CN103779972B - 一种简易可靠的以太网供电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种简易可靠的以太网供电装置，包括供电端电路和受电端电路，所述供电端电路包括：供电电路和侦测电路；所述受电端电路包括：侦测电阻、滤波电路以及过压保护电路；所述供电电路与侦测电路连接，侦测电路通过两条用于侦测电路传输的信号线与所述侦测电阻连接；所述供电电路通过两条空余线与所述滤波电路连接；所述滤波电路与所述过压保护电路连接。本发明用简单的分立器件构成的电路就可以实现可靠的以太网供电，该装置具有适用性广、灵活性强、成本低的优点。

Description

一种简易可靠的以太网供电装置

技术领域

本发明涉及一种简易可靠的以太网供电装置。

背景技术

一个完整的供电系统POE包括供电端设备（PSE，PowerSourcingEquipment）和受电端设备（PD，PowerDevice）两部分。PSE设备是为以太网客户端设备供电的设备，同时也是整个POE以太网供电过程的管理者，而PD设备是接收供电的PSE负载。传统的以太网供电系统多采用PSE芯片和PD芯片结合使用，PSE设备在端口输出很小的电压，直到其检测到线缆终端的连接为一个支持IEEE802.3af标准的受电端设备。当检测到受电端设备PD之后，PSE设备会为PD设备进行分类，并且评估此PD设备所需的功率损耗。分类完之后即对PD设备提供稳定可靠48V的直流电。然而在某些运用场景下，比如私有的系统，主机A通过网线给从机B供电，若用户按照传统的POE供电方式，成本就会很高，因为需要昂贵的PSE芯片和PD芯片，有的时候供电设备端电源不满足标准的以太网供电电压幅度要求，则需增加额外的电路进行升压或者降压，这显然不是一个很好的设计方案。本专利申请文件介绍的以太网供电方式和电路则使用较简单的分立器件构成的电路即可实现可靠的以太网供电，具有可靠性好，灵活性强的优点。

现有技术中提供了一种以太网供电电路和端口电路，其见公开号为202841160U，公开日为2013-03-27的中国专利，该端口电路包括第一运算放大器、第一比较器、电流采样电阻和开关管，电流采样电阻和开关管串接在端口电路的输入端和输出端之间；第一运算放大器的第一输入端接电流采样电阻的第一端，第一运算放大器的第二输入端接电流采样电阻的第二端；第一比较器的第一输入端接第一运算放大器的输出端，第一比较器的第二输入端接基准电压，第一比较器的输出端接开关管的控制端。以太网供电电路包括总功率限制电路和复数个端口电路，所述的端口电路为上述的端口电路，所有的端口电路并接，端口电路的输入端接总功率限制电路的输出端。该实用新型适于非标应用，可以防止以太网供电安全隐患。即该实用新型是当受电设备端功率超出所设置的范围时，能起到安全断电并重启的作用。也就是通过分立器件实现电流限制。而并未涉及到对合法受电设备的检测（即不检测直接供电）；而本专利申请文件是通过分立器件实现对合法受电设备的检测，并实现对合法受电设备供电。是一种以太网供电电路，通过较少的分立器件构成的电路实现可靠供电，有别与传统的利用PD芯片和PSE芯片来实现。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种简易可靠的以太网供电装置，具有适用性广、灵活性强、成本低的优点。

本发明是这样实现的：一种简易可靠的以太网供电装置，包括供电端电路和受电端电路，所述供电端电路包括：供电电路和侦测电路；所述受电端电路包括：侦测电阻、整流电路以及过压保护电路；所述供电电路与侦测电路连接，侦测电路通过两条用于侦测电路传输的信号线与所述侦测电阻连接；所述供电电路通过两条空余线与所述整流电路连接；所述整流电路与所述过压保护电路连接。

进一步地，所述两条空余线能用两条用于电源供电传输的信号线进行替换。

进一步地，供电电路包括PMOS管Q3、电阻R10、电阻R11以及NPN三极管Q4；所述电阻R10和电阻R11串联，电阻R10的一端连接电源输入端，所述PMOS管Q3两端分别连接电源输入端和电源输出端，且PMOS管Q3的第三端与电阻R10的另一端连接；所述电阻R11连接NPN三极管Q4的集电极，NPN三极管Q4的发射极接信号地，NPN三极管Q4的基极与侦测电路连接。

进一步地，所述侦测电路包括：电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R12、电阻R13、电阻R15、比较器一以及比较器二；所述电阻R9、电阻R12、电阻R15串联，所述电阻R6、侦测电阻、电阻R7串联；所述比较器一的第3引脚正电源输入端、比较器二的第2引脚负电源输入端分别连接电阻R12的两端；所述比较器一的第2引脚负电源输入端、比较器二的第3引脚正电源输入端均连接所述侦测电阻，所述比较器一的第1引脚输出端、比较器二的第1引脚输出端均连接所述电阻R13的一端，电阻R13的另一端连接所述NPN三极管Q4的基极；所述电阻R8与所述比较器一的第1引脚输出端连接；所述NPN三极管Q4的发射极接信号地；所述NPN三极管Q4的集电极与电阻R11连接。

进一步地，所述过压保护电路包括：电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、PMOS管Q1、PNP三极管Q2以及稳压管Z2；所述PMOS管Q1的两端漏极、源极分别连接受电设备和电阻R3的一端；所述PMOS管Q1的第三端栅极和电阻R3的另一端均连接所述PNP三极管Q2的集电极，所述PNP三极管Q2的发射极与电阻R3连接，所述PNP三极管Q2的基极与所述电阻R4的一端连接；所述电阻R2和稳压管Z2串联；所述电阻R4的另一端连接电阻R2的一端，所述电阻R2的另一端与PNP三极管Q2的发射极连接；所述电阻R5的一端与PNP三极管Q2的集电极连接，另一端接信号地。

本发明具有如下优点：本发明是通过分立器件实现对合法受电设备的检测，并实现对合法受电设备供电。是一种以太网供电电路，通过较少的分立器件构成的电路实现可靠供电，与传统的利用PD芯片和PSE芯片相比，本发明具有适用性广、灵活性强、成本低的优点。

附图说明

图1为本发明第一实施例的结构示意图。

图2为本发明第一实施例中侦测电路和供电电路的结构示意图。

图3为本发明第一实施例中过压保护电路的结构示意图。

图4为本发明第二实施例的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1至图3所示，本发明的较佳的第一实施例一种简易可靠的以太网供电装置，包括供电端电路和受电端电路，所述供电端电路包括：供电电路和侦测电路；所述受电端电路包括：侦测电阻、整流电路以及过压保护电路；所述供电电路与侦测电路连接，侦测电路通过两条用于侦测电路传输的信号线与所述侦测电阻连接；所述供电电路通过两条空余线与所述整流电路连接；所述整流电路与所述过压保护电路连接。过压保护电路连接带供电的受电设备；其中，在10Mbps速率工作的双绞线对BASE-T和100Mbps速率工作的双绞线对BASE-T中只用到其中的两对，即把两空余线对用来作为电源供电传输路径。

在本发明中，供电电路包括PMOS管Q3、电阻R10、电阻R11以及NPN三极管Q4；所述电阻R10和电阻R11串联，电阻R10的一端连接电源输入端，所述PMOS管Q3两端分别连接电源输入端和电源输出端，且PMOS管Q3的第三端与电阻R10的另一端连接；所述电阻R11连接NPN三极管Q4的集电极，NPN三极管Q4的发射极接信号地，NPN三极管Q4的基极与侦测电路连接。所述侦测电路包括：电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R12、电阻R13、电阻R15、比较器一以及比较器二；所述电阻R9、电阻R12、电阻R15串联，所述电阻R6、侦测电阻R、电阻R7串联；所述比较器一的第3引脚、比较器二的第2引脚分别连接电阻R12的两端；所述比较器一的第2引脚、比较器二的第3引脚均连接所述侦测电阻R，所述比较器一的第1引脚、比较器二的第1引脚均连接所述电阻R13的一端，电阻R13的另一端连接所述NPN三极管Q4的基极；所述电阻R8与所述比较器一的第1引脚连接。

所述过压保护电路包括：电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、PMOS管Q1、PNP三极管Q2以及稳压管Z2；所述PMOS管Q1的两端分别连接受电设备和电阻R3的一端；所述PMOS管Q1的第三端和电阻R3的另一端均连接所述PNP三极管Q2的集电极，所述PNP三极管Q2的发射极与电阻R3连接，所述PNP三极管Q2的基极与所述电阻R4连接；所述电阻R2和稳压管Z2串联；所述电阻R4连接电阻R2的一端，所述电阻R2的另一端与PNP三极管Q2的发射极连接；所述电阻R5的一端与PNP三极管Q2的集电极连接，另一端接信号地。

这里需要说明的是：

如图2所示，本发明中的供电电路和侦测电路具体实现方式为：侦测电路中的比较器一和比较器二组合构成一门限比较器，该门限比较器的门限电压为（v1，v2）；在v1<v3<v2时，比较器一和比较器二输出均为高电平；在v3>v2或v3<v1时，比较器一和比较器二的其中一个输出为高电平，另外一个输出为低电平；由于两比较器输出短接在一起，构成了与门逻辑关系，（即只有当两比较器输出均为高电平时，其组合构成的门限比较器输出才是高电平。所以当v1<v3<v2时，门限比较器输出高电平；当v3>v2或v3<v1时，门限比较器输出低电平。）；所述侦测电阻R为受电端的侦测电阻（即图1中的R），所述供电端电路设定了设备所应具有的侦测电阻R的范围值。只有当受电端电路的侦测电阻R的大小落在所述设定的范围值内，才会被供电端电路认为是合法的受电端设备。图2中VCC通过电阻R6、电阻R、电阻R7分压后得到一待比较的电压v3。当侦测电阻R的值落在所述设定的范围值内，得到的电压v3应为v1<v3<v2；当侦测电阻R的值不是在所述设定的范围值内，得到的电压v3应为v3>v2或v3<v1。当供电端电路检测到合法的受电端设备时，所述门限比较器输出高电平，从而使得NPN三极管Q4饱和导通，PMOS管Q3打开供电通道，即供电端设备向受电端设备供电；当供电端设备检测不到合法的受电端设备时，门限比较器输出低电平，从而使得NPN三极管Q4截止关闭，PMOS管Q3关闭供电通道，供电端设备未向受电端设备供电。

如图3所示，为了提高安全性能，受电端电路需加一过压保护电路，防止受电设备接受非法的供电设备的高电压而烧毁受电设备。该过压保护电路具体实现方式为：图3中的VDD为从供电端电路得到的电源，Z2为稳压管。当VDD小于Vz+Veb时，（其中，Vz为稳压管的稳压值，Veb为使得PNP三极管Q2饱和导通的发射极和基极的电压差），PNP三极管Q2截止关闭，此时VDD通过R3和R5电阻的分压后，形成了使得PMOS管Q1导通的Vsg，于是VDD1=VDD；当VDD大于Vz+Veb时，PNP三极管Q2饱和导通，此时PMOS管Q1导通的Vsg=0V，PMOS管Q1管截止关闭，于是VDD1=0V。VDD1给受电电路供电，受电电路适应各种电源转换电路。

请参阅图4所示，是本发明第二实施例的结构示意图。其与第一实施例的区别在于：所述两条空余线能用两条用于电源供电传输的信号线进行替换。这样该装置能用于在1000Mbps速率工作的双绞线对BASE-T中。

总之，本发明是通过分立器件实现对合法受电设备的检测，并实现对合法受电设备供电。是一种以太网供电电路，通过较少的分立器件构成的电路实现可靠供电，与传统的利用PD芯片和PSE芯片相比，本发明具有适用性广、灵活性强、成本低的优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种简易可靠的以太网供电装置，其特征在于：包括供电端电路和受电端电路，所述供电端电路包括：供电电路和侦测电路；所述受电端电路包括：侦测电阻、整流电路以及过压保护电路；所述供电电路与侦测电路连接，侦测电路通过两条用于侦测电路传输的信号线与所述侦测电阻连接；所述供电电路通过两条空余线与所述整流电路连接；所述整流电路与所述过压保护电路连接；所述供电电路包括PMOS管Q3、电阻R10、电阻R11以及NPN三极管Q4；所述电阻R10的第二端和电阻R11的第一端串联，电阻R10的第一端连接电源输入端，所述PMOS管Q3两端源极、漏极分别连接电源输入端和电源输出端，且PMOS管Q3的第三端栅极与电阻R10的第二端连接；所述电阻R11的第二端连接NPN三极管Q4的集电极，NPN三极管Q4的发射极接信号地，NPN三极管Q4的基极与侦测电路连接。

2.根据权利要求1所述的一种简易可靠的以太网供电装置，其特征在于：所述两条空余线能用两条用于电源供电传输的信号线进行替换。

3.根据权利要求1所述的一种简易可靠的以太网供电装置，其特征在于：所述侦测电路包括：电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R12、电阻R13、电阻R15、比较器一以及比较器二；所述电阻R9的第二端、电阻R12的第一端和第二端、电阻R15的第一端串联，电阻R9第一端接电源，R15第二端接信号地；所述电阻R6的第二端、侦测电阻的第一端和第二端、电阻R7的第一端串联；电阻R6第一端接电源，R7第二端接信号地；所述比较器一的第3引脚正电源输入端、比较器二的第2引脚负电源输入端分别连接电阻R12的第一端、第二端；所述比较器一的第2引脚负电源输入端、比较器二的第3引脚正电源输入端均连接所述侦测电阻的第二端，所述比较器一的第1引脚输出端、比较器二的第1引脚输出端均连接所述电阻R13的第一端，电阻R13的第二端连接所述NPN三极管Q4的基极；所述电阻R8的第二端与所述比较器一的第1引脚输出端连接，电阻R8的第一端接电源。

4.根据权利要求1所述的一种简易可靠的以太网供电装置，其特征在于：所述过压保护电路包括：电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、PMOS管Q1、PNP三极管Q2以及稳压管Z2；所述PMOS管Q1的两端漏极、源极分别连接受电设备和电阻R3的第一端；所述PMOS管Q1的第三端栅极和电阻R3的第二端均连接所述PNP三极管Q2的集电极，所述PNP三极管Q2的发射极与电阻R3的第一端连接，所述PNP三极管Q2的基极与所述电阻R4的第一端连接；所述电阻R2的第二端和稳压管Z2的第一端串联；所述电阻R4的第二端连接电阻R2的第二端，所述电阻R2的第一端与PNP三极管Q2的发射极连接；所述电阻R5的第一端与PNP三极管Q2的集电极连接，第二端接信号地。