度講，都將大大提高設計復雜度；2.進一步，由于設計復雜度較高，在軟件和硬件的任意一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題時都可能出現(xiàn)通信的異常，可能導致遠端不能啟機，從業(yè)務保證角度講，可靠性有所降低。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的在于，提供一種遠程供電系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一目的在于，提供一種遠端電源在位檢測方法。
本發(fā)明的又一目的在于，提供一種遠程供電方法。
本發(fā)明的遠程供電系統(tǒng)，包括局端電源、遠端電源以及連接局端電源與遠端電源的用戶線，遠端電源具有特征電容，局端電源具有計時控制電路以及比較電路。其中，比較電路，用戶線以及特征電容構成電阻-電容充放電回路；計時控制電路根據(jù)比較電路的輸出電平，控制充放電回路的充放電，并根據(jù)充放電回路的放電時間判斷遠端電源是否在位。
在上述遠程供電系統(tǒng)中，比較電路包括分壓電阻，基準電源，以及以分壓電阻的端電壓和基準電源電壓作為輸入的比較器，比較器的比較結果輸出到計時控制電路。
另外，在上述遠程供電系統(tǒng)中，遠端電源中進一步包括隔離電路，其跨接在特征電容兩端，用于隔離特征電容與遠端電源中其他用于儲能和/或濾波電容。所述隔離電路可以為二極管電路或者整流橋。
在上述遠程供電系統(tǒng)中，特征電容也可以為遠端電源中其他用于儲能和/或濾波電容。并且，當遠端電源進一步包括信號變壓器時，特征電容設置在信號變壓器的中心抽頭處。
本發(fā)明的遠端電源在位檢測方法，利用上述的遠程供電系統(tǒng)檢測遠端電源是否在位，該方法包括以下步驟步驟100，將測試低壓輸入到比較電路，同時通過用戶線提供給特征電容，對比較電路，用戶線以及特征電容構成電阻-電容充放電回路充電；步驟110，在比較電路的輸出電平為第一電平時，在計時控制電路控制下中斷測試低壓，并啟動計時，同時充放電回路放電；步驟120，在比較電路的輸出電平為第二電平時，計時控制電路停止計時，并根據(jù)放電時間判斷遠端電源是否在位。
本發(fā)明的遠程供電方法，利用上述遠程供電系統(tǒng)檢測遠端電源是否在位，該方法包括以下步驟步驟100，將測試低壓輸入到比較電路，同時通過用戶線提供給特征電容，對比較電路，用戶線以及特征電容構成電阻-電容充放電回路充電；步驟110，在比較電路的輸出電平為第一電平時，在計時控制電路控制下中斷測試低壓，并啟動計時，同時充放電回路放電；步驟120，在比較電路的輸出電平為第二電平時，計時控制電路停止計時，并根據(jù)放電時間判斷遠端電源是否在位；步驟130，在遠端電源在位時，將遠供高壓通過用戶線提供給遠端電源。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是
1.在低壓測試過程中，利用電阻-電容充放電原理對遠端電源是否在位進行測試，其實現(xiàn)簡單，成本低，并且可靠性高；2.由于在低壓測試過程中對遠端電源是否在位進行了測試，在遠端可靠連接的情況下才輸出遠供電壓，從而，可以有效避免發(fā)生觸電的情況，保障了使用和維護人員的安全。


圖1為一種現(xiàn)有的遠程供電系統(tǒng)的工作原理圖；圖2為圖1所示的遠程供電系統(tǒng)的一種具體電路示意圖；圖3為現(xiàn)有的另一種遠程供電系統(tǒng)的具體電路示意圖；圖4為本發(fā)明遠程供電系統(tǒng)的實施例1的結構示意圖；圖5為本發(fā)明遠程供電系統(tǒng)的實施例2的結構示意圖；圖6為本發(fā)明遠程供電系統(tǒng)的實施例3的結構示意圖；圖7為本發(fā)明遠程供電系統(tǒng)的實施例4的結構示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的主要思想是利用電阻-電容充放電原理，將充放電過程中產生的時間差作為判斷依據(jù)，實現(xiàn)對遠端電源是否在位的邏輯判斷。以下將結合附圖和實施例具體說明本發(fā)明的遠程供電系統(tǒng)、遠端電源在位判斷方法以及遠程供電方法。
實施例1圖4為本發(fā)明遠程供電系統(tǒng)的實施例1的結構示意圖。該遠程供電系統(tǒng)的局端電源包括電源變換電路、切換電路、計時控制電路以及比較電路，遠端電源包含特征電容Ct，局端和遠端之間通過用戶線連接，用戶線可以等效為電阻Rp和分布電容Cp。遠端電源還進一步設置有二極管電路(或整流橋)Dz。
在局端電源中，電源變換電路用于產生測試低壓Vt以及遠供高壓Vh，這里測試低壓Vt通常低于60V，而遠供高壓Vh為60V以上的直流電壓。雖然圖4中采用了兩個電源變壓電路，分別提供測試低壓Vt和遠供高壓Vh，并通過切換電路的切換將測試低壓Vt和遠供高壓Vh二者中的一個通過用戶線提供到遠端。但可以理解的是，在本發(fā)明中，也可以采用一個電源變換電路，通過對輸入電壓進行相應地變換從而輸出測試低壓Vt和遠供高壓Vh。值得注意的是，在測試低壓Vt和遠供高壓Vh中，在同一時間只有一個通過用戶線提供到遠端。
電源變換電路輸出的測試低壓Vt分別輸入到比較電路1、2中。比較電路1和2用于在特征電容Ct的充放電過程中檢測輸入到其中的電壓，并且根據(jù)特征電容Ct輸入電壓的變化輸出相應的電壓。其中，比較電路1包括電阻R1和R2構成的分壓網絡，基準電源以及比較器。比較器的正向輸入為電阻R2的端電壓，反向輸入為內部基準電壓Vs，其輸出電壓Vc1作為計時控制電路的輸入電壓。比較電路2包括電阻R3和R4構成的分壓網絡，以及比較器。比較器的正向輸入為電阻R4的端電壓，反向輸入為內部基準電壓Vs，其輸出電壓Vc2作為計時控制電路的另一輸入電壓。
在比較電路1和比較電路2中，R1和R2、R3和R4構成的分壓網絡，一方面用于檢測測試低壓Vt，并與內部基準電壓Vs的比較，從而輸出相應的高低電平。
如圖4所示，在比較電路1、2用于檢測測試低壓時，假設測試低壓Vt從0開始逐漸上升，則存在以下幾種情況1)如果測試低壓Vt小于第一預定電壓Vt1＝Vs×(1+R1/R2)和第二預定電壓Vt2＝Vs×(1+R3/R4)，即Vt1＞Vt并且Vt2＞Vt時，比較電路1的輸出電壓Vc1和比較電路2的輸出電壓Vc2都是低電平；2)如果測試低壓Vt滿足Vt1＞Vt＞Vt2，則比較電路1的輸出電壓Vc1為低電平，而比較電路2的輸出電壓Vc2為高電平；以及3)如果測試低壓Vt滿足Vt＞Vt1＞Vt2，則比較電路1、2的輸出電壓Vc1、Vc2都為高電平。
可以理解的是，這里，Vt1與Vt2的關系并不限于此，以上僅僅是為了方便描述而舉例進行說明。
此時，計時控制電路根據(jù)接收到的比較電路1、2產生的輸出電壓Vc1、Vc2，產生相應的切換信號QH(由高變低或由低變高)，進而控制切換電路在測試低壓和遠供高壓之間切換。同時，計時控制電路也根據(jù)比較電路1、2的輸出電壓Vc1、Vc2產生控制電源變換電路的信號KC1或KC2，來控制電源變換電路的開/斷輸出。
用戶線連接在遠端特征電容Ct的兩端，由局端提供的測試低壓Vt對其進行充電，進而進行遠端在位檢測。這里要求特征電容Ct的電容值相對于用戶線的分布電容Cp足夠大，從而在計時過程中對特征電容Ct進行識別時可以忽略用戶線的分布電容Cp的影響。并且，為了防止遠端電源內部其他用于儲能和濾波的電容Cin在對特征電容Ct進行識別(通過充放電計時，折算電容值)時產生的影響，遠端電源中的二極管電路(或整流橋)Dz，用于隔離特征電容Ct和電容Cin，使在計時過程中對特征電容Ct的識別速度加快。
在對特征電容Ct進行識別時，R1和R2、R3和R4構成的分壓網絡與用戶線的等效電阻Rp和分布電容Cp以及遠端特征電容Ct一起組成電阻-電容充放電回路，從而在充放電過程中產生一定延時，供計時控制電路進行控制和計時。這里，分壓網絡中的電阻值相對于用戶線的等效電阻Rp應足夠大，使計時過程中可以忽略線路電阻Rp的影響。
計時控制電路根據(jù)上述延時，即放電計時開始到放電計時截止之間的時間，獲得用戶線的分布電容值，將其與特征電容Ct(如1uF)進行對比，如果獲得的分布電容值滿足預先設定的條件(如大于1uF)，則認為遠端連接正常(在位)。
為了更清楚的理解本發(fā)明，以下結合遠程供電系統(tǒng)的工作流程對遠端電源在位判斷方法以及遠程供電方法進行說明。在本發(fā)明的遠程供電方法，包括低壓測試過程以及遠程供電過程，這里的低壓測試過程即遠端電源在位判斷過程。
在低壓測試過程中，計時控制電路首先控制電源變換電路輸出測試低壓Vt，該測試低壓Vt分別輸出給比較電路1、2，并通過用戶線提供給遠端電源，作為特征電容Ct的端電壓。測試低壓Vt通過比較電路中的分壓電阻和用戶線電阻Rp對用戶線電容Cp和特征電容Ct充電。
隨著測試低壓Vt從0開始上升，比較電路1、2的輸出電平Vc1、Vc2也會相應變化。當比較電路1、2的輸出電平Vc1、Vc2都為高電平時，計時控制電路開始計時，同時，計時控制電路通過KC2控制電源變換電路斷輸出，用戶線電容Cp和遠端特征電容Ct通過比較電路中的分壓電阻和用戶線電阻Rp進行放電。
隨著放電過程的進行，比較電路1、2的輸出電平Vc1、Vc2也將從高電平變?yōu)榈碗娖健．敱容^電路1、2的輸出電平Vc1、Vc2都為低電平時，計時控制電路停止計時，并根據(jù)計時開始到計時停止之間的延時，依據(jù)公式(1)計算線路(整個充放電回路)總電容，并根據(jù)計算出的線路總電容判斷遠端電源是否在位。
Uc＝U0×e-t/τ(1)公式(1)中，τ＝RC，R為充放電回路的等效電阻，C為充放電回路的等效電容，Uc為等效電容的終止電壓，U0為等效電容的起始電壓。
如果線路總電容大于特征電容Ct，則可以判斷遠端電源已經可靠連接，進而判斷遠端電源在位。否則判斷遠端電源不在位，繼續(xù)反復低壓測試過程。
在上述低壓測試過程中，利用電阻-電容充放電原理對遠端電源是否在位進行測試，其實現(xiàn)簡單，成本低，并且可靠性高。
當在上述低壓測試過程中判斷遠端電源在位后，進入到遠程供電過程。
在遠程供電過程中，計時控制電路通過QH信號將切換電路中的開關切換到輸出遠供高壓的電源變換電路的輸出端，同時，計時控制電路通過KC1信號控制電源變換電路輸出遠供高壓，通過用戶線向遠端傳輸高壓電源。
這樣，由于在低壓測試過程中對遠端電源是否在位進行了測試，在遠端可靠連接的情況下才輸出遠供電壓，從而，可以有效避免發(fā)生觸電的情況，保障了使用和維護人員的安全。
實施例2圖5為本發(fā)明遠程供電系統(tǒng)的實施例2的結構示意圖。如圖5所示，實施例2與實施例1的結構大體上相同，二者的區(qū)別在于，遠端電源中進一步包括信號變壓器，特征電容Ct設置在信號變壓器的中心抽頭處。
實施例3圖6為本發(fā)明遠程供電系統(tǒng)的實施例3的結構示意圖。如圖6所示，實施例3與實施例1的結構大體上相同，二者的區(qū)別在于，實施例3中直接使用遠端電源內部用于儲能和濾波的電容Cin作為特征電容代替特征電容Ct和二極管電路(或整流橋)Dz。這樣，相對于實施例1，實施例3的遠程供電系統(tǒng)可以在實現(xiàn)安全供電的基礎上減少系統(tǒng)設計復雜度，從而降低成本。
實施例4圖7為本發(fā)明遠程供電系統(tǒng)的實施例4的結構示意圖。如圖7所示，實施例4與實施例3的結構大體上相同，二者的區(qū)別在于，遠端電源中進一步包括信號變壓器，電容Cin作為特征電容Ct設置在變壓器的中心抽頭處。這樣，相對于實施例2，實施例4的遠程供電系統(tǒng)可以在實現(xiàn)安全供電的基礎上減少系統(tǒng)設計復雜度，從而降低成本。
從上述各個實施例可以看出，在充放電過程中，比較電路中的兩個電阻網絡先并聯(lián)后串聯(lián)，可以相當于一個電阻，從等效意義上講就是一個回路；另外，在上述相同的測試原理下，設計者也可以根據(jù)需要再增加一個充放電電阻網絡，例如在上述的充放電回路中的比較電路的電阻上并聯(lián)電阻值遠小于任一分壓電阻的電阻值的一個或者多個電阻，這樣，可以在判斷遠端電源是否在位時忽略比較電路的電阻。
同時，雖然在上述實施例中采用兩套比較電路進行說明，但是對于本領域技術人員來說，本發(fā)明中也可以采用一套或者多套比較電路來提供輸出電平，作為計時控制電路進行充放電控制的依據(jù)。
另外，雖然在上述實施例中利用比較電路輸出的高電平觸發(fā)計時控制電路進行放電計時、比較電路輸出的低電平觸發(fā)計時控制電路停止計時，但對于本領域技術人員來說，也可以采用低電平觸發(fā)計時，高電平觸發(fā)停止計時。
同樣，上述實施例中比較器的正向輸入和反向輸入也可以不限于分壓電阻的端電壓作為比較器的正向輸入、基準電源電壓作為比較器的反向輸入這種方式，相反，將基準電源電壓作為比較器的正向輸入、分壓電阻的端電壓作為比較器的反向輸入也同樣可以達到相同的效果，只需要改變計時控制電路的觸發(fā)電平的高低即可。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
權利要求
1.一種遠程供電系統(tǒng)，包括局端電源、遠端電源以及連接局端電源與遠端電源的用戶線，其特征在于，遠端電源具有特征電容，局端電源具有計時控制電路以及比較電路，其中，比較電路，用戶線以及特征電容構成電阻—電容充放電回路；計時控制電路根據(jù)比較電路的輸出電平，控制充放電回路的充放電，并根據(jù)充放電回路的放電時間判斷遠端電源是否在位。
2.如權利要求1所述的遠程供電系統(tǒng)，其特征在于，比較電路包括分壓電阻，基準電源，以及以分壓電阻的端電壓和基準電源電壓作為輸入的比較器，比較器的比較結果輸出到計時控制電路。
3.如權利要求1所述的遠程供電系統(tǒng)，其特征在于，遠端電源中進一步包括隔離電路，其跨接在特征電容兩端，用于隔離特征電容與遠端電源中其他的電容。
4.如權利要求3所述的遠程供電系統(tǒng)，其特征在于，所述隔離電路為二極管電路或者整流橋。
5.如權利要求1所述的遠程供電系統(tǒng)，其特征在于，所述特征電容為遠端電源中用于儲能和/或濾波的電容。
6.如權利要求1或5所述的遠程供電系統(tǒng)，其特征在于，遠端電源進一步包括信號變壓器，所述特征電容設置在信號變壓器的中心抽頭處。
7.一種遠端電源在位檢測方法，用于利用權利要求1所述的遠程供電系統(tǒng)檢測遠端電源是否在位，所述方法包括以下步驟步驟100，將測試低壓輸入到比較電路，同時通過用戶線提供給特征電容，對比較電路，用戶線以及特征電容構成電阻—電容充放電回路充電；步驟110，在比較電路的輸出電平為第一電平時，在計時控制電路控制下中斷測試低壓，并啟動計時，同時充放電回路放電；步驟120，在比較電路的輸出電平為第二電平時，計時控制電路停止計時，并根據(jù)放電時間判斷遠端電源是否在位。
8.一種遠程供電方法，用于利用權利要求1所述的遠程供電系統(tǒng)檢測遠端電源是否在位，所述方法包括以下步驟步驟100，將測試低壓輸入到比較電路，同時通過用戶線提供給特征電容，對比較電路，用戶線以及特征電容構成電阻—電容充放電回路充電；步驟110，在比較電路的輸出電平為第一電平時，在計時控制電路控制下中斷測試低壓，并啟動計時，同時充放電回路放電；步驟120，在比較電路的輸出電平為第二電平時，計時控制電路停止計時，并根據(jù)放電時間判斷遠端電源是否在位；步驟130，在遠端電源在位時，將遠供高壓通過用戶線提供給遠端電源。
全文摘要
本發(fā)明涉及遠程供電系統(tǒng)以及遠程供電方法。本發(fā)明的遠程供電系統(tǒng)包括局端電源、遠端電源以及連接局端電源與遠端電源的用戶線，遠端電源具有特征電容，局端電源具有計時控制電路以及比較電路。其中，比較電路，用戶線以及特征電容構成電阻—電容充放電回路；計時控制電路根據(jù)比較電路的輸出電平，控制充放電回路的充放電，并根據(jù)充放電回路的放電時間判斷遠端電源是否在位。本發(fā)明利用電阻—電容充放電原理對遠端電源是否在位進行測試，其實現(xiàn)簡單，并且可以有效避免使用和維護人員發(fā)生觸電的情況。
文檔編號H04M3/22GK101035178SQ200610058189
公開日2007年9月12日 申請日期2006年3月10日 優(yōu)先權日2006年3月10日
發(fā)明者秦真, 周英捷, 梁遠紅, 周加謙, 鐘文彪 申請人:華為技術有限公司