CN104201662B

CN104201662B - 一种poe以太网络提供电涌能量控制的系统

Info

Publication number: CN104201662B
Application number: CN201410473269.1A
Authority: CN
Inventors: 张帆; 郭丰明; 陈建译; 张海轩; 郭浩; 郭殷壮
Original assignee: SHENZHEN KEANDA ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN KEANDA ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-09-17
Filing date: 2014-09-17
Publication date: 2018-01-02
Anticipated expiration: 2034-09-17
Also published as: CN104201662A

Abstract

对POE以太网络提供电涌能量控制的系统，其在以太网输入端子单元的信号线对上连接有网络变压器，电源输入端子单元连接在网络变压器的原边中间抽头上，通过网络变压器将电源和以太网信号进行合路，并通过POE输出端子单元输出，POE输出端子单元中的每个POE输出端子对地之间分别连接有多层间隙气体放电管。本发明采用了多间隙放电管和自启动电路，增加弧光电压熄弧，从而避免了由于直流电源没有过零导致的陶瓷气体放电管起弧发热现象。而且自带启动电路，避免了多间隙高电压启动延时。本发明将网络变压器用于信号和电源的多路退耦电路中，网络保护元件自带电流检测能力，超出溢出电流时，电涌电流被阻断无法通过电路对后级设备造成危害。

Description

一种POE以太网络提供电涌能量控制的系统

技术领域

本发明公开一种POE系统，特别是一种对POE以太网络提供电涌能量控制的系统。

背景技术

POE（Power Over Ethernet）指的是在现有的以太网Cat.5布线基础架构不作任何改动的情况下，为一些基于IP的终端的设备如IP电话机、无线局域网接入点AP、POE网络打印机或网络摄像机等在传输数据信号的同时，为其提供直流供电。POE 也被称为基于局域网的供电系统（Power over LAN，简称 POL）、有源以太网（Active Ethernet）或以太网供电等，是利用现存标准以太网传输电缆的同时传送数据和电功率的最新标准规范，并保持了与现存以太网系统和用户的兼容性。

随着互联网的发展，各种新技术应用到产品中POE作为一种新的互联网电源解决方案，已经得到广泛应用。采用POE供电的以太网产品时，由于网线中复用了频率较高的数字信号和直流电源，当外界遭受雷电电涌干扰时，普通的POE合路器无法承受高电压和雷电电磁感应电流，导致电涌通过电缆冲击进入以太网和市电，导致用户后端设备损坏。由于雷电和电磁感应造成的电涌现象，常常危害互联网接口，造成网络失去连接，导致网络断线时有发生，给生产和生活带来不便。

发明内容

针对上述提到的现有技术中的POE会由于雷电和电磁感应造成的电涌现象的缺点，本发明提供一种对POE以太网络提供电涌能量控制的系统，其采用特殊的电路结构设计，有效解决上述问题，提供一种有效使用于POE网络环境的电涌防护产品。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种对POE以太网络提供电涌能量控制的系统，系统包括电源输入端子单元、以太网输入端子单元和POE输出端子单元，以太网输入端子单元的信号线对上连接有网络变压器，电源输入端子单元连接在网络变压器的原边中间抽头上，通过网络变压器将电源和以太网信号进行合路，并通过POE输出端子单元输出，POE输出端子单元中的每个POE输出端子对地之间分别连接有多层间隙气体放电管。

本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：

所述的多层间隙气体放电管包括与地连接的气体放电管G5和各个POE输出端子上连接的气体放电管，各个POE输出端子上连接的气体放电管分别与气体放电管G5串联连接。

所述的气体放电管G5并联连接有自启动电路。

所述的自启动电路包括并联连接的热敏电阻VR1和电容C1，热敏电阻VR1对应于气体放电管G5设置。

所述的以太网输入端子单元的每个以太网输入端子上串接有一个电流突波吸收器。

所述的以太网输入端子单元的每个信号线对中的两个信号端子之间跨接有一个TVS管。

所述的电源输入端子单元的正电源线和负电源线之间跨接有TVS管。

所述的电源输入端子单元的正电源线上串接有保险管。

所述的电源输入端子单元的正电源线和负电源线之间跨接有电源指示灯。

所述的电源输入端子单元的正电源线和负电源线上分别串接有退耦元件。

本发明的有益效果是：本发明采用了多间隙放电管和自启动电路，增加弧光电压熄弧，从而避免了由于直流电源没有过零导致的陶瓷气体放电管起弧发热现象。而且自带启动电路，避免了多间隙高电压启动延时。本发明将网络变压器用于信号和电源的多路退耦电路中，网络保护元件自带电流检测能力，超出溢出电流时，电涌电流被阻断无法通过电路对后级设备造成危害。本发明中的合路器自带温控和电流控制器件，并能提供失效指示。

下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图。

图2为本发明电路方框图。

图3为本发明电路原理图。

图中，1-外壳，2-面板，3-以太网输入端口，4-POE合路器输出端口，5-电源输入接口，6-状态指示灯，7-保护地线。

具体实施方式

本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。

请参看附图1，本发明包括外壳1、面板2和内部控制电路，面板2固定安装在外壳1上，内部控制电路设置在外壳1内部，面板2上设有以太网输入端口3 、POE合路器输出端口4和电源输入接口5，其中，以太网输入端口3和电源输入接口5分别用于输入，POE合路器输出端口4用于输出，本实施例中，在面板2上还设有状态指示灯6，用于指示本发明的工作状态，本实施例中，在面板2上设有保护地线7，用于接地。

请结合参看附图2和附图3，本发明中，内部控制电路主要包括电源输入端子单元、电源精细电涌保护单元（本发明中所谓的精细电涌保护是指采用两级或两级以上防护的电涌保护单元）、电源退耦单元、以太网输入端子单元、电源控制溢出单元、以太网信号精细保护单元、多路信号与电源复用网络变压器、多层间隙气体放电管及自启动电路单元和POE输出端子单元，其中，电源输入端子单元、电源精细电涌保护单元和电源退耦单元属于电源输入部分，以太网输入端子单元、电源控制溢出单元、以太网信号精细保护单元和多路信号与电源复用网络变压器属于以太网信号输入单元，多层间隙气体放电管及自启动电路单元和POE输出端子单元属于信号输出部分，电源输入端子单元为电源输入接口5，用于电源输入，电源输入端子用于输入48VDC，输入后的正电源和负电源分别分为两路，每路的正电源线和负电源线上分别串联连接有一个二极管，可防止电源极性接反造成损坏，在每路直流电的正极和负极之间跨接有串联的限流电阻和发光二极管，作为工作指示用。本实施例中，在保险管后级的正电源线和负电源线之间跨接有TVS管，在电源输入端子后端的直流电正电源线上串接有保险管，本实施例中，保险管可以采用热敏保险管，热敏保险管对应于正负电源线上的TVS管设置，当并接的TVS管遭雷击或电涌导通发热时，保险管电阻升高，可以达到阻断线路的目的，从而减少对线路的损坏。以太网输入端子单元包括有8个输入端子，分为四组线对（本实施例中，以太网输入端子单元线对划分方法采用常规的技术，即1-2、3-6、4-5、7-8四对），其中每条信号线的输入端上分别串联有一个电流突波吸收器，当以太网输入端子的信号线路上出现突变的大电流时，电流突波吸收器则会断开，防止后端设备及器件损坏；当线路上电流恢复正常时，电流突波吸收器又会恢复导通，电流突波吸收器可以对线路上的过电流起到很好抑制作用。本实施例中，在以太网输入端子单元的每对信号线对之间跨接有一个TVS管，TVS管对信号线的过电压可起到抑制作用，每对信号线的后端均连接有一个网络变压器。电源输入部分的四条电源线分别连接在一个网络变压器原边的中间抽头上，从而实现将电源与网络信号进行复合的目的。本实施例中，在每条电源线分别串联连接有一个退耦元件（可采用退耦电阻或退耦电感实现，本实施例中，退耦元件采用退耦电阻T2、T3、T4、T5）。网络变压器的输出端上分别连接有一个POE输出端子，完成信号输出（本实施例中，以太网输入端子与对应的POE输出端子的对应规则可采用常规技术中的对应规则或采用用户自定义的规则），本实施例中，在每个POE输出端子与地之间均连接有多层间隙气体放电管，即连接有两级以上串联连接的气体放电管，本实施例中，气体放电管G5一端接地，另一端分别通过一个气体放电管与POE接口的每个POE输出端子电连接，本实施例中，气体放电管G1、气体放电管G2、气体放电管G3和气体放电管G4均采用三端气体放电管，其两端分别连接在POE输出端子信号线对的一端上，第三端分别连接在气体放电管G5上，通过气体放电管G5接地，即形成POE输出端子对地之间连接有多层间隙气体放电管结构，本实施例中，与气体放电管G5并联连接有热敏电阻VR1和电容C1，热敏电阻VR1对应于气体放电管G5设置，当多层间隙气体放电管工作时，热敏电阻VR1用于放电管熄弧，避免由于直流电源没有过零导致的陶瓷气体放电管起弧发热现象，电容C1并联于气体放电管G5，用于多级放电管逐级点火，由于电涌或雷击结束后，气体放电管不能自动恢复，所以，当对应气体放电管G5设置的热敏电阻VR1逐渐受热而电阻减小时，热敏电阻VR1可拉低气体放电管G5两端的电压值，使气体放电管G5恢复工作，从而到达自启动目的。

本发明通过新的电路设计，实现数据传输速率10/100/1000Mbps自适应传输（本发明的结构设计符合数据传输速率1000mbps标准，其可向下兼容10/100Mbps的数据传输速率）和48VDC/30W功率的电源复用，并提供有效的能量隔断式电涌保护。合路模块工作原理，电涌防护采用新的三级防护，第一级，采用多间隙放电管和自启动电路；第二级，采用网络变压器退耦，并通过网络变压器原边中心抽头将直流电源引入；第三级，分成网络信号部分在网络变压器副边输出数字信号侧，加入低节电容TVS管和大电流溢出隔断电路，将副边侧电压电流进行衰减。电源部分，采用原边中心抽头引出部分加入低磁导率电感退耦，并且通过大功率TVS管和温度保险丝构成后级保护。本发明采用电压电流同步抑制电涌能量隔断技术，解决了一般防雷器只将电压抑制，而导致电涌能量继续传输进网络设备端，导致接口芯片损坏。本发明中还自带合路器检测装置，对合路器提供上电自检，正常绿灯亮，失效绿灯灭。

本发明采用了多间隙放电管和自启动电路，增加弧光电压熄弧，从而避免了由于直流电源没有过零导致的陶瓷气体放电管起弧发热现象。而且自带启动电路，避免了多间隙高电压启动延时。本发明将网络变压器用于信号和电源的多路退耦电路中，网络保护元件使用电流突波吸收器具有电流检测能力，超出溢出电流时，电涌电流被阻断无法通过电路对后级设备造成危害。本发明中的合路器自带温控和电流控制器件，并能提供失效指示。

Claims

1.一种对POE以太网络提供电涌能量控制的系统，其特征是：所述的系统包括电源输入端子单元、以太网输入端子单元和POE输出端子单元，以太网输入端子单元的信号线对上连接有网络变压器，电源输入端子单元连接在网络变压器的原边中间抽头上，通过网络变压器将电源和以太网信号进行合路，并通过POE输出端子单元输出，POE输出端子单元中的每个POE输出端子对地之间分别连接有多层间隙气体放电管，所述的多层间隙气体放电管包括与地连接的气体放电管G5和各个POE输出端子上连接的气体放电管，各个POE输出端子上连接的气体放电管分别与气体放电管G5串联连接，所述的气体放电管G5并联连接有自启动电路，所述的自启动电路包括并联连接的热敏电阻VR1和电容C1，热敏电阻VR1对应于气体放电管G5设置。

2.根据权利要求1所述的对POE以太网络提供电涌能量控制的系统，其特征是：所述的以太网输入端子单元的每个以太网输入端子上串接有一个电流突波吸收器。

3.根据权利要求1或2所述的对POE以太网络提供电涌能量控制的系统，其特征是：所述的以太网输入端子单元的每个信号线对中的两个信号端子之间跨接有一个TVS管。

4.根据权利要求1或2所述的对POE以太网络提供电涌能量控制的系统，其特征是：所述的电源输入端子单元的正电源线和负电源线之间跨接有TVS管。

5.根据权利要求1或2所述的对POE以太网络提供电涌能量控制的系统，其特征是：所述的电源输入端子单元的正电源线上串接有保险管。

6.根据权利要求1或2所述的对POE以太网络提供电涌能量控制的系统，其特征是：所述的电源输入端子单元的正电源线和负电源线之间跨接有电源指示灯。

7.根据权利要求1或2所述的对POE以太网络提供电涌能量控制的系统，其特征是：所述的电源输入端子单元的正电源线和负电源线上分别串接有退耦元件。