CN106100858B - 一种标准poe与强制非标poe一体化受电电源电路 - Google Patents
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Abstract
一种标准POE与强制非标POE一体化受电电源电路，设置在POE网络插座和受电设备之间，包括：标准供电模块具有符合标准协议的线路阻抗，在输入电压大于设定值时导通，将POE网络插座输入的电压送向DC‑DC降压稳压模块；非标跳线模块可进行非标供电线路的切换，电源不经检测，直接通过网线到达网络插座，再直接送入DC‑DC降压稳压模块；DC‑DC降压稳压模块将输入的直流电压进行降压、稳压，向受电设备供电；标准供电模块的输入端连接POE网络插座，输出端连接DC‑DC降压稳压模块的输入端，DC‑DC降压稳压模块的输出端连接受电设备，非标跳线模块并联在标准供电模块两端。本发明整合标准POE和非标POE供电模式为一体，避免重复生产不同供电类型的设备，最大限度兼容用户的取电环境。
Description
技术领域
本发明涉及交换机POE受电，尤其涉及一种标准POE与强制非标POE一体化受电电源电路。
背景技术
POE供电技术能够在现有的以太网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(如IP电话机、无线局域网接入点AP、网络摄像机、网络门禁、巡更读卡器等)传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电。标准协议POE供电可利用12、36数据线对供电，也可利用45、78线对供电；而强制POE供电一般利用45、78线对供电。现有的POE受电电路分为标准POE受电和非标准的强制受电两种不同的电路。标准POE供电工作过程是先由PSE设备输出很小的电压，直到其检测到终端的连接是一个支持IEEE 802.3af或IEEE802.3at标准的PD设备后，PSE设备开始从低电压逐渐升压开始向PD设备供电，直至为PD设备提供稳定可靠的直流电压，满足PD设备的功率消耗。而非标POE强制供电模式不作检测，直接强制提供满足PD设备的电压。而市面所有产品均无法将两者统一到一个电路板上，导致产品不得不设计两套，用户无法在两种供电模式下自由切换，使用成本高，便利性差。
发明内容
本发明提供一种标准POE与强制非标POE一体化受电电源电路，以解决上述现有技术不足，整合标准POE和非标POE两种供电模式为一体，简化设备供电模块的电路设计，避免重复生产不同供电类型的设备，最大限度兼容用户的取电环境，可广泛应用于网络读卡器、路由器、智能家居受电设备等网络电子设备中。
为了实现本发明的目的，拟采用以下技术：
一种标准POE与强制非标POE一体化受电电源电路，其特征在于，设置在POE网络插座和受电设备之间，包括：标准供电模块，具有符合标准协议的线路阻抗，且在输入电压大于设定值时导通，导通后将POE网络插座输入的电压送向DC-DC降压稳压模块；非标跳线模块，用于进行非标供电线路的切换，直接将POE网络插座输入的电压直接送入DC-DC降压稳压模块；DC-DC降压稳压模块，用于将输入的直流电压进行降压、稳压，向受电设备供电；其中，标准供电模块的输入端连接POE网络插座，输出端连接DC-DC降压稳压模块的输入端，DC-DC降压稳压模块的输出端连接受电设备，非标跳线模块并联在标准供电模块两端。
标准协议供电模式下：POE交换机检测到标准供电模块的符合标准协议的线路阻抗值时，则会尝试进行小电流逐步升压，在供电电压达到设定值时，标准供电模块导通，POE交换机稳定输出48～57V电压，经过标准供电模块向DC-DC降压稳压模块供电，DC-DC降压稳压模块经过降压稳压处理后为受电设备供电；
非标强制供电模式下：非标跳线模块导通，电源不经检测，直接通过网线到达POE网络插座进行输入，输入的电压直接通过非标跳线模块后送入DC-DC降压稳压模块，DC-DC降压稳压模块经过降压稳压处理后为受电设备供电。
进一步，所述标准供电模块包括阻值为24.9K的检测电阻R16、分压电阻R14和R20、稳压二极管D2和N沟道场效应三极管Q1，检测电阻R16并联在POE网络插座的供电输出正负极两端，分压电阻R14和R20串联后并联在检测电阻R16两端，分压电阻R14连接POE网络插座的供电输出正极端，分压电阻R20连接POE网络插座的供电输出负极端，稳压二极管D2设在分压电阻R14和R20之间，稳压二极管D2负极连接分压电阻R14，稳压二极管D2正极连接分压电阻R20，N沟道场效应三极管Q1的S极连接POE网络插座的供电输出负极端、G极连接稳压二极管D2负极、D极作为标准供电模块的输出负极端连接DC-DC降压稳压模块。分压电阻R14和R20的阻值相等，稳压二极管D2的稳压值为27V。N沟道场效应三极管Q1为CS1N60。
进一步，所述非标跳线模块包括一个跳线插座P12，其中两个管脚分别连接在标准供电模块两端，具体是跳线插座P12的管脚2连接POE网络插座的供电输出负极端，管脚1连接标准供电模块的输出负极端，跳线插座P12的管脚3空置。
进一步，所述DC-DC降压稳压模块包括LM2596HVT-5.0稳压芯片U5、稳压二极管D1、电感L4和电容C22，LM2596HVT-5.0稳压芯片U5的VIN+端连接标准供电模块的输出正极端、GHD端和ON/OFF端均连接标准供电模块的输出负极端并接地、FB端连接受电设备的正极端、OUT端通过电感L4连接受电设备的正极端，稳压二极管D1的负极端连接OUT端、正极端连接标准供电模块的输出负极端，电容C22的正极端连接电感L4、负极端连接标准供电模块的输出负极端。
进一步，还包括保险单元，设置在POE网络插座和标准供电模块之间。所述保险单元为0.5A60V的保险丝F1，串联在POE网络插座的供电输出正极端线路上。
进一步，还包括滤波单元，设置在标准供电模块和DC-DC降压稳压模块之间。所述滤波单元为滤波电容C20，并联在标准供电模块的输出正负极之间。
本发明的有益效果是：
1、通过非标跳线模块进行断开或导通，配合标准供电模块和DC-DC降压稳压模块可实现同一电路适应两种供电模式的任选择，需要进行标准供电时，让非标跳线模块断开，通过标准供电模块进行标准检测进行供电，在供电电压大于设定值时，标准供电模块向DC-DC降压稳压模块供电；需要非标强制供电时，让非标跳线模块导通，POE网络插座输入的电压直接送入DC-DC降压稳压模块。具体是，利用了Q1的开关特性和跳线插座P12的短接供电方式来实现兼容标准POE协议供电和强制非标准POE供电模式，因此只需开发一种产品即可同时支持两种供电方式；
2、本电路同时具有防呆功能，将其应用于POE受电系统时，在额定电压范围内，无论接入何种供电模式的交换机，该电路均不会损坏；且电路在工作过程中，如果用户改变跳线插座P12跳冒短接方式，也不会损坏电路。
3、本电流设计巧妙，易于实现，安全、稳定、全面。
附图说明
图1示出了本发明的应用于POE受电系统的结构示意图。
图2示出了本发明的结构示意图。
图3示出了本发明的详细电路结构图。
具体实施方式
如图1～3所示，一种标准POE与强制非标POE一体化受电电源电路，设置在POE网络插座和受电设备之间，包括：标准供电模块，具有符合标准协议的线路阻抗，且在输入电压大于设定值时导通，导通后将POE网络插座输入的电压送向DC-DC降压稳压模块；非标跳线模块，用于进行非标供电线路的切换，输入的电压直接送入DC-DC降压稳压模块；DC-DC降压稳压模块，用于将输入的直流电压进行降压、稳压，向受电设备供电；其中，标准供电模块的输入端连接POE网络插座，输出端连接DC-DC降压稳压模块的输入端，DC-DC降压稳压模块的输出端连接受电设备，非标跳线模块并联在标准供电模块两端。
标准协议供电模式下：POE交换机检测到标准供电模块的符合标准协议的线路阻抗值时，则会尝试进行小电流逐步升压，在供电电压达到设定值时，标准供电模块导通，POE交换机稳定输出48～57V电压，经过标准供电模块向DC-DC降压稳压模块供电，DC-DC降压稳压模块经过降压稳压处理后为受电设备供电。
非标强制供电模式下：非标跳线模块导通，电源不经检测，直接通过网线到达POE网络插座进行输入，输入的电压直接通过非标跳线模块后送入DC-DC降压稳压模块，DC-DC降压稳压模块经过降压稳压处理后为受电设备供电。
具体的，所述标准供电模块包括阻值为24.9K的检测电阻R16、分压电阻R14和R20、稳压二极管D2和N沟道场效应三极管Q1，分压电阻R14和R20的阻值相等，均选择51K，选择的稳压二极管D2的稳压值为27V，N沟道场效应三极管Q1为CS1N60。所述非标跳线模块包括一个跳线插座P12，其中两个管脚分别连接在标准供电模块两端。所述DC-DC降压稳压模块包括LM2596HVT-5.0稳压芯片U5、稳压二极管D1、电感L4和电容C22。检测电阻R16并联在POE网络插座的供电输出正负极两端，分压电阻R14和R20串联后并联在检测电阻R16两端，分压电阻R14连接POE网络插座的供电输出正极端，分压电阻R20连接POE网络插座的供电输出负极端，稳压二极管D2设在分压电阻R14和R20之间，稳压二极管D2负极连接分压电阻R14，稳压二极管D2正极连接分压电阻R20，N沟道场效应三极管Q1的S极连接POE网络插座的供电输出负极端、G极连接稳压二极管D2负极、D极作为标准供电模块的输出负极端连接LM2596HVT-5.0稳压芯片U5的GHD端和ON/OFF端。跳线插座P12的管脚2连接Q1的S极，管脚1连接Q1的D极，管脚3空置。LM2596HVT-5.0稳压芯片U5的VIN+端连接标准供电模块的输出正极端、GHD端和ON/OFF端均还接地、FB端连接受电设备的正极端、OUT端通过电感L4连接受电设备的正极端，稳压二极管D1的负极端连接OUT端、正极端连接Q1的D极，电容C22的正极端连接电感L4、负极端连接Q1的D极。
在交换机标准POE协议供电模式下：P12跳线不短接，管脚1和管脚2之间是断路，POE交换机检测到POE网络插座后端R16的24.9k电阻后，会试探进行供电，达到27V时，D2导通，Q1导通，电源向U5供电，U5可将POE交换机的48V-55电源经过DC-DC变换后输出至后级工作。在非标的强制POE供电模式下：P12只需通过跳帽短接管脚1和管脚2，前端通过网线传过来的7-60V电源直接通过P12导通向U5供电，U5经DC-DC降压后供后级设备使用。整个电路巧妙地利用了Q1的开关特性和P12短接供电方式，实现了单一电路同时兼容标准POE协议供电和强制非标准POE供电模式，只需开发一直产品即可同时支持两种供电方式。
本电路同时具有防呆功能，在P12短接管脚1和管脚2的情况下，即非标取电模式，如果用户误将设备接入标准POE交换机，由于交换机检测线路阻容值远大于POE协议标准，因此POE交换机不会供电。同理，在P12不短接情况下，即标准取电模式，如果用户误将设备接入强制供电网线中，设备在低于27V电压下不会导通工作，27V-60V时，Q1导通，设备正常工作。因此，在额定电压范围内，无论接入何种供电模式的交换机，该电路均不会损坏。同理，电路在工作过程中，如果用户改变P12跳冒短接方式，也不会损坏电路。
作为优选实施方式，还包括保险单元，设置在POE网络插座和标准供电模块之间。所述保险单元为0.5A60V的保险丝F1，串联在POE网络插座的供电输出正极端线路上。可以有效保证本电路各模块的工作安全性。
作为优选实施方式，还包括滤波单元，设置在标准供电模块和DC-DC降压稳压模块之间。所述滤波单元为滤波电容C20，并联在标准供电模块的输出正负极之间。可以对将要输入DC-DC降压稳压模块的电流进行过滤，提高后级输出的稳定性。
本发明安全、稳定、全面，整合标准POE和非标POE两种供电模式为一体，简化设备供电模块的电路设计，避免重复生产不同供电类型的设备，最大限度兼容用户的取电环境，可广泛应用于网络读卡器、路由器、智能家居受电设备等网络电子设备中。
Claims (10)
1.一种标准POE与强制非标POE一体化受电电源电路，其特征在于，设置在POE网络插座和受电设备之间，包括：
标准供电模块，具有符合标准协议的线路阻抗，且在输入电压大于设定值时导通，导通后将POE网络插座输入的电压送向DC-DC降压稳压模块；
非标跳线模块，用于进行非标供电线路的切换，直接将POE网络插座输入的电压直接送入DC-DC降压稳压模块；
DC-DC降压稳压模块，用于将输入的直流电压进行降压、稳压，向受电设备供电；
其中，标准供电模块的输入端连接POE网络插座，输出端连接DC-DC降压稳压模块的输入端，DC-DC降压稳压模块的输出端连接受电设备，非标跳线模块并联在标准供电模块两端；
标准协议供电模式下：非标跳线模块断开，POE交换机检测到标准供电模块的符合标准协议的线路阻抗值时，则会尝试进行小电流逐步升压，在供电电压达到设定值时，标准供电模块导通，POE交换机稳定输出48～57V电压，经过标准供电模块输向DC-DC降压稳压模块，DC-DC降压稳压模块经过降压稳压处理后为受电设备供电；
非标强制供电模式下：非标跳线模块导通，电源不经检测，直接通过网线到达POE网络插座进行输入，输入的电压直接通过非标跳线模块后送入DC-DC降压稳压模块，DC-DC降压稳压模块经过降压稳压处理后为受电设备供电。
2.根据权利要求1所述的标准POE与强制非标POE一体化受电电源电路，其特征在于，所述标准供电模块包括阻值为24.9K的检测电阻R16、分压电阻R14和R20、稳压二极管D2和N沟道场效应三极管Q1，检测电阻R16并联在POE网络插座的供电输出正负极两端，分压电阻R14和R20串联后并联在检测电阻R16两端，分压电阻R14连接POE网络插座的供电输出正极端，分压电阻R20连接POE网络插座的供电输出负极端，稳压二极管D2设在分压电阻R14和R20之间，稳压二极管D2负极连接分压电阻R14，稳压二极管D2正极连接分压电阻R20，N沟道场效应三极管Q1的S极连接POE网络插座的供电输出负极端、G极连接稳压二极管D2负极、D极作为标准供电模块的输出负极端连接DC-DC降压稳压模块。
3.根据权利要求1所述的标准POE与强制非标POE一体化受电电源电路，其特征在于，所述非标跳线模块包括一个跳线插座P12，其中两个管脚分别连接在标准供电模块两端，具体是跳线插座P12的管脚2连接POE网络插座的供电输出负极端，管脚1连接标准供电模块的输出负极端，跳线插座P12的管脚3空置。
4.根据权利要求1所述的标准POE与强制非标POE一体化受电电源电路，其特征在于，所述DC-DC降压稳压模块包括LM2596HVT-5.0稳压芯片U5、稳压二极管D1、电感L4和电容C22，LM2596HVT-5.0稳压芯片U5的VIN+端连接标准供电模块的输出正极端、GHD端和ON/OFF端均连接标准供电模块的输出负极端并接地、FB端连接受电设备的正极端、OUT端通过电感L4连接受电设备的正极端，稳压二极管D1的负极端连接OUT端、正极端连接标准供电模块的输出负极端，电容C22的正极端连接电感L4、负极端连接标准供电模块的输出负极端。
5.根据权利要求2所述的标准POE与强制非标POE一体化受电电源电路，其特征在于，所述分压电阻R14和R20的阻值相等，稳压二极管D2的稳压值为27V。
6.根据权利要求2所述的标准POE与强制非标POE一体化受电电源电路，其特征在于，所述N沟道场效应三极管Q1为CS1N60。
7.根据权利要求1～6中任意一项所述的标准POE与强制非标POE一体化受电电源电路，其特征在于，还包括保险单元，设置在POE网络插座和标准供电模块之间。
8.根据权利要求7所述的标准POE与强制非标POE一体化受电电源电路，其特征在于，所述保险单元为0.5A60V的保险丝F1，串联在POE网络插座的供电输出正极端线路上。
9.根据权利要求1～6中任意一项所述的标准POE与强制非标POE一体化受电电源电路，其特征在于，还包括滤波单元，设置在标准供电模块和DC-DC降压稳压模块之间。
10.根据权利要求9所述的标准POE与强制非标POE一体化受电电源电路，其特征在于，所述滤波单元为滤波电容C20，并联在标准供电模块的输出正负极之间。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |