CN101227087A - PoE端口及其防雷保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种PoE端口，包括：防雷保护装置，连接PoE端口的供电线，用于保护供电线免遭浪涌电流的破坏。本发明还提供了一种防雷保护装置，连接PoE端口的供电线，用于保护供电线免遭浪涌电流的破坏。本发明避免了浪涌电流对PoE端口的破坏。

Description

PoE端口及其防雷保护装置
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及PoE端口及其防雷保护装置。
背景技术
以太网供电(Power over Ethernet，PoE)指的是用一条通用以太网电缆同时传输以太网信号和直流电源，将电源和数据集成在同一根线缆中传输的技术。这不仅对于那些需要供电、但电源并不方便获取的设备特别有帮助，而且一般的终端设备也可以从这项技术中获益，IP电话、无线接入点、网络安全照相机都是很好的例子。以太网供电有很多优点，如灵活性、远程管理功能、高可靠性以及全球范围内的兼容性等。
根据IEEE 802.3af的规范，有两种方式选择以太网双绞线的线对来供电，分别命名为方案A和方案B。方案A是在传输数据所用的电缆对((1/2 & 3/6)之上同时传输直流电，其信号频率与以太网数据信号频率不同以确保在同对电缆上能够同时传输直流电与数据。方案B使用局域网电缆中没有被使用的线对(4/5 & 7/8)来传输直流电。对于中跨供电设备而言，一般都采用以太网线缆中的4，5，7，8四根空闲线来传输电源(以下将这四根线对应的端口称为PoE端口)，即选择方案B，PoE供电连接示意图如图1所示。
目前，常用的以太网供电接口电路一般不进行专门的防雷设计，其传输数据的四根线可通过以太网变压器来阻挡雷击浪涌，而用来供电的四根以太网线则直接连到PoE控制芯片(如图1所示)，因此用来供电的四根线几乎无任何防护，这样的设计成本虽然低廉，但是防雷功能肯定比较弱。当雷击浪涌到来时，浪涌能量很容易通过以太网供电线直接传到PoE控制芯片，从而导致芯片损坏甚至带来更大的危害。
发明内容
本发明旨在提供一种PoE端口及其防雷保护装置，能够防止浪涌电流对PoE端口的危害。
根据本发明的一个方面，提供了一种PoE端口，包括：防雷保护装置，连接PoE端口的供电线，用于保护供电线免遭浪涌电流的破坏。
优选的，防雷保护装置包括：第一压敏电阻，连接于供电线与地之间。
优选的，防雷保护装置包括：第二压敏电阻，连接于多条供电线之间。
优选的，防雷保护装置包括：TVS(Transient Voltage Suppress，瞬态电压抑制)二极管，连接于供电线与地之间。
优选的，供电线包括4/5线对和7/8线对，防雷保护装置包括：前级电路，包括：两个第一压敏电阻，分别连接于4/5线对与地之间和7/8线对与地之间；一个第二压敏电阻，连接于4/5线对与7/8线之间；后级电路，包括：三个TVS二极管，其第一极连接至4/5线对、7/8线与地，其第二极连接在一起；以及电感，串联前级和后级。
根据本发明的另一方面，提供了一种防雷保护装置，连接PoE端口的供电线，用于保护供电线免遭浪涌电流的破坏。
优选的，包括：第一压敏电阻，连接于供电线与地之间。
优选的，包括：第二压敏电阻，连接于多条供电线之间。
优选的，包括：TVS二极管，连接于供电线与地之间。
优选的，供电线包括4/5线对和7/8线对，防雷保护装置包括：前级电路，包括：两个第一压敏电阻，分别连接于4/5线对与地之间和7/8线对与地之间；一个第二压敏电阻，连接于4/5线对与7/8线之间；后级电路，包括：三个TVS二极管，其第一极连接至4/5线对、7/8线与地，其第二极连接在一起；以及电感，串联前级和后级。
上述技术方案PoE端口中设置了防雷保护装置，所以能有效地防止浪涌电流对PoE端口的危害。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是现有以太网供电端口的电路示意图；
图2示出了根据本发明实施例的增加防雷保护模块后的PoE示意图；
图3是增加本发明实施例的防雷保护电路后的PoE示意图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
图2示出了根据本发明实施例的增加防雷保护模块后的PoE示意图。该PoE包括：防雷保护装置，连接PoE端口的供电线，用于保护供电线免遭浪涌电流的破坏。
因为在PoE端口中设置了防雷保护装置，所以能有效地防止浪涌电流对PoE端口的危害。
优选的，防雷保护装置包括：第一压敏电阻，连接于供电线与地之间。
优选的，防雷保护装置包括：第二压敏电阻，连接于多条供电线之间。
优选的，防雷保护装置包括：TVS二极管，连接于供电线与地之间。
优选的，供电线包括4/5线对和7/8线对，防雷保护装置包括：前级电路，包括：两个第一压敏电阻，分别连接于4/5线对与地之间和7/8线对与地之间；一个第二压敏电阻，连接于4/5线对与7/8线之间；后级电路，包括：三个TVS二极管，其第一极连接至4/5线对、7/8线与地，其第二极连接在一起；以及电感，串联前级和后级。
可以看出，上述的优选实施例具体包括：以太网供电线浪涌保护电路，在以太网供电线与地以及供电线之间提供瞬时高压的电流泄放通路，用来泄放因雷电等产生的高压，该泄放电路由压敏电阻和TVS二极管提供，压敏电阻位于保护电路的最前级；供电线保护电路后级采用TVS二极管进行电压箝位，将通过初级的残压箝位到一个较低的电压值，实现对后级电路的保护；在前级与后级保护电路之间串联限流电感起退藕作用。通过上述前级保护电路及后级保护电路的双重保护，实现了对PoE端口的共模和差模防护。
在选取保护器件合适的情况下，本发明的防雷保护电路可使PoE端口能够承受高达5kA(8/20us波形)或5kV(1.2/50us波形)的雷击冲击电流，极大的增强了PoE端口抗雷击的能力，降低了PoE端口的雷击损坏率。
本发明的原理图，如图3所示，图中的右侧为以太网接口的输入侧(RJ45接头)，并使用了其四根空闲引脚来进行供电，即4/5用来充当传送供电电源的正线，7/8用来充当传送供电电源的负线，图中的左侧为PoE接口的器件侧，中间的虚线框为防雷保护电路。
从图中可看出，该防雷保护电路是由三个压敏电阻RV1、RV2、RV3，两个电感L1、L2及三个TVS二极管VD1、VD2、VD3组成的两级保护电路。其中，压敏电阻RV1、RV2、RV3的动作电压应大于TVS二极管VD1、VD2、VD3的动作电压。
如前所述，该防雷保护电路由两级电路组成：前级电路由压敏电阻来实现对大的浪涌信号的防护，后级电路由TVS二极管来实现对经过压敏电阻后的残余浪涌信号的防护，介于前后级保护电路之间的电感用于限制经过TVS二极管的暂态电流，同时可改善压敏电阻的动作特性，并促进前后两级保护电路之间的特性配合。
当PoE端口线上有浪涌信号到来时，该防雷保护电路开始作用。工作原理如下：当浪涌信号到来时，PoE线间的电压会逐渐升高，由于压敏电阻RV1、RV2、RV3具有较高的动作电压和较长的反应时间，它并不会立即动作；在压敏电阻动作之前，TVS二极管VD1、VD2、VD3将首先动作，并流过暂态电流；随着暂态电流的增大，限流电感L1、L2上的压降也相应地增大，这一压降施加于压敏电阻两端，就促使其尽早动作。当压敏电阻RV1、RV2、RV3动作后，它将提供一条接地的旁路泄放暂态大电流的通道，同时也能起限制过电压的作用，对其左侧的限流电感和TVS二极管起到保护作用。
由于本发明用于PoE端口防护，而PoE端口多采用48V供电电压，因此防护器件的参数选择必须正确，防护器件参数的正确选取也保证了，POE端口在正常工作情况下(无浪涌信号)，防雷保护电路不会动作，从而不会对工作电路构成影响。如TVS二极管动作电压不能低于57V(因为直流48V供电范围为：40V～57V)，否则PoE工作于上限电压57V时TVS二极管即会动作，但动作电压也不能太高，要低于PoE控制芯片耐受极限值10～20V，以PoE控制芯片的限制电压为90V为例，则TVS二极管的动作电压以70V左右为宜。
以上关于防护电路及相关参数的描述，仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。如前级和后级间的去藕元件可以是电感，也可以是电阻或由至少两个电阻串联而成的电阻组以及由至少两个电感串联而成的电感组。
从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：
成本低、安全可靠、防雷能力强并可多次进行雷击浪涌防护。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种PoE端口，其特征在于，包括：
防雷保护装置，连接所述PoE端口的供电线，用于保护所述供电线免遭浪涌电流的破坏。
2.根据权利要求1所述的PoE端口，其特征在于，所述防雷保护装置包括：
第一压敏电阻，连接于所述供电线与地之间。
3.根据权利要求2所述的PoE端口，其特征在于，所述防雷保护装置包括：
第二压敏电阻，连接于多条所述供电线之间。
4.根据权利要求1所述的PoE端口，其特征在于，所述防雷保护装置包括：
TVS二极管，连接于所述供电线与地之间。
5.根据权利要求1所述的PoE端口，其特征在于，所述供电线包括4/5线对和7/8线对，所述防雷保护装置包括：
前级电路，包括：
两个第一压敏电阻，分别连接于所述4/5线对与地之间和所述7/8线对与地之间；
一个第二压敏电阻，连接于所述4/5线对与所述7/8线之间；
后级电路，包括：
三个TVS二极管，其第一极连接至所述4/5线对、所述7/8线与地，其第二极连接在一起；以及
电感，串联所述前级和所述后级。
6.一种防雷保护装置，其特征在于，连接所述PoE端口的供电线，用于保护所述供电线免遭浪涌电流的破坏。
7.根据权利要求6所述的防雷保护装置，其特征在于，包括：
第一压敏电阻，连接于所述供电线与地之间。
8.根据权利要求7所述的防雷保护装置，其特征在于，包括：
第二压敏电阻，连接于多条所述供电线之间。
9.根据权利要求6所述的防雷保护装置，其特征在于，包括：
TVS二极管，连接于所述供电线与地之间。
10.根据权利要求6所述的防雷保护装置，其特征在于，所述供电线包括4/5线对和7/8线对，所述防雷保护装置包括：
前级电路，包括：
两个第一压敏电阻，分别连接于所述4/5线对与地之间和所述7/8线对与地之间；
一个第二压敏电阻，连接于所述4/5线对与所述7/8线之间；
后级电路，包括：
三个TVS二极管，其第一极连接至所述4/5线对、所述7/8线与地，其第二极连接在一起；以及
电感，串联所述前级和所述后级。
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