CN105471591A

CN105471591A - Poe供电系统及供电方法

Info

Publication number: CN105471591A
Application number: CN201511020809.1A
Authority: CN
Inventors: 陈碎勇; 王正达
Original assignee: ZHEJIANG EVERBRIGHT COMMUNICATION EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: ZHEJIANG EVERBRIGHT COMMUNICATION EQUIPMENT CO Ltd
Priority date: 2015-12-30
Filing date: 2015-12-30
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2035-12-30
Also published as: CN105471591B

Abstract

本发明提供一种POE供电系统，包括供电端和至少一路受电端，每一路受电端均与供电端之间连接有一控制开关，还包括单片机，每一控制开关并联一检测电阻，检测电阻经一分压电路引至单片机对应的检测端，每一控制开关的控制端引至与单片机对应的控制输出端，单片机每一检测端通过实时采集该路检测电阻上的电压是否有波动判断是否有用电器接入进而驱动该路控制开关导通/关断。本发明的有益效果：仅通过单片机、控制开关及较少的无源元件既能实现POE供电，在供电端上电后通过检测受电端是否有电压波动判断是否有用电器接入，电路结构简单，响应迅速，快速准确地实现多路受电端电源通断。

Description

POE供电系统及供电方法

技术领域

本发明涉及供电领域，具体是指一种POE供电系统。

背景技术

POE供电是指利用以太网进行供电，通常应用于工业领域基本不会应用在家用领域，此处指的工业领域指的是例如飞机场、火车站等比较大型的场所，由于布线成本较高以及布线不方便所以常常会利用POE供电。现有的POE供电结构包括一个供电设备（也称供电端），一个受电设备（也称受电端），供电设备与受电设备之间通过几条网线连接，其中通过网线A为供电电压48V，通过网线B传送一个握手电压，网线A是否连通由开关来确定。现有的这种供电设备中含有PSE芯片，受电设备中含有PD芯片，当PSE芯片与PD芯片吻合时（是否吻合看网线B是否通路，如果吻合则通路，如果不吻合则断路）关闭开关使得网线A通路，使得供电设备对受电设备进行供电。受电设备的种类有很多例如路由器、IPPhone等等，此类受电设备需要电压为12V的直流电流进行供电。

而如果将上述POE供电结构应用在家居领域中则会耗资巨大（原因是因为PSE芯片以及PD芯片需要通过许可才可以使用）。因此如何提供一种适用于家用领域且无须采用专门PSE芯片的POE供电系统就称为急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的发明目的之一在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种POE供电系统。

本发明的上述发明目的通过以下方案实现：

POE供电系统，包括供电端Vcc1和至少一路受电端，每一路受电端均与供电端之间连接有一控制开关，还包括单片机U3，每一控制开关并联一检测电阻，检测电阻经一分压电路引至单片机U3对应的检测端，每一控制开关的控制端引至与单片机U3对应的控制输出端，单片机U3每一检测端通过实时采集该路检测电阻上的电压是否有波动判断是否有用电器接入进而驱动该路控制开关导通/关断。

进一步地，受电端包括第一受电端X1，第一受电端X1正极与供电端Vcc1正极相连并连接工作电源VC12；第一受电端X1负极分作两路，一路经限流电阻和第一控制开关U1连接供电端Vcc1负极并连接工作地GND，另一路经作为检测电阻的第六电阻R6连接工作地GND，第六电阻R6引至第一受电端X1负极的一端还串联第二电阻R2后连接供电端Vcc1正极，第二电阻R2和第六电阻R6组成I级分压电路；第六电阻R6引至第一受电端X1负极的一端还经第三电阻R3与单片机U3第一检测端AD1相连，第三电阻R3连接第一检测端AD1的一端通过第五电阻R5连接工作地GND，第三电阻R3和第五电阻R5组成II级分压电路。

进一步地，第一控制开关U1为MOS管，第一控制开关U1的源极连接工作地GND，第一控制开关U1的栅极经串联作为限流电阻的第十一电阻R11、第十三电阻R13连接第一受电端X1的负极，第一控制开关U1的漏极经第十电阻R10连接单片机U3的第一控制输出端OC1，第一控制开关U1的漏极还经作为下拉电阻的第十七电阻R17连接工作地GND。

进一步地，第十一电阻R11和第十三电阻R13的阻值等级小于第二电阻R2和第六电阻R6阻值等级，第二电阻R2和第六电阻R6的阻值等级小于第三电阻R3和第五电阻R5阻值等级。

进一步地，还包括一稳压芯片U4，稳压芯片U4的输入端一路连接供电端Vcc1正极另一路经作为输入滤波电容的第四电容C4连接工作地GND，稳压芯片U4的输出端一路连接单片机U3的工作电源端VDD另一路经作为输出滤波电容的第三电容C3连接工作地GND，稳压芯片U4的接地端连接工作地GND。

进一步地，单片机U3具有与第一控制输出端OC1对应的第一使能端POE1en，第一使能端POE1en经第十五电阻R15连接有远程控制器，第一使能端POE1en呈低电平时第一控制输出端OC1允许输出。

进一步地，受电端还包括第二受电端X2，第一受电端X2正极与供电端Vcc1正极相连并连接工作电源VC12；第二受电端X2负极分作两路，一路经限流电阻和第二控制开关U2连接供电端Vcc1负极并连接工作地GND，另一路经作为检测电阻的第九电阻R9连接工作地GND，第九电阻R9引至第二受电端X2负极的一端还串联第一电阻R1后连接供电端Vcc1正极，第一电阻R1和第九电阻R9组成I级分压电路；第九电阻R9引至第二受电端X2负极的一端还经第四电阻R4与单片机U3第二检测端AD2相连，第四电阻R4连接第二检测端AD2的一端通过第八电阻R8连接工作地GND，第四电阻R4和第八电阻R8组成II级分压电路。

进一步地，第二控制开关U2为MOS管，第二控制开关U2的源极连接工作地GND，第二控制开关U2的栅极经串联作为限流电阻的第十二电阻R12、第十四电阻R14连接第二受电端X2的负极，第二控制开关U2的漏极经第七电阻R7连接单片机U3的第二控制输出端OC2，第二控制开关U2的漏极还经作为下拉电阻的第十八电阻R18连接工作地GND；第十二电阻R12和第十四电阻R14的阻值等级小于第一电阻R1和第九电阻R9阻值等级，第一电阻R1和第九电阻R9的阻值等级小于第四电阻R4和第八电阻R8阻值等级；单片机U3具有与第二控制输出端OC2对应的第二使能端POE2en，第二使能端POE2en经第十六电阻R16连接有远程控制器，第二使能端POE2en呈低电平时第二控制输出端OC2允许输出。

本发明的另一发明目的在于提供一种POE供电方法，其特征在于方法基于以下POE供电系统：包括供电端Vcc1和至少一路受电端，每一路受电端与供电端之间均连接有一控制开关，还包括单片机U3，每一控制开关并联一检测电阻，检测电阻经一分压电路引至单片机U3对应的检测端，每一控制开关的控制端引至与单片机U3对应的控制输出端；

方法包括以下步骤：（1）上电检测，确认控制开关处于关断状态以及单片机U1控制输出端处于允许输出状态；（2）单片机U1采集每一路检测电阻上的电压值是否有波动，若是则产生一个有用电设备接入信号，若否则产生一个无用电设备接入信号；（3）接收到有用电设备接入信号时单片机U1驱动控制开关导通，受电端得电，接收到无用电设备接入信号时控制开关保持关断。

进一步地，还包括步骤（4）：自上电检测步骤起至控制开关导通的全过程中，持续采集每一检测电阻上的电信号，若大于单片机U1内的过载保护预设值时则驱动该路控制开关关断，断开受电端电源。

本发明的有益效果在于：仅通过单片机、控制开关及较少的无源元件既能实现POE供电，在供电端上电后通过检测受电端是否有电压波动判断是否有用电器接入，电路结构简单，响应迅速，快速准确地实现多路受电端电源通断；控制开关采用MOS管，其阻抗小、体积小，能耗小且响应迅速，便于系统整体设计排布；同时该系统还能集成过载保护功能，有效提高用电安全性。

附图说明

图1为本发明实施例一的电路图；

图2为本发明实施例二的电路图。

具体实施方式

以下结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明：

实施例一

参照附图1所示，本发明的POE供电系统，包括供电端Vcc1和至少一路受电端，每一路受电端均与供电端之间连接有一控制开关，还包括单片机U3，每一控制开关并联一检测电阻，检测电阻经一分压电路引至单片机U3对应的检测端，每一控制开关的控制端引至与单片机U3对应的控制输出端，单片机U3每一检测端通过实时采集该路检测电阻上的电压是否有波动判断是否有用电器接入进而驱动该路控制开关导通/关断。用于用电器电源输入端均有容性元件，在施加电压时会充电并对检测电阻放电，从而导致检测电阻上的电压值呈现波动。

本实施例中，受电端包括第一受电端X1，第一受电端X1正极与供电端Vcc1正极相连并连接工作电源VC12；第一受电端X1负极分作两路，一路经限流电阻和第一控制开关U1连接供电端Vcc1负极并连接工作地GND，另一路经作为检测电阻的第六电阻R6连接工作地GND，第六电阻R6引至第一受电端X1负极的一端还串联第二电阻R2后连接供电端Vcc1正极，第二电阻R2和第六电阻R6组成I级分压电路；第六电阻R6引至第一受电端X1负极的一端还经第三电阻R3与单片机U3第一检测端AD1相连，第三电阻R3连接第一检测端AD1的一端通过第五电阻R5连接工作地GND，第三电阻R3和第五电阻R5组成II级分压电路。通过设置两级分压电路精准采集检测电阻上的电压值变化。

第一控制开关U1为MOS管，第一控制开关U1的源极连接工作地GND，第一控制开关U1的栅极经串联作为限流电阻的第十一电阻R11、第十三电阻R13连接第一受电端X1的负极，第一控制开关U1的漏极经第十电阻R10连接单片机U3的第一控制输出端OC1，第一控制开关U1的漏极还经作为下拉电阻的第十七电阻R17连接工作地GND。

第十一电阻R11和第十三电阻R13的阻值等级小于第二电阻R2和第六电阻R6阻值等级，第二电阻R2和第六电阻R6的阻值等级小于第三电阻R3和第五电阻R5阻值等级。

还包括一稳压芯片U4，稳压芯片U4的输入端一路连接供电端Vcc1正极另一路经作为输入滤波电容的第四电容C4连接工作地GND，稳压芯片U4的输出端一路连接单片机U3的工作电源端VDD另一路经作为输出滤波电容的第三电容C3连接工作地GND，稳压芯片U4的接地端连接工作地GND。

单片机U3具有与第一控制输出端OC1对应的第一使能端POE1en，第一使能端POE1en经第十五电阻R15连接有远程控制器，第一使能端POE1en呈低电平时第一控制输出端OC1允许输出。

实施例二

参照图2所示，本实施例中包括两路受电端，即受电端还包括第二受电端X2，第一受电端X2正极与供电端Vcc1正极相连并连接工作电源VC12；第二受电端X2负极分作两路，一路经限流电阻和第二控制开关U2连接供电端Vcc1负极并连接工作地GND，另一路经作为检测电阻的第九电阻R9连接工作地GND，第九电阻R9引至第二受电端X2负极的一端还串联第一电阻R1后连接供电端Vcc1正极，第一电阻R1和第九电阻R9组成I级分压电路；第九电阻R9引至第二受电端X2负极的一端还经第四电阻R4与单片机U3第二检测端AD2相连，第四电阻R4连接第二检测端AD2的一端通过第八电阻R8连接工作地GND，第四电阻R4和第八电阻R8组成II级分压电路。

第二控制开关U2为MOS管，第二控制开关U2的源极连接工作地GND，第二控制开关U2的栅极经串联作为限流电阻的第十二电阻R12、第十四电阻R14连接第二受电端X2的负极，第二控制开关U2的漏极经第七电阻R7连接单片机U3的第二控制输出端OC2，第二控制开关U2的漏极还经作为下拉电阻的第十八电阻R18连接工作地GND；第十二电阻R12和第十四电阻R14的阻值等级小于第一电阻R1和第九电阻R9阻值等级，第一电阻R1和第九电阻R9的阻值等级小于第四电阻R4和第八电阻R8阻值等级；单片机U3具有与第二控制输出端OC2对应的第二使能端POE2en，第二使能端POE2en经第十六电阻R16连接有远程控制器，第二使能端POE2en呈低电平时第二控制输出端OC2允许输出。

实施例三

本发明还提供一种POE供电方法，方法基于以下POE供电系统：包括供电端Vcc1和至少一路受电端，每一路受电端与供电端之间均连接有一控制开关，还包括单片机U3，每一控制开关并联一检测电阻，检测电阻经一分压电路引至单片机U3对应的检测端，每一控制开关的控制端引至与单片机U3对应的控制输出端；

为提高供电系统用电安全性，本POE供电方法还包括步骤（4）：自上电检测步骤起至控制开关导通的全过程中，持续采集每一检测电阻上的电信号，若大于单片机U1内的过载保护预设值时则驱动该路控制开关关断，断开受电端电源。

虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本领域普通技术人员应当了解，可以不限于上述实施例的描述，在权利要求书的范围内，可作出形式和细节上的各种变化。

Claims

1.POE供电系统，包括供电端（Vcc1）和至少一路受电端，每一路受电端均与供电端之间连接有一控制开关，其特征在于：还包括单片机（U3），每一控制开关并联一检测电阻，检测电阻经一分压电路引至单片机（U3）对应的检测端，每一控制开关的控制端引至与单片机（U3）对应的控制输出端，单片机（U3）每一检测端通过实时采集该路检测电阻上的电压是否有波动判断是否有用电器接入进而驱动该路控制开关导通/关断。

2.根据权利要求1所述的POE供电系统，其特征在于：受电端包括第一受电端（X1），第一受电端（X1）正极与供电端（Vcc1）正极相连并连接工作电源（VC12）；第一受电端（X1）负极分作两路，一路经限流电阻和第一控制开关（U1）连接供电端（Vcc1）负极并连接工作地（GND），另一路经作为检测电阻的第六电阻（R6）连接工作地（GND），第六电阻（R6）引至第一受电端（X1）负极的一端还串联第二电阻（R2）后连接供电端（Vcc1）正极，第二电阻（R2）和第六电阻（R6）组成I级分压电路；第六电阻（R6）引至第一受电端（X1）负极的一端还经第三电阻（R3）与单片机（U3）第一检测端（AD1）相连，第三电阻（R3）连接第一检测端（AD1）的一端通过第五电阻（R5）连接工作地（GND），第三电阻（R3）和第五电阻（R5）组成II级分压电路。

3.根据权利要求2所述的POE供电系统，其特征在于：第一控制开关（U1）为MOS管，第一控制开关（U1）的源极连接工作地（GND），第一控制开关（U1）的栅极经串联作为限流电阻的第十一电阻（R11）、第十三电阻（R13）连接第一受电端（X1）的负极，第一控制开关（U1）的漏极经第十电阻（R10）连接单片机（U3）的第一控制输出端（OC1），第一控制开关（U1）的漏极还经作为下拉电阻的第十七电阻（R17）连接工作地（GND）。

4.根据权利要求3所述的POE供电系统，其特征在于：第十一电阻（R11）和第十三电阻（R13）的阻值等级小于第二电阻（R2）和第六电阻（R6）阻值等级，第二电阻（R2）和第六电阻（R6）的阻值等级小于第三电阻（R3）和第五电阻（R5）阻值等级。

5.根据权利要求1所述的POE供电系统，其特征在于：还包括一稳压芯片（U4），稳压芯片（U4）的输入端一路连接供电端（Vcc1）正极另一路经作为输入滤波电容的第四电容（C4）连接工作地（GND），稳压芯片（U4）的输出端一路连接单片机（U3）的工作电源端（VDD）另一路经作为输出滤波电容的第三电容（C3）连接工作地（GND），稳压芯片（U4）的接地端连接工作地（GND）。

6.根据权利要求3所述的POE供电系统，其特征在于：单片机（U3）具有与第一控制输出端（OC1）对应的第一使能端（POE1en），第一使能端（POE1en）经第十五电阻（R15）连接有远程控制器，第一使能端（POE1en）呈低电平时第一控制输出端（OC1）允许输出。

7.根据权利要求2所述的POE供电系统，其特征在于：受电端还包括第二受电端（X2），第一受电端（X2）正极与供电端（Vcc1）正极相连并连接工作电源（VC12）；第二受电端（X2）负极分作两路，一路经限流电阻和第二控制开关（U2）连接供电端（Vcc1）负极并连接工作地（GND），另一路经作为检测电阻的第九电阻（R9）连接工作地（GND），第九电阻（R9）引至第二受电端（X2）负极的一端还串联第一电阻（R1）后连接供电端（Vcc1）正极，第一电阻（R1）和第九电阻（R9）组成I级分压电路；第九电阻（R9）引至第二受电端（X2）负极的一端还经第四电阻（R4）与单片机（U3）第二检测端（AD2）相连，第四电阻（R4）连接第二检测端（AD2）的一端通过第八电阻（R8）连接工作地（GND），第四电阻（R4）和第八电阻（R8）组成II级分压电路。

8.根据权利要求7所述的POE供电系统，其特征在于：第二控制开关（U2）为MOS管，第二控制开关（U2）的源极连接工作地（GND），第二控制开关（U2）的栅极经串联作为限流电阻的第十二电阻（R12）、第十四电阻（R14）连接第二受电端（X2）的负极，第二控制开关（U2）的漏极经第七电阻（R7）连接单片机（U3）的第二控制输出端（OC2），第二控制开关（U2）的漏极还经作为下拉电阻的第十八电阻（R18）连接工作地（GND）；第十二电阻（R12）和第十四电阻（R14）的阻值等级小于第一电阻（R1）和第九电阻（R9）阻值等级，第一电阻（R1）和第九电阻（R9）的阻值等级小于第四电阻（R4）和第八电阻（R8）阻值等级；单片机（U3）具有与第二控制输出端（OC2）对应的第二使能端（POE2en），第二使能端（POE2en）经第十六电阻（R16）连接有远程控制器，第二使能端（POE2en）呈低电平时第二控制输出端（OC2）允许输出。

9.POE供电方法，其特征在于方法基于以下POE供电系统：包括供电端（Vcc1）和至少一路受电端，每一路受电端与供电端之间均连接有一控制开关，还包括单片机（U3），每一控制开关并联一检测电阻，检测电阻经一分压电路引至单片机（U3）对应的检测端，每一控制开关的控制端引至与单片机（U3）对应的控制输出端；

方法包括以下步骤：（1）上电检测，确认控制开关处于关断状态以及单片机（U1）控制输出端处于允许输出状态；（2）单片机（U1）采集每一路检测电阻上的电压值是否有波动，若是则产生一个有用电设备接入信号，若否则产生一个无用电设备接入信号；（3）接收到有用电设备接入信号时单片机（U1）驱动控制开关导通，受电端得电，接收到无用电设备接入信号时控制开关保持关断。

10.根据权利要求9所述的POE供电方法，其特征在于还包括步骤（4）：自上电检测步骤起至控制开关导通的全过程中，持续采集每一检测电阻上的电信号，若大于单片机（U1）内的过载保护预设值时则驱动该路控制开关关断，断开受电端电源。