CN102185698A - 以太网供电端口防护电路和以太网供电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以太网供电端口防护电路和以太网供电设备，一种端口防护电路，包括：第一共模防护器件、第二共模防护器件以及m个整流桥，所述m等于端口的数量，所述整流桥和所述端口一一对应；每个整流桥的第一输入端和第二输入端分别和以太网供电PoE控制芯片的第一直流输出端和第二直流输出端连接；每个整流桥的第一输出端或第二输出端与对应的端口的空闲信号线连接，其中，所述空闲信号线为不带电信号线；所述第一共模防护器件的一端和每个整流桥的第一输出端连接，另一端接地；所述第二共模防护器件的一端和每个整流桥的第二输出端连接，另一端接地。本发明可以有效解决现有技术中由于防护器件动作不一致导致共模过电压转化差模过电压的问题，安全性较好。

Description

以太网供电端口防护电路和以太网供电设备
技术领域
本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种以太网供电端口防护电路和以太网供电设备。
背景技术
以太网供电(Power over Ethernet，PoE)是指以太网供电设备(Power-Sourcing Equipment，PSE)通过以太网电缆向受电设备(PoweredDevice，PD)进行供电的技术，其可靠供电的最长距离为100米。当PSE与PD距离较远且出户走线时，非常容易受到雷击，因而提供相应的防护措施是非常必要的。
PSE中包括PoE控制芯片，其通过一组直流输出端输出48V的直流电压。一组直流输出端包括第一直流输出端和第二直流输出端，第一直流输出端与第二直流输出端之间的电压为48V，现有技术中通常在PSE中增加端口防护电路，如图1所示，是现有技术中端口防护电路的示意图。
现有的端口防护电路主要包括差模防护器件D1和共模防护器件，差模防护器件D1的一端接PoE控制芯片的第一直流输出端，另一端接PoE控制芯片的第二直流输出端。共模防护器件包括第一压敏电阻RV1和第二压敏电阻RV2，第一压敏电阻RV1的第一端接PoE控制芯片的第一直流输出端，另一端接地；第二压敏电阻RV2的第一端接PoE控制芯片的第二直流输出端，另一端接地。
发明人在研究现有技术的过程中发现，现有的端口防护电路使用两个压敏电阻进行共模浪涌防护。当共模浪涌发生时，由于两个压敏电阻无法做到完全一致，导致差模残压，当差模残压较大时将损坏PoE控制芯片。
发明内容
本发明提供一种可以对共模浪涌进行防护的端口防护电路和使用该端口防护电路的以太网供电设备。
本发明实施例提供的端口防护电路包括：
第一共模防护器件、第二共模防护器件以及m个整流桥，所述m等于端口的数量，所述整流桥和所述端口一一对应；
每个整流桥的第一输入端和第二输入端分别和PoE控制芯片的第一直流输出端和第二直流输出端连接；
每个整流桥的第一输出端或第二输出端与对应的端口的信号线连接；
所述第一共模防护器件的一端和每个整流桥的第一输出端连接，另一端接地；
所述第二共模防护器件的一端和每个整流桥的第二输出端连接，另一端接地。
本发明还提供一种以太网供电设备，以太网供电设备包括：
PoE控制芯片，m个端口，所述m为正整数，以及如上所述的端口防护电路。
在本发明实施例提供的端口防护电路中，第一共模防护器件和第二共模防护器件分别与整流桥的两个输出端连接，基于整流桥的特性使得防护电路是平衡的，能够有效解决现有技术中由于防护器件动作不一致导致共模过电压转化差模过电压的问题，安全性较好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中端口防护电路的电路原理图；
图2是本发明实施例一提供的端口防护电路的电路原理图；
图3是本发明实施例一提供的端口防护电路的正向共模浪涌泄放示意图；
图4是本发明实施例一提供的端口防护电路的反向共模浪涌泄放示意图；
图5是本发明实施例二提供的端口防护电路的电路原理图；
图6是本发明实施例三提供的端口防护电路的电路原理图；
图7是本发明实施例四提供的端口防护电路的电路原理图；
图8是本发明实施例五提供的端口防护电路的电路原理图；
图9是本发明实施例五提供的端口防护电路的正向共模浪涌泄放示意图；
图10是本发明实施例五提供的端口防护电路的反向共模浪涌泄放示意图；
图11是本发明实施例六提供的端口防护电路的电路原理图；
图12是本发明实施例七提供的以太网供电设备的电路原理图；
图13是本发明实施例八提供的以太网供电设备的电路原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种端口防护电路和以太网供电设备。为了更好的理解本发明实施例的技术方案，下面结合附图对本发明提供的实施例进行详细地描述。
参见图2，图2是本发明实施例一提供的端口防护电路的电路原理图。
在本发明实施例中，端口防护电路主要包括：差模防护器件D1、第一共模防护器件RV1、第二共模防护器件RV2、整流桥BR1。在本发明实施例中，端口的数量为1，相应的整流桥的数量为1。如图所示，整流桥在具体实现时可以使用4个二极管(D2、D3、D4、D5)组成，其中第一二极管D2的阳极和第二二极管D3的阴极连接，第二二极管D3的阳极和第三二极管D4的阳极连接，第三二极管D4的阴极和第四二极管D5的阳极连接，第四二极管D5的阴极和第一二极管D2的阴极连接。本发明实施例中的防护电路可以用于PE(10/100M)端口中。
整流桥还可以由一个共阴极整流二极管和一个共阳极整流二极管组成。
其中，整流桥BR1的第一输入端和第二输入端分别和PoE控制芯片的第一直流输出端和第二直流输出端连接，整流桥的第一输出端(正端)或第二输出端(负端)与端口的空闲信号线连接，其中，空闲信号线为不带电信号线，例如：如图2中的信号线4、5、7和8。
第一共模防护器件RV1的一端和整流桥BR1的第一输出端连接，另一端接地，第二共模防护器件RV2的一端和整流桥BR1的第二输出端连接，另一端接地。
进一步的，本发明实施例提供的端口防护电路还可以包括差模防护器件D1，差模防护器件D1的一端与PoE控制芯片的第一直流输出端连接，另一端和PoE控制芯片的第二直流输出端连接。其中，差模防护器件可以用于防护PoE控制芯片的两个直流输出端之间的差模浪涌。
当端口处有正向共模浪涌电压时，本发明实施例提供的端口防护电路的泄放路径如图3所示，即正向共模浪涌通过第一共模防护器件RV1和第二共模防护器件RV2泄放到大地。
当端口处有反向共模浪涌电压时，本发明实施例提供的端口防护电路的泄放路径如图4所示，即反向共模浪涌通过第一共模防护器件RV1和第二共模防护器件RV2泄放到大地。
在本发明实施例一提供的端口防护电路中，第一共模防护器件和第二共模防护器件分别与整流桥的两个输出端连接，基于整流桥的特性使得防护电路是平衡的，能够有效解决现有技术中由于防护器件动作不一致导致共模过电压转化差模过电压的问题，安全性较好。
参见图5，图5是发明实施例二提供的端口防护电路的电路原理图。
本发明实施例二提供的端口防护电路与实施例一提供的端口防护电路的区别在于，在本发明实施例中，整流桥的第一输出端或第二输出端可以通过对应端口的变压器中心抽头与端口的信号线连接。如图所示，信号线4、5通过变压器中心抽头与整流桥的第二输出端连接，信号线7、8通过电阻变压器中心抽头与整流桥的第二输出端连接。本发明实施例中的防护电路可以用于GE(1000M)端口中。
在本发明实施例提供的端口防护电路中，第一共模防护器件RV1和第二共模防护器件RV2具体可以为压敏电阻、半导体放电管、气体放电管或瞬态抑制二极管等其它元器件。差模防护器件D1可以为瞬间抑制二极管或压敏电阻或其他元件。
参见图6，图6是本发明实施例三提供的端口防护电路的电路原理图。
本发明实施例三提供的端口防护电路与实施例一提供的端口防护电路的区别在于，在本发明实施例中，整流桥的第一输出端或第二输出端可以通过对应端口的变压器中心抽头与端口的信号线连接，还可以通过电阻与端口的信号线连接。例如，信号线1、2通过电阻R2、以及变压器中心抽头与整流桥的第二输出端连接，信号线3、6通过电阻R1、以及变压器中心抽头与整流桥的第二输出端连接，信号线4、5通过电阻R3与整流桥的第二输出端连接，信号线7、8通过电阻R4与整流桥的第二输出端连接。
在本发明实施例提供的端口防护电路中，第一共模防护器件RV1和第二共模防护器件RV2具体可以为压敏电阻、半导体放电管、气体放电管或瞬态抑制二极管等其它元器件。
本发明实施例中通过在整流桥的第一输出端接电阻，可以用于端口的阻抗匹配，从而使防护电路具有更好的电磁兼容性能。
参见图7，图7是本发明实施例四提供的端口防护电路的电路原理图。
本发明实施例四提供的端口防护电路与实施例一提供的端口防护电路的区别在于，整流桥的第一输出端或第二输出端通过电感、磁珠与端口的信号线连接。例如，信号线1、2通过电感与整流桥的第二输出端连接，信号线3、6通过电感与整流桥的第二输出端连接，信号线4、5通过磁珠与整流桥的第二输出端连接，信号线7、8通过磁珠与整流桥的第二输出端连接。本发明实施例中通过在整流桥的第一输出端接磁珠，可以抑制信号线上的噪声和干扰。本发明实施例中，通过在信号线上串联电感，可以消除信号线上的噪声和干扰。
参见图8，图8是本发明实施例五提供的端口防护电路的电路原理图。
在本发明实施例中，端口防护电路主要包括：
n个差模防护器件D1、D2...Dn，n个整流桥BR1、BR2...BRn，第一共模防护器件RV1以及第二共模防护器件RV2。
其中，n等于供电设备中端口的数量，n大于1，每个端口均包括一个整流桥。如图所示，整流桥在具体实现时可以使用4个二极管(D2、D3、D4、D5)组成。
在本发明实施例中，每个整流桥的第一输入端和第二输入端分别和PoE控制芯片的第一直流输出端和第二直流输出端连接。每个整流桥的第一输出端或第二输出端与对应的端口的信号线连接。
其中，PoE控制芯片可以包括多组直流输出端，例如，整流桥BR1的第一输入端和第二输入端分别和第一组直流输出端中的第一直流输出端和第二直流输出端连接。整流桥BR1的第二输出端和对应的1号端口的信号线1-8连接。
在本发明实施例中，第一共模防护器件RV1的一端和每个整流桥的第一输出端连接，另一端接地；第二共模防护器件RV2的一端和每个整流桥的第二输出端连接，另一端接地。在本发明实施例中，每个整流桥第一输出端和第二输出端分别通过一个共模防护器件接地。
在本发明实施例提供的端口防护电路中，第一共模防护器件和第二共模防护器件分别与整流桥的两个输出端连接，因而防护电路是平衡的，能够有效解决现有技术中由于防护器件动作不一致导致共模过电压转化差模过电压的问题，安全性较好。
此外，本发明实施例提供的端口防护电路可以应用于多个端口上。相对于现有技术中需要针对每个端口提供单独的共模防护器件，本发明实施例提供的端口防护电路共用了一组共模防护器件，可以减小端口防护电路的体积，节省防护电路的成本。
当端口处有正向共模浪涌电压时，本发明实施例提供的端口防护电路的泄放路径如图9所示，即正向共模浪涌通过第一共模防护器件RV1和第一共模防护器件RV2泄放到大地。
当端口处有反向共模浪涌电压时，本发明实施例提供的端口防护电路的泄放路径如图10所示，即反向共模浪涌通过第一共模防护器件RV1和第一共模防护器件RV2泄放到大地。
参见图11，图11是本发明实施例六提供的端口防护电路的电路原理图。
本发明实施例六提供的端口防护电路与实施例五提供的端口防护电路的区别在于，每个整流桥的第一输出端或第二输出端通过电阻与端口的信号线连接。例如，1号端口的信号线1、2通过电阻R2与整流桥BR1的第二输出端连接，信号线3、6通过电阻R1与整流桥BR1的第二输出端连接，信号线4、5通过电阻R3与整流桥BR1的第二输出端连接，信号线7、8通过电阻R4与整流桥BR1的第二输出端连接。
以上对本发明实施例提供的端口防护电路进行了详细介绍，本发明实施例还提供一种包括上述端口防护电路的以太网供电设备。
参见图12，图12是本发明实施例七提供的以太网供电设备的电路原理图。
在本发明实施例中，以太网供电设备主要包括：端口和端口防护电路。其中，端口的数量为m，m为正整数，以太网供电设备还包括一个PoE控制芯片。其中，以太网中的端口具体为RJ45端口。
其中，端口防护电路的结构详见上述实施例一、二、三、四、五、六的相关描述，在此不再重复。
如图所示，在本发明实施例提供的以太网供电设备中，每个端口中还包括与端口连接的信号线和变压器。
其中，以太网供电设备在进行供电时，1号端口(RJ45端口)的1、2、3、6信号线带电，分别通过变压器中心抽头连接整流桥的第二输出端。空闲的4、5、7、8信号线不带电，直接连接整流桥的第二输出端。
在本发明实施例提供的以太网供电设备中，端口的正向共模浪涌或负向共模浪涌均可以通过共模防护器件RV1和RV2进行泄放。具体的泄放示意图参见上述实施例一、三的相关描述。
在本发明实施例提供的以太网供电设备中，端口防护电路中的第一共模防护器件RV1和第二共模防护器件RV2具体可以为压敏电阻、半导体放电管、气体放电管或瞬态抑制二极管等其它元器件，差模防护器件D1具体可以为瞬间抑制二极管或压敏电阻。
在本发明实施例提供的以太网供电设备中，端口防护电路中的第一共模防护器件和第二共模防护器件分别与整流桥的两个输出端连接，因而防护电路是平衡的，能够有效解决现有技术中由于防护器件动作不一致导致共模过电压转化差模过电压的问题，安全性较好。
此外，本发明实施例提供的以太网供电设备中端口防护电路可以应用于多个端口上。相对于现有技术中需要针对每个端口提供单独的共模防护器件，本发明实施例提供的端口防护电路共用了一组共模防护器件，可以减小端口防护电路的体积，进一步节省了端口防护电路所占的空间，不仅可以节省成本，还可以实现以太网供电设备端口高密度、大量积防护的要求。
参见图13，图13是本发明实施例八提供的以太网供电设备的电路原理图。
本发明实施例八提供的以太网供电设备与实施例七提供的以太网供电设备的区别在于，端口防护电路中整流桥的第一输出端或第二输出端通过电阻与端口的信号线连接。例如，1号端口(RJ45端口)的信号线1、2通过电阻R2与整流桥的第二输出端连接，信号线3、6通过电阻R1与整流桥的第二输出端连接，信号线4、5通过电阻R3与整流桥的第二输出端连接，信号线7、8通过电阻R4与整流桥的第二输出端连接。
以上对本发明实施例提供的端口防护电路以及以太网供电设备进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种端口防护电路，包括：
第一共模防护器件、第二共模防护器件以及m个整流桥，所述m等于端口的数量，所述整流桥和所述端口一一对应；
每个整流桥的第一输入端和第二输入端分别和以太网供电PoE控制芯片的第一直流输出端和第二直流输出端连接；
每个整流桥的第一输出端或第二输出端与对应的端口的空闲信号线连接，其中，所述空闲信号线为不带电信号线；
所述第一共模防护器件的一端和每个整流桥的第一输出端连接，另一端接地；
所述第二共模防护器件的一端和每个整流桥的第二输出端连接，另一端接地。
2.根据权利要求1所述的端口防护电路，其特征在于，
所述整流桥的第一输出端或第二输出端通过对应端口的变压器中心抽头与所述端口的信号线连接，或者，
所述整流桥的第一输出端或第二输出端通过电阻、电感或磁珠与所述端口的信号线连接。
3.根据权利要求1到2任一项所述的端口防护电路，其特征在于，
所述第一共模防护器件和第二共模防护器件为压敏电阻、半导体放电管、气体放电管或瞬态抑制二极管。
4.根据权利要求1到2任一项所述的端口防护电路，其特征在于，
每个整流桥包括一个共阳极整流二极管和一个共阴极整流二极管，
或者，所述整流桥包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管，所述第一二极管的阳极和第二二极管的阴极连接，第二二极管的阳极和第三二极管的阳极连接，第三二极管的阴极和第四二极管的阳极连接，第四二极管的阴极和第一二极管的阴极连接。
5.根据权利要求1到2任一项所述的端口防护电路，其特征在于，还包括：
差模防护器件，所述差模防护器件一端与所述PoE控制芯片的第一直流输出端连接，另一端和所述PoE控制芯片的第二直流输出端连接。
6.根据权利要求5所述的端口防护电路，其特征在于，
所述差模防护器件包括瞬间抑制二极管或压敏电阻。
7.一种以太网供电设备，包括：
PoE控制芯片，m个端口，所述m为正整数；
其特征在于，还包括：
如权利要求1到6任一项所述的端口防护电路。
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